閆利鵬

（山西焦煤集團(tuán)嵐縣正利煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 035200）

引言

帶式輸送機是煤礦應(yīng)用非常廣泛的物料連續(xù)轉(zhuǎn)運裝備，具有高帶速、大流量的特點。在生產(chǎn)過程中，由于開采工藝或者其他原因?qū)е潞芏嗝禾亢瘦^高，在經(jīng)過拋料滾筒卸料后還有一些殘存的濕黏物料黏結(jié)在輸送帶的承載面，輸送帶在經(jīng)過回程托輥時黏結(jié)在承載面的濕黏煤逐漸脫離輸送帶形成回程“甩帶煤”，這部分物料在回程托輥處淤積，影響托輥的使用壽命，同時很容易造成輸送帶跑偏、打滑等問題。

本文研究了一種新型的帶式輸送機自動清掃箱，并成功應(yīng)用于某煤礦帶式輸送機，為解決帶式輸送機回程“甩帶煤”問題提供了新的思路。

1 現(xiàn)有帶式輸送機回程皮帶“甩帶煤”清理技術(shù)

目前，對于回程輸送帶的“甩帶煤”問題，一般采用的技術(shù)為在頭部拋料滾筒處安裝H型或者P型清掃器，清掃器刮片的材質(zhì)可以選擇為聚氨酯或者硬質(zhì)合金。煤炭從翻卸到轉(zhuǎn)運至堆場需要經(jīng)過多級輸送帶，這個轉(zhuǎn)接環(huán)節(jié)是通過轉(zhuǎn)接溜槽實現(xiàn)的，而H型和P型清掃器也是安裝在轉(zhuǎn)接溜槽內(nèi)部。由于轉(zhuǎn)接溜槽頭部空間有限，一般也只能安裝一道H型清掃器和一道P型清掃器。由于輸送帶帶速較高，瞬時流量較大，僅依靠安裝于頭部溜槽內(nèi)部的H型清掃器和P型清掃器難以將黏結(jié)在輸送帶表面的濕黏煤和煤粉完全清理干凈，輸送帶回程“甩帶煤”問題也就無法根治。

2 基于空氣炮技術(shù)的帶式輸送機自動清掃箱設(shè)計

2.1 空氣炮助流的自動清掃箱設(shè)計

針對上述問題，設(shè)計了一種采用空氣炮技術(shù)的自動清掃箱，如圖1所示。在頭部拋料滾筒處安裝第一級聚氨酯刀頭清掃器，在頭部滾筒正下方安裝高壓水刀，當(dāng)PLC接收皮帶啟動信號后，高壓水刀通過其扇形噴頭對皮帶進(jìn)行沖洗，利用水的噴射壓力對黏結(jié)在皮帶表面剩余物料進(jìn)行稀釋潤濕，然后經(jīng)高壓水刀后方安裝第二級合金刀頭清掃器將含水物料清除至頭部漏斗內(nèi)部，減少向后帶料的概率。在頭部溜槽外側(cè)設(shè)計輔助集料斗，用于安裝清掃器并收集物料，在洗帶箱下部、回收溜槽體后部設(shè)計有高壓空氣炮強制清料裝置，在輔助集料斗內(nèi)部串聯(lián)安裝二級合金刀頭除水清掃器和二級聚氨酯刀頭除水清掃器，該兩套清掃器同時用于清除黏結(jié)在皮帶表面的含水物料，并掉落至輔助集料斗內(nèi)部。集料斗內(nèi)部安裝空氣炮的噴氣單元，可在集料斗底面與物料之間形成高壓空氣流，將物料強吹至溜槽內(nèi)部。

圖1 技術(shù)原理圖

圖2所示為基于空氣炮技術(shù)的帶式輸送機自動清掃箱三維模型，箱體采用分體式設(shè)計，中間通過法蘭形式連接，便于安裝和維護(hù)。積料箱下斗體采用傾斜式的設(shè)計方式，與水平呈20°夾角，可以保證清掃器刮下的部分煤泥和水在傾角的作用下自流至溜槽內(nèi)部。

圖2 三維模型圖

2.2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)的控制邏輯分為皮帶信號連鎖、設(shè)備啟動與備妥、主閥與空氣炮充氣閥運行、空氣炮釋放以及反沖洗等。

皮帶信號連鎖控制是將皮帶機實時運行的狀態(tài)信號反饋至變電所的PLC之后，再通過變電所與轉(zhuǎn)接塔的中轉(zhuǎn)微型PLC及空氣炮設(shè)備自帶PLC之間的通信，完成皮帶機實時運行狀態(tài)的信號傳遞，如圖3所示。

圖3 皮帶信號連鎖控制

設(shè)備啟動與備妥控制分為遠(yuǎn)程自動啟動模式和本地手動啟動模式，通過兩種啟動方式的任何一種完成設(shè)備啟動后，設(shè)備會進(jìn)行模式自檢測與皮帶機信號檢查，如圖4所示。

圖4 啟動與備妥控制

主閥與空氣炮充氣閥運行控制的功能是在設(shè)備滿足運行狀態(tài)的條件下，自動啟動物料回收系統(tǒng)的水路控制主閥門，對洗帶箱箱體及落料斗內(nèi)進(jìn)行噴淋清洗。同時啟動空氣炮充氣控制閥，為空氣炮的儲氣罐進(jìn)行充氣加壓，將儲氣罐內(nèi)的氣壓值提升滿足空氣炮釋放的狀態(tài)，控制邏輯如圖5所示。

圖5 主閥與空氣炮充氣閥控制

空氣炮釋放控制同樣分為遠(yuǎn)程自動運行和本地手動運行兩種狀態(tài)。當(dāng)處于自動運行狀態(tài)時，空氣炮的釋放周期可通過系統(tǒng)的上位機控制器觸摸屏進(jìn)行單獨設(shè)定；當(dāng)系統(tǒng)處于手動運行狀態(tài)時，可通過操作人員對觸摸屏內(nèi)的按鍵進(jìn)行點擊操作，如圖6所示。

圖6 空氣炮釋放控制

反沖洗控制是在空氣炮物料回收系統(tǒng)完成卸車作業(yè)后停止使用時，停止水路主閥門的同時啟動反沖洗控制閥，這一功能將儲氣罐內(nèi)的剩余氣體釋放干凈，達(dá)到降低儲氣罐內(nèi)部氣壓的作用，如下頁圖7所示。

3 基于空氣炮技術(shù)的帶式輸送機自動清掃箱現(xiàn)場應(yīng)用及效果

3.1 現(xiàn)場應(yīng)用情況

圖7 反沖洗控制

“基于空氣炮技術(shù)的帶式輸送機自動清掃箱”應(yīng)用于某煤礦BF5帶式輸送機上，BF5帶式輸送機帶寬1.8 m，帶速5.04 m/s，額定流量5 400 t/h，最大流量6 400 t/h。自動清掃箱主要技術(shù)參數(shù)如下：水刀噴水流量0.5～0.7 t/h；空氣炮氣罐容積1 m3；空氣炮安全閥門壓力8 MPa（80 bar）；水壓要求0.4～0.6 MPa；氣壓0.5～0.6 MPa；空氣炮工作壓力4～5 MPa（40～50 bar）；空氣炮反沖時間600 s。

3.2 應(yīng)用效果分析

對某煤礦BF5帶式輸送機（采用自動清掃箱技術(shù)）與BF4帶式輸送機（未采用自動清掃箱技術(shù)）進(jìn)行了效果對比分析，統(tǒng)計時間區(qū)間為3 d。其中，BF5總通過量為189 600 t，其中濕黏煤種占比為53.16%。BF4總通過量為176 400 t，其中濕黏煤種占比為50.12%。分別對BF5和BF4輸送帶回程區(qū)域的“甩帶煤”進(jìn)行了收集和稱重對比，其中BF5帶式輸送機回程甩帶煤總質(zhì)量為2.97 kg，BF4回程甩帶煤總質(zhì)量為107.14 kg，兩者萬噸灑漏率分別為0.001 6%和0.06%。

綜上可見，采用了基于空氣炮技術(shù)的帶式輸送機自動清掃箱的帶式輸送機對于治理回程“甩帶煤”具有良好的效果，能夠大大減少人工清掃量[1-3]。

4 結(jié)語

基于空氣炮技術(shù)的帶式輸送機自動清掃箱可以有效清掃殘存于輸送帶承載面的濕黏煤和煤粉，并且通過空氣炮的強吹將收集的物料回收至溜槽系統(tǒng)中直接進(jìn)入下級輸送帶，減少了人工的清理強度，大大延長了托輥的使用壽命，對于改善作業(yè)區(qū)域的環(huán)境容貌具有明顯效果。