張 磊

(霍州煤電集團(tuán)汾河焦煤股份有限公司，山西 霍州 031400)

0 引言

事故發(fā)生時(shí)，該煤礦使用了強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)進(jìn)行井下煤炭輸送。在輸送過程中，設(shè)定了運(yùn)輸能力為450 t/h，傾角為14°，斜長(zhǎng)為504 m，機(jī)動(dòng)部分采用單輥簡(jiǎn)單電機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率達(dá)到160 kW，表面的鑄造材料為硬質(zhì)膠帶，具體的設(shè)計(jì)圖紙如圖1所示。

在保證張力的基礎(chǔ)上，恒定張力，并使用重載車進(jìn)行輸送。在使用過程中，操作人員發(fā)現(xiàn)膠帶運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)行若干小時(shí)之后，會(huì)出現(xiàn)超速飛車現(xiàn)象，這種情況發(fā)生較為頻繁[1]，對(duì)于電機(jī)有著發(fā)生燒毀的風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)造成滾筒打滑現(xiàn)象。一旦飛車現(xiàn)象發(fā)生，制動(dòng)閘輪就會(huì)被摩擦并且燒紅，導(dǎo)致液壓制動(dòng)器制動(dòng)停不下來，制動(dòng)閘被燒壞，甚至造成電機(jī)燒毀等重大事故發(fā)生。對(duì)于燒毀的電機(jī)進(jìn)行解體檢查之后，發(fā)現(xiàn)定子端部線圈磨損絕緣發(fā)生了損壞，相間形成了短路，說明傳子圓環(huán)由于離心力過大導(dǎo)致了超速飛車、線圈損壞的情況發(fā)生。

1 超速飛車原因分析

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)造成飛射事故是由于煤量突然增大，導(dǎo)致了負(fù)載過大的情況。在超載的狀態(tài)下，膠帶運(yùn)行越來越快，此時(shí)超載段的煤經(jīng)過卸載后，膠帶雖然恢復(fù)了正常運(yùn)行，但是已經(jīng)對(duì)電機(jī)造成了損壞。例如，在某次正常運(yùn)煤的時(shí)候，盡管運(yùn)載量是保持均勻的，而且運(yùn)速也低于450 t/h。但是在最終運(yùn)輸過程中突然加入了大量的煤，造成了超載，此時(shí)膠帶的運(yùn)行速度突然加快，出現(xiàn)了飛車現(xiàn)象。當(dāng)飛車現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，超載段的煤和飛車的時(shí)間在運(yùn)載量上成為正比，飛車速度增快。經(jīng)過分析，與超載段的長(zhǎng)度有直接關(guān)系[2]。

通過對(duì)膠帶輸送機(jī)超載段的分析發(fā)現(xiàn)，過量超載導(dǎo)致的飛車現(xiàn)象較多。在飛車現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，膠帶輸送機(jī)局部或者是全部出現(xiàn)了給煤量不均勻的情況，造成局部或全部超載。膠帶機(jī)運(yùn)行的下滑力超過電機(jī)的最大發(fā)電制動(dòng)力，帶來了超速飛車的情況發(fā)生。再加上由于局部臨水或者采煤面出來的水滲透到下層膠帶，導(dǎo)致了膠帶運(yùn)行下滑力超過了主滾動(dòng)摩擦阻力，造成膠帶與主滾筒之間打滑，下層膠帶帶入了主滾筒，此時(shí)超速飛車由正常的出門變?yōu)榱顺d量過大，運(yùn)載量不能被均勻控制，帶來了飛車現(xiàn)象。

此外，由于膠帶運(yùn)輸機(jī)本身的配煤系統(tǒng)具有一定的缺陷，因此對(duì)于給煤量更是無法控制，導(dǎo)致忽大忽小的運(yùn)載量現(xiàn)象發(fā)生。經(jīng)過對(duì)采煤機(jī)的膠帶機(jī)進(jìn)行溜槽的分析，發(fā)現(xiàn)溜槽之后，漏煤嘴是常開的，不能對(duì)煤進(jìn)行儲(chǔ)藏，使得采煤工作無法進(jìn)行正常運(yùn)行。漏煤嘴敞開，使得溜槽和小井大量積煤發(fā)生了堵塞，膠帶機(jī)的運(yùn)載量也出現(xiàn)了超載，產(chǎn)生了突然滿載或者超載的情況，人工疏通小井只能解決小量的積煤，但是大量的積煤依然是從上至下陷入膠帶輸送機(jī)中。

此時(shí)機(jī)采面采煤機(jī)運(yùn)行的速度突然加快，出煤量比平時(shí)增大很多，運(yùn)輸?shù)降姆e煤一下子涌入小井，使得膠帶輸送機(jī)驟然發(fā)生超載，其他掘進(jìn)煤也同時(shí)一并運(yùn)出，工作面出現(xiàn)了膠帶機(jī)超載和給煤不均勻的情況。

2 設(shè)計(jì)建議

根據(jù)上述超載導(dǎo)致飛車現(xiàn)象發(fā)生的原因分析，對(duì)于常年出現(xiàn)的飛車現(xiàn)象進(jìn)行初步判斷。得出的結(jié)論是，在進(jìn)行強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了防止膠帶打滑，應(yīng)該增加一個(gè)主滾筒，考慮機(jī)身本身的強(qiáng)度，并且將自動(dòng)條件等加以設(shè)計(jì)，將不利因素如臨水和滲水事故都考慮在內(nèi)[3]。

下運(yùn)式膠帶機(jī)一般內(nèi)部是運(yùn)用可編程控制器(PLC)進(jìn)行控制，對(duì)于程序來說，采用邏輯運(yùn)算的方式，在根本上能夠解決容易氧化以及點(diǎn)數(shù)量少的問題。

采用下運(yùn)式膠帶機(jī)的PLC通信聯(lián)網(wǎng)，改變了原有的大量使用繼電器造成的觸點(diǎn)接觸不良的問題，將大連的繼電器用軟件加以取代，僅僅設(shè)下了少量的輸入輸出硬件。將接線數(shù)量控制到了繼電器控制系統(tǒng)數(shù)量的1%～10%之間，減少因?yàn)橛|點(diǎn)不良造成的故障。

隨著PLC的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化，配備品種齊全的各種硬件裝置供選用。系統(tǒng)配置的靈活性實(shí)現(xiàn)了不同功能，用接線端子連接外部接線，使得PLC帶有很強(qiáng)的負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)接觸器和電磁閥進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。通過采取一系列的軟硬件抗干擾的措施，使PLC具有強(qiáng)大的防御力量。

采用雙動(dòng)力增加膠帶張力，同時(shí)要配備拉緊度。例如在主筒外表可以進(jìn)行助花紋橡膠的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)可以將摩擦系數(shù)加大，避免單動(dòng)力導(dǎo)致主筒抱角增大而出現(xiàn)打滑。在進(jìn)行強(qiáng)力膠帶機(jī)的設(shè)計(jì)的時(shí)候，還可以對(duì)設(shè)計(jì)配煤系統(tǒng)進(jìn)行考慮，在配煤系統(tǒng)中增加緩沖煤倉(cāng)，在下部增加給煤，這樣運(yùn)載量可以根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證給煤均勻，不至于發(fā)生超載和滿載。對(duì)于新的研究設(shè)計(jì)課題，可以采用合理的論證方法，將潤(rùn)滑冷卻防爆等技術(shù)結(jié)合到不過于復(fù)雜的現(xiàn)代化自動(dòng)裝置中。

進(jìn)行飛車現(xiàn)象的防范，要從飛車現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析。為了防止飛車現(xiàn)象頻繁發(fā)生，可以選擇適當(dāng)?shù)挠龆?，以及適當(dāng)?shù)娜萘康碾姍C(jī)，作為膠帶機(jī)負(fù)載需要的動(dòng)力進(jìn)行安裝。

在進(jìn)行膠帶機(jī)安裝時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際坡度比原設(shè)計(jì)大，則需考慮電機(jī)安裝的要求，在進(jìn)一步核對(duì)之后，根據(jù)核算結(jié)果進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行之后，再進(jìn)行裝載量的確定。對(duì)于電機(jī)運(yùn)行中的負(fù)載變化要做到及時(shí)觀察，保證不會(huì)出現(xiàn)超載運(yùn)行。另外對(duì)于膠帶輸送機(jī)的速度進(jìn)行檢查，可以使用離心開關(guān)，即檢測(cè)裝置，利用一個(gè)膠帶，安裝輸送集中的電磁式檢測(cè)裝置，對(duì)膠帶機(jī)的速度檢測(cè)進(jìn)行精度計(jì)算，利用離心力的作用，使膠帶機(jī)超速的時(shí)候能夠自動(dòng)閉鎖[4]。

新型的檢測(cè)裝置除了能夠?qū)δz帶的超速進(jìn)行檢測(cè)，還能夠?qū)δz帶的打滑和膠帶機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行同步的檢測(cè)?？梢圆捎眉蛇\(yùn)算放大器對(duì)元件線路進(jìn)行檢測(cè)，在適應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)且精度較高的情況下，線路工作穩(wěn)定可靠即可。新型速度檢測(cè)器能夠經(jīng)過微分電路，將觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)行信號(hào)的傳送，同時(shí)對(duì)于被測(cè)物體上的轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行正弦的旋轉(zhuǎn)，保證電壓的平均直流分量，能夠得到平穩(wěn)運(yùn)行，輸出的電壓送到電瓶檢測(cè)器中，和正反饋回路組成正向輸入端，使得輸出電壓的平均直流分量能夠得到電壓的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過比較之后，再執(zhí)行到電路中，經(jīng)過轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)變成頻率之后，將正反饋運(yùn)算放大器中得出的正弦波經(jīng)過整形，產(chǎn)生觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路。

3 事故防范的思考

作為井下運(yùn)輸人員，無論在什么崗位，都應(yīng)該提高技能，通過積極學(xué)習(xí)，提高業(yè)務(wù)知識(shí)和技能。同時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)防護(hù)措施的建設(shè)，比如斜井的“一坡三擋”防護(hù)設(shè)施，并且要保證設(shè)備常開，通過設(shè)備防護(hù)，讓意外發(fā)生的可能性減小。加強(qiáng)制度建設(shè)，任何企業(yè)要想加強(qiáng)管理，首要的前提就是建設(shè)的完善的制度，對(duì)一些特殊情況也有規(guī)定，讓人能夠有依據(jù)進(jìn)行管理。加強(qiáng)司機(jī)培訓(xùn)：對(duì)于運(yùn)輸方面的安全隱患，首先應(yīng)該從抓司機(jī)入手，礦山企業(yè)的運(yùn)輸量非常龐大，操作是否安全非常重要。

對(duì)于飛車現(xiàn)象的防范，要注意輸送機(jī)機(jī)頭以及皮帶機(jī)的消防設(shè)施，在規(guī)范設(shè)置上應(yīng)強(qiáng)化管理，例如機(jī)頭要設(shè)置滅火沙，在重要位置應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部位的靈敏度提升。避免皮帶機(jī)出現(xiàn)過大的跨越及連接處的故障，防止造成人員傷亡情況發(fā)生。實(shí)踐證明，在皮帶機(jī)運(yùn)輸過程中，飛車現(xiàn)象往往會(huì)導(dǎo)致過卷、斷繩、蹲罐等事故，或者發(fā)生人員的傷害。出現(xiàn)制動(dòng)裝置失靈，包括工作閘和制動(dòng)閘，失效就會(huì)造成制動(dòng)裝置失靈，超掛車輛、車輛超裝、車輛脫離鏈接等都應(yīng)從設(shè)計(jì)角度進(jìn)行相應(yīng)的考慮。

隨著生產(chǎn)的快速發(fā)展，煤礦進(jìn)行井下煤炭運(yùn)輸?shù)男枨笤絹碓酱螅蔷聝A斜的角度也越來越大，帶式輸送機(jī)的運(yùn)用需求也越來越高。下行式輸送機(jī)在空載運(yùn)量較少的時(shí)候，電動(dòng)狀態(tài)是較為穩(wěn)定的，但是一旦運(yùn)量增多，主電動(dòng)機(jī)可能處在發(fā)電狀態(tài)[5-6]。因此采用下行膠帶機(jī)進(jìn)行煤炭運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，有必要采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

設(shè)計(jì)采用PLC進(jìn)行控制的皮帶運(yùn)輸機(jī)，需明確控制、設(shè)計(jì)目的和技術(shù)要求。應(yīng)對(duì)飛車現(xiàn)象可通過臺(tái)式輸送機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)和停車，等待運(yùn)料結(jié)束之后，立即停止帶式輸送機(jī)，迅速執(zhí)行故障排查，通過更換相應(yīng)執(zhí)行模塊，排除故障。

4 結(jié)語

為避免飛車現(xiàn)象危害的擴(kuò)大，對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行運(yùn)行工況的改善非常必要，包括制動(dòng)加速度的控制、輸送機(jī)的啟動(dòng)以及帶式輸送技術(shù)提升等。在設(shè)備維護(hù)工作的基礎(chǔ)上，對(duì)問題進(jìn)行相應(yīng)分析，充分解決下運(yùn)式膠帶運(yùn)輸機(jī)存在的傳統(tǒng)問題。