黨 斌

(山西焦煤汾西礦業(yè)水峪煤業(yè),山西 孝義 032300)

煤礦井下主要依靠帶式輸送機(jī)進(jìn)行原煤、矸石等的運(yùn)輸,受煤層賦存條件復(fù)雜、巷道布置形式多樣等多重因素影響,帶式輸送機(jī)需要隨著巷道底板地形的變化布置[1-2]。帶式輸送機(jī)常規(guī)的布置傾角為-17°～+17°,在該傾角條件下帶式輸送機(jī)運(yùn)輸較為穩(wěn)定,不容易出現(xiàn)滾料、滑料、動(dòng)力不足等問題[3-4]。但是隨著礦井采掘深度不斷增加,采掘范圍不斷增大,帶式輸送機(jī)布置角度變化明顯,部分下山巷道內(nèi)帶式輸送機(jī)鋪設(shè)角度超過25°,受傾角大以及管理難度高等影響,帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中面臨斷帶、滾料、滑料、動(dòng)力不足等問題,如何保證大傾角帶式輸送機(jī)安全運(yùn)行是井下管理人員需要重點(diǎn)解決的問題[5-8]。文中以山西某礦7308綜采工作面底抽巷內(nèi)大傾角帶式輸送機(jī)為研究對(duì)象,結(jié)合巷道內(nèi)帶式輸送機(jī)傾角達(dá)到25°的現(xiàn)狀,從設(shè)備選型、安全監(jiān)控技術(shù)等方面,給出運(yùn)行安全保障技術(shù)措施,以期達(dá)到提升大傾角帶式輸送機(jī)運(yùn)行安全保障能力、降低設(shè)備故障率的目的。

1 大傾角帶式輸送機(jī)選型

7308綜采工作面設(shè)計(jì)回采的7號(hào)煤層厚度均值為3.65 m,埋深560 m,傾角17°～30°,均值25°,煤層頂?shù)装鍘r性以粉砂巖、砂質(zhì)泥巖以及炭質(zhì)泥巖為主。7號(hào)煤層原始瓦斯含量為10.3～12.7 m3/t,瓦斯壓力為0.84～1.36 MPa,通過在煤層底板17 m位置的砂質(zhì)泥巖中布置底抽巷及穿層鉆孔,實(shí)現(xiàn)回采范圍內(nèi)煤層瓦斯區(qū)域治理。7308底抽巷內(nèi)布置的帶式輸送機(jī)基本參數(shù)為:設(shè)定運(yùn)輸長(zhǎng)度1 090 m,額定運(yùn)載量為450 t/h,布置傾角均值為25°,最大傾角為28°,采用4臺(tái)電機(jī)功率為450 kW的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),電機(jī)功率富裕系數(shù)為100%.

1) 機(jī)架槽形角優(yōu)化。在正常情況下,帶式輸送機(jī)使用的DTⅡ型機(jī)架槽形角為35°,由于底抽巷傾角大,為避免輸送帶上煤矸出現(xiàn)滾落情況,部分礦井將機(jī)架槽形角增大至60°,槽形角較大會(huì)明顯縮短輸送帶的使用壽命(預(yù)計(jì)壽命縮短接近2/3)。因此,經(jīng)過技術(shù)論證,提出選用三輥成槽結(jié)構(gòu),將DTⅡ型機(jī)架槽形角由35°優(yōu)化至45°,以實(shí)現(xiàn)使用壽命及落矸控制均衡。

2) 輸送帶升級(jí)。7308底抽巷內(nèi)帶式輸送機(jī)輸送帶計(jì)算強(qiáng)度為3 000 N·m,現(xiàn)場(chǎng)選用防縱撕裂輸送帶的帶強(qiáng)為ST4 000 N·m,以減少后續(xù)使用期間斷帶、縱向撕裂風(fēng)險(xiǎn)。

2 大傾角帶式輸送機(jī)運(yùn)行安全保障技術(shù)

2.1 輸送帶接頭處強(qiáng)化管理

7308底抽巷輸送帶接頭連接采用熱熔工藝。在選用合理的接頭工藝、材料品質(zhì)合格的情況下,接頭處強(qiáng)度可達(dá)到輸送帶強(qiáng)度的80%～90%.接頭位置仍是整個(gè)輸送帶的薄弱環(huán)節(jié),在高張力作用下,接頭位置仍可能出現(xiàn)斷帶風(fēng)險(xiǎn)。

7308底抽巷帶式輸送機(jī)選用ST4 000 N·m輸送帶,依據(jù)礦井制定的機(jī)電設(shè)備保養(yǎng)規(guī)范相關(guān)要求,ST4 000 N·m輸送帶宜使用三級(jí)搭接方式連接,截取接頭2.7 m.考慮到巷道內(nèi)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)拿毫鞑痪獾纫蛩?輸送帶接頭采用四級(jí)搭接方式連接,單頭長(zhǎng)度3.6 m,成品接頭4.0 m,較傳統(tǒng)的接頭方式,安全系數(shù)提升了30%以上。

在7308底抽巷帶式輸送機(jī)機(jī)頭返程段布置無損檢測(cè)系統(tǒng),以獲取輸送帶內(nèi)部鋼絲繩排列情況。獲取的X光照片實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控中心,通過專業(yè)軟件處理得到輸送帶內(nèi)部鋼絲間距、斷頭、實(shí)際損傷等情況,以便及早預(yù)警。

2.2 安全保障設(shè)施

2.2.1 輸送帶全段密閉

7308底抽巷內(nèi)布置的帶式輸送機(jī)傾角均值達(dá)到25°,運(yùn)輸期間輸送帶上的煤矸等物料容易滾動(dòng),甚至出現(xiàn)飛矸、竄矸等問題。為避免帶式輸送機(jī)滾落的煤矸等物料傷人,在帶式輸送機(jī)兩側(cè)布置側(cè)護(hù)網(wǎng)、輸送帶上增設(shè)蓋網(wǎng),兩側(cè)側(cè)護(hù)網(wǎng)與輸送帶上覆縱梁的距離控制在400～500 mm,與巷道底板的距離控制在100 mm以內(nèi);輸送帶上蓋網(wǎng)寬度與輸送機(jī)H架寬度一致,按6～10 m間隔布置天窗,便于后續(xù)清理煤矸。7308底抽巷帶式輸送機(jī)輸送帶全段密閉布置情況見圖1所示。

圖1 輸送帶全段現(xiàn)場(chǎng)密閉情況

2.2.2 行人道與帶式輸送機(jī)間布置隔離柱

7308底抽巷內(nèi)布置有架空乘人裝置、行人道、軌道以及帶式輸送機(jī)等,為確保底抽巷內(nèi)人員安全,在帶式輸送機(jī)全段密閉基礎(chǔ)上,帶式輸送機(jī)與行人道間按照50 m間隔布置由120號(hào)工字鋼制作而成的隔離柱。隔離柱頂部通過聯(lián)板與頂板錨桿連接,底部則通過水泥基礎(chǔ)固定,即便輸送帶出現(xiàn)斷裂下滑,也不會(huì)甩出到隔離柱外,從而提升底抽巷內(nèi)人員的安全保障能力。

2.2.3 膠帶沿線布置擋邊

在7308底抽巷靠近行人側(cè)的防護(hù)網(wǎng)與輸送帶間布置由廢棄輸送帶組成的擋邊。將廢棄輸送機(jī)帶修剪成長(zhǎng)度1.5 m的擋邊,擋邊上部固定到側(cè)護(hù)網(wǎng)上,下部自由掉落到輸送帶一側(cè),利用廢棄輸送帶自身的弧度形成封閉。擋邊是防止大傾角帶式輸送機(jī)內(nèi)煤矸石竄出的第一道防護(hù),同時(shí)通過擋邊的緩沖作用減少側(cè)護(hù)網(wǎng)的損耗。

2.3 安全保護(hù)及監(jiān)控裝置

2.3.1 沿線布置急停保護(hù)、開機(jī)預(yù)警等裝置

1) 在7308底抽巷帶式輸送機(jī)沿線,按照50 m間隔布置1個(gè)急?？刂蒲b置,并在機(jī)尾滾筒、交煤點(diǎn)等位置增設(shè)急停控制裝置;在帶式輸送機(jī)沿線按照100 m間隔布置通訊及開機(jī)預(yù)警裝置,并在機(jī)尾及交煤點(diǎn)增設(shè)通訊及開機(jī)預(yù)警裝置。

2) 為便于后續(xù)設(shè)備維修及人員通信,在帶式輸送機(jī)沿線布置泄漏電纜通訊系統(tǒng),并按照要求布置分站、主站,為設(shè)備檢修以及帶式輸送機(jī)管理人員配備無線通信設(shè)備,便于人員通信及聯(lián)絡(luò)。

3) 由于帶式輸送機(jī)傾角大、鋪設(shè)距離長(zhǎng),巡檢人員步行巡檢勞動(dòng)強(qiáng)度極大,因此將巷道內(nèi)架空乘人裝置改造成變頻控制,設(shè)置正常運(yùn)行速度及巡檢速度。巡檢人員利用架空乘人裝置進(jìn)行帶式輸送機(jī)沿線巡檢。

2.3.2 沿線布置AI監(jiān)控設(shè)備

在7308底抽巷帶式輸送機(jī)沿線交煤點(diǎn)、機(jī)頭及機(jī)尾等位置均安裝AI監(jiān)控設(shè)備,并接入到礦井視頻AI分析平臺(tái)。通過服務(wù)器內(nèi)置的算法實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)堆煤、大塊矸石堵塞、運(yùn)送物料異物識(shí)別等預(yù)警,提升帶式輸送機(jī)沿線監(jiān)控能力。

2.3.3 增設(shè)巡檢機(jī)器人

在7308底抽巷帶式輸送機(jī)沿線增加AI監(jiān)控設(shè)備后,可實(shí)現(xiàn)部分固定點(diǎn)位異物識(shí)別以及故障預(yù)警,雖然可以在一定程度提升帶式輸送機(jī)運(yùn)行安全保障能力,但僅能實(shí)現(xiàn)部分位置監(jiān)控,無法實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)沿線不間斷巡檢。為此,提出在7308底抽巷帶式輸送機(jī)上方增加巡檢機(jī)器人。在帶式輸送機(jī)上方鋪設(shè)齒輪式軌道,軌道架設(shè)在架空乘人裝置橫梁下方,與輸送機(jī)防護(hù)網(wǎng)間距在500 mm以上。軌道上運(yùn)行的巡檢機(jī)器人配備有煙霧傳感器、紅外熱像儀、CO傳感器、瓦斯傳感器以及攝像機(jī)等設(shè)備,可實(shí)現(xiàn)沿線環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè),對(duì)溫度異常點(diǎn)、人員穿戴不規(guī)范、防護(hù)網(wǎng)損壞等各類情況進(jìn)行智能識(shí)別以及預(yù)警。

3 結(jié) 語

大傾角帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)面臨較大的安全風(fēng)險(xiǎn),如何提升帶式輸送機(jī)運(yùn)行安全保障能力是礦井管理人員需要重點(diǎn)解決的問題。根據(jù)7308底抽巷帶式輸送機(jī)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境,針對(duì)性采取帶式輸送機(jī)運(yùn)行安全保障技術(shù)措施?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后,帶式輸送機(jī)故障率降幅超過80%,在使用期間未出現(xiàn)輸送帶跑偏、堆煤、撕裂、摩擦升溫以及運(yùn)輸物料(煤矸)滾落等情況,顯著提升了大傾角帶式輸送機(jī)運(yùn)行安全保障能力。