趙志鵬

（山西焦煤山煤國際長春興煤業(yè)有限公司，山西 大同 037101）

1 601 工作面概述

山西焦煤山煤國際長春興煤業(yè)有限公司601 工作面位于井田南盤區(qū)，工作面東部為南延盤區(qū)大巷二段，南部為礦井南部礦界及中煤金海洋五家溝煤礦5214 工作面采空區(qū)（礦界煤柱46～73 m），西部為礦井西部礦界及山煤集團(tuán)韓家洼煤礦，北部為設(shè)計(jì)南盤區(qū)西南部未開采區(qū)域。工作面位于南盤區(qū)南部，不存在周邊礦井影響。

601 工作面走向長度為1 648 m，傾向長度為230 m，工作面回采煤層為22 號層，平均傾角為2°，通過對22601 回采工作面綜采放頂煤開采的技術(shù)可行性、安全可行性以及經(jīng)濟(jì)可行性的綜合分析，確定22601 工作面采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化放頂煤開采，頂板采用全部垮落法處理采空區(qū)的采煤方法。

本工作面采用ZF13000/25/38 型低位放頂煤支架127 架、ZF13000/27.5/42H 型過渡支架6 架(頭3架、尾3 架)、一組ZTZ20000/28.5/42 型端頭支架（兩架一組）支護(hù)頂板，采用上海創(chuàng)力MG500/1180-WD型雙滾筒采煤機(jī)進(jìn)行割煤，選擇鄭煤機(jī)公司生產(chǎn)的SGZ1000/1400 型刮板運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行運(yùn)煤，運(yùn)輸機(jī)輸送能力2 500 t/h，總裝機(jī)功率2×700 kW，電壓等級3 300 V；據(jù)統(tǒng)計(jì)，601 工作面在前期回采中兩部刮板輸送機(jī)共計(jì)發(fā)生5 次電機(jī)燒毀事故，工作面停采4 d，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)50 余萬元，大大降低了工作面回采效率，針對這一技術(shù)難題，長春興煤礦通過技術(shù)研究，對工作面刮板輸送機(jī)電機(jī)燒毀原因進(jìn)行分析，并采取了合理有效的預(yù)防措施。

2 刮板輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)損壞原因

2.1 電機(jī)匝間短路故障

601 工作面刮板輸送機(jī)采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，由于刮板輸送機(jī)電機(jī)在對接安裝時(shí)，破壞了電機(jī)匝圈外部漆包線的絕緣，同時(shí)工作面回采過程碎小煤矸進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，在電機(jī)振動(dòng)作用下煤矸對線圈產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致線圈絕緣損壞，相鄰兩根匝圈之間出現(xiàn)短路現(xiàn)象，導(dǎo)致電機(jī)燒毀。

2.2 軸承變形斷裂

刮板輸送機(jī)機(jī)頭部主要由電機(jī)、減速機(jī)、齒輪等部分組成，電機(jī)通過軸承與齒輪連接進(jìn)行動(dòng)力傳遞，在進(jìn)行電機(jī)安裝時(shí)由于電機(jī)軸承與齒輪對接不到位，軸承與齒輪之間存在間隙，導(dǎo)致傳動(dòng)時(shí)軸承存在徑向應(yīng)力作用，同時(shí)在運(yùn)輸過程中電機(jī)負(fù)荷大，導(dǎo)致軸承傳動(dòng)磨損嚴(yán)重，造成軸承斷裂、變形。軸承一旦變形后電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)荷加大，電機(jī)內(nèi)部發(fā)熱，長期以往造成電機(jī)燒毀[1-2]。

2.3 單相燒毀

由于601 工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，頂板出現(xiàn)嚴(yán)重淋水現(xiàn)象，導(dǎo)致刮板輸送機(jī)隔爆磁力啟動(dòng)器受潮嚴(yán)重，造成啟動(dòng)器內(nèi)部接觸器觸頭因短路或過流燒毀觸點(diǎn)，致使刮板輸送機(jī)無法形成穩(wěn)定三相供電系統(tǒng)，出現(xiàn)兩相電運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象，從而造成電機(jī)燒毀。

2.4 運(yùn)行過載

由于601 工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，工作面回采期間揭露的地質(zhì)構(gòu)造多以斷層為主，過斷層期間工作面回采煤矸量增加，導(dǎo)致刮板輸送機(jī)運(yùn)輸量加大，增加了刮板輸送機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，導(dǎo)致電機(jī)燒毀。

通過對刮板輸送機(jī)電機(jī)進(jìn)行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，刮板輸送機(jī)在正常、空載、超載運(yùn)輸時(shí)，電機(jī)負(fù)荷不斷發(fā)生變化，一旦電機(jī)負(fù)荷超過運(yùn)行最大負(fù)荷時(shí)電機(jī)就會燒毀[3]；通過現(xiàn)場試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電機(jī)超載運(yùn)輸或頻繁啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流為電機(jī)額定電流的5～8 倍，雖然電機(jī)存在過電流保護(hù)功能，但是保護(hù)時(shí)間有限，一般在3～5 min，保護(hù)失效后電機(jī)再次啟動(dòng)，此時(shí)電機(jī)還處于高溫狀態(tài)，很容易導(dǎo)致電機(jī)燒毀，如圖1 所示。

圖1 刮板輸送機(jī)超載、負(fù)荷運(yùn)行時(shí)斷續(xù)電流峰值曲線圖

圖1 中I峰為輸送機(jī)超載、重啟時(shí)電流峰值；Imax為輸送機(jī)電機(jī)允許通過最大電流；I額為輸送機(jī)正常工作時(shí)額定電流；t1為輸送機(jī)超載時(shí)電機(jī)電流達(dá)到允許最大電流所需時(shí)間；t2為輸送機(jī)超載時(shí)電機(jī)電流達(dá)到電機(jī)燒毀臨界值時(shí)所需時(shí)間；t3為輸送機(jī)過載保護(hù)作用到復(fù)位所持續(xù)的時(shí)間，一般3～5 min；t4為輸送機(jī)重啟后電機(jī)燒毀所需的時(shí)間。

2.5 電機(jī)抱軸故障

1）601 工作面在回采過程中由于刮板輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長、負(fù)荷大且檢修維護(hù)不到位、軸承潤滑油缺失等因素，造成電機(jī)軸承內(nèi)圈與軸承發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生磨損現(xiàn)象；軸承密封不嚴(yán)、軸承受力不均勻等導(dǎo)致軸承曲面變形，最終導(dǎo)致軸承抱死現(xiàn)象，若不及時(shí)處理，電機(jī)負(fù)荷加大，很容易造成電機(jī)燒毀現(xiàn)象[4]。

2）刮板輸送機(jī)電機(jī)軸承與連接套之間存在絕緣保護(hù)潤滑劑，電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)該潤滑劑起到絕緣保護(hù)作用，但是當(dāng)刮板輸送機(jī)負(fù)荷加大或電機(jī)頻繁啟動(dòng)時(shí)該潤滑劑溫度升高，絕緣性能降低，導(dǎo)致軸承與連接套之間形成軸電流，當(dāng)瞬間軸電流較大時(shí)會對軸表面產(chǎn)生燒熔現(xiàn)象，造成軸承表面坑洼不平，甚至抱死現(xiàn)象[5]。

2.6 刮板鏈張緊不合理

601 工作面刮板輸送機(jī)在對接安裝時(shí)刮板鏈張緊度主要依靠人工進(jìn)行調(diào)校，刮板鏈經(jīng)常出現(xiàn)張緊力不足或張緊過大現(xiàn)象；張緊力不足時(shí)運(yùn)輸煤矸很容易出現(xiàn)漂鏈、打滑現(xiàn)象；張緊力過大時(shí)刮板鏈與齒輪之間咬合力度大，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)負(fù)荷大，不利于煤矸運(yùn)輸，很容易造成電機(jī)燒毀。

3 刮板輸送機(jī)電機(jī)燒毀預(yù)防措施

3.1 加大刮板輸送機(jī)檢修維護(hù)力度

1）工作面回采時(shí)每天應(yīng)對刮板輸送機(jī)進(jìn)行檢修維護(hù)，特別是刮板輸送機(jī)電機(jī)連接部位是否存在松動(dòng)、螺栓有無缺失等，當(dāng)電機(jī)與輸送機(jī)機(jī)頭連接處存在間隙時(shí)必須重新對接安裝。

2）定期更換電機(jī)、減速機(jī)進(jìn)液力油，確保進(jìn)液油質(zhì)良好，不得存在雜質(zhì)，保證油量在規(guī)定范圍內(nèi)；每旬對電機(jī)軸承潤滑情況進(jìn)行檢查，保證軸承潤滑到位。

3）定期對電機(jī)軸承進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容主要包括軸承變形情況、軸承是否松動(dòng)以及軸承與連接套之間絕緣性能是否降低，發(fā)現(xiàn)問題必須及時(shí)處理。為了防止軸承抱死現(xiàn)象，軸承一旦出現(xiàn)變形時(shí)必須及時(shí)更換。

4）檢修人員每天對刮板輸送機(jī)隔爆開關(guān)電流、電壓值進(jìn)行調(diào)校，防止供電電流、電壓超過輸送機(jī)電機(jī)額定電流、電壓值，避免因電流、電壓過大擊穿電機(jī)匝圈。

3.2 加強(qiáng)刮板輸送機(jī)安全管理

1）工作面回采過程中應(yīng)定期對刮板輸送機(jī)機(jī)頭、溜槽頂部以及溜尾浮煤間進(jìn)行清理，防止出現(xiàn)回頭煤現(xiàn)象，避免因刮板輸送機(jī)堆煤嚴(yán)重，增加輸送機(jī)運(yùn)輸負(fù)荷，導(dǎo)致電機(jī)燒毀事故。

2）工作面在過斷層期間應(yīng)縮小采煤機(jī)切割深度以及采煤機(jī)牽引速度，保證落下煤矸不會聚集堆壓刮板輸送機(jī)，在過斷層期間應(yīng)安排專人對刮板輸送機(jī)大塊矸石卡塞現(xiàn)象及時(shí)處理，避免輸送機(jī)電機(jī)產(chǎn)生負(fù)荷。

3）刮板輸送機(jī)在啟動(dòng)時(shí)必須采用軟啟動(dòng)，防止啟動(dòng)瞬間電流擊穿電機(jī)匝圈，同時(shí)刮板輸送機(jī)在運(yùn)輸煤矸時(shí)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)頻繁啟動(dòng)電機(jī)現(xiàn)象，保證刮板輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 優(yōu)化改進(jìn)設(shè)備

3.3.1 安裝異物監(jiān)測裝置

傳統(tǒng)刮板輸送機(jī)出現(xiàn)大塊煤矸或金屬異物卡塞刮板輸送機(jī)時(shí)，需人工檢測處理，人工檢測效率差、勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度高，所以決定對工作面刮板輸送機(jī)安裝一套異物監(jiān)測裝置。

1）該裝置主要由控制器、速度感應(yīng)器等部分組成，速度感應(yīng)器安裝在溜槽底部主要對刮板鏈運(yùn)行速度進(jìn)行檢查，控制器與速度感應(yīng)器以及電機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)閉鎖功能。

2）正常狀態(tài)下刮板輸送機(jī)在運(yùn)輸煤矸石時(shí)，刮板鏈以勻速傳動(dòng)，當(dāng)刮板輸送機(jī)出現(xiàn)異物卡塞或煤矸堆積時(shí)，刮板鏈運(yùn)行速度降低，此時(shí)速度傳感器及時(shí)對刮板鏈運(yùn)行速度進(jìn)行收集并發(fā)送至控制器內(nèi)進(jìn)行分析處理，分析確定刮板輸送機(jī)存在異物卡塞時(shí)，控制器及時(shí)對輸送機(jī)進(jìn)行聯(lián)鎖控制斷帶停機(jī)。

3.3.2 應(yīng)用液壓緊鏈裝置

由于傳統(tǒng)人工緊鏈勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度大，緊鏈張緊度不適宜，對此決定對工作面刮板輸送機(jī)采用一套液壓緊鏈裝置。

1）該裝置主要由液壓伸縮缸、緊鏈臂、伸縮桿、固定銷、固鏈器等部分組成，如圖2 所示，液壓伸縮桿通過伸縮桿與緊鏈臂進(jìn)行連接；液壓伸縮缸張拉行程為0～0.8 m。

圖2 刮板輸送機(jī)液壓緊鏈裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2）在緊鏈時(shí)先將液壓伸縮桿張拉至最大行程，然后將固鏈器分別與需要預(yù)緊的刮板鏈連接，通過液壓油缸作用收縮液壓伸縮桿，從而實(shí)現(xiàn)緊鏈的目的；與傳統(tǒng)人工緊鏈相比，該裝置具有緊鏈精度高、勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)

4 結(jié)語

截止2021 年2 月，601 工作面已回采結(jié)束。通過對工作面回采前期刮板輸送機(jī)電機(jī)燒毀原因進(jìn)行分析，并提出了若干項(xiàng)對策措施，通過實(shí)際應(yīng)用效果來看，采取合理有效的預(yù)防措施后，工作面在后期回采中刮板輸送機(jī)故障率降低至4%以下，未發(fā)生一起電機(jī)燒毀事故，設(shè)備維修費(fèi)用減少了60余萬元，保證了工作面安全高效回采，取得了顯著應(yīng)用成效。