礦用刮板運輸機鏈條斷裂原因分析及防治措施研究

張 皓

（晉能控股煤業集團馬脊梁礦，山西 大同 037023）

引言

刮板運輸機是綜采工作面的重要運輸設備，其主要作用是輔助裝煤以及提升運煤效率，在煤礦開采過程中發揮著重要作用，刮板運輸機的工作情況決定煤礦綜采工作面的開采效率以及開采穩定性等。鏈條作為刮板運輸機的重要組成部件，由于其長期處于交變載荷的作用下，加上各種因素的綜合影響，使得刮板運輸機工作過程中鏈條極易出現斷裂現象，降低運輸效率，威脅操作人員的生命安全。

本文選取晉能控股煤業集團某礦17236 工作面為研究對象，對該綜采工作面使用的SGZ-1000/1710 型刮板運輸機鏈條斷裂原因進行分析，根據斷裂原因提出針對性的解決措施，降低此類事故的出現概率，為綜采工作面系統穩定運行提供了重要借鑒。

1 17236工作面及相關設備概況

1.1 17236 工作面概況

17236 工作面全長為1 580 m，其中傾斜長度為276 m，煤層均厚4.2 m，煤層傾角平均值為4°；運順側高度較低。根據綜采工作面當前的開采情況以及鉆孔測試結果，發現整個工作面共存在3 個地質構造異常區，累計發育斷層14 條，斷層落差最大超過6 m，復雜的地質水文環境對工作面的穩定運行產生了較大阻礙[1-2]。

1.2 “三機”配套概況

工作面使用設備有端頭液壓支架共計1 臺，型號為ZZ7200/18/38D；過渡液壓支架共計6 臺，型號為ZZG 13000/21/42D；中間液壓支架共計153 臺，型號為ZZ13000/24/50D。長臂采煤機型號為JOY7LS6C，額定功率為1 855 kW，最大截深為800 mm，采高在2.5～4.5 m 之間。刮板轉載機型號為SZZ-1000/400，運輸量可達2 200 t/h。帶式運輸機型號為DSJ120/200/4×355，運輸量可達2 000 t/h。破碎機和刮板運輸機的型號分別為 PCM250 以及SGZ-1000/1710。

1.3 刮板運輸機概況

工作面使用的刮板運輸機為SGZ-1000/1710 型中雙鏈刮板運輸機，溜槽寬度為1 000 mm，配套驅動電機2 個，額定功率分別為855 kW 和430 kW，運輸量可達2 200 t/h。與之配套的鏈條左右各1 根，直徑為42 mm，長度為146 mm，工作過程中線速度為1.27 m/s，中心距為220 mm。根據計算公式可得鏈條的安全系數為9.4，滿足相關標準。

2 刮板輸送機鏈條斷鏈原因

對綜采工作面近幾次的鏈條斷裂事故以及近年來礦井刮板運輸機常見的鏈條斷裂原因進行分析，除制造環節導致的鏈條質量不合格外，主要對鏈條的疲勞損傷以及生產過程的影響因素進行分析。

2.1 鏈條磨損、疲勞使用

除了鏈條使用過程中的正常磨損外，首先是鏈條在運輸機工作過程中在機頭至機尾中間不斷循環，不同位置的接觸點以及受力方向存在較大差異，由此導致鏈條不同節點磨損情況差異較大；其次是綜采工作面存在得地質構造異常區域，矸石含量較高，因此在開采該區域時，鏈條受到的摩擦滯留系數顯著增大，此外由于矸石自身密度較大導致刮板運輸機得承載增加，鏈條疲勞磨損加快；最后是綜采工作面部分區域頂板整體性較差，因此開采過程中頂板垮塌導致矸石大量下落，一方面會直接導致鏈條的損傷，另一方面清理不及時導致鏈條受到矸石的磨損較為嚴重[3]。

2.2 鏈條松緊無度、節距不一

1）鏈條過松。工作面初采過程中，由于鏈條處于初期磨損階段，磨損量較大導致鏈條極易出現松動現象；此外在過載狀態下，刮板運輸機需要進行制動，導致制動過程中鏈條所受拉力較大，鏈條整體長度伸長較多，造成鏈條松動。鏈條松動的主要影響包括運行過程中機尾溜槽處易產生余鏈，導致鏈條各節受力分部不均勻；溜槽處由于余鏈的存在導致雜質容易進入，阻礙刮板運輸機正常運行；機頭鏈輪下方容易出現余鏈，牽引力的作用下導致鏈條出現損壞。

2）鏈條過緊。刮板運輸機和工作面的平行度相差較大，導致鏈條實際纏繞長度增加，鏈條過緊導致摩擦力增大，最終造成鏈條磨損加快。

3）節距不一。推溜過程中，運輸機經常遇到急彎、漂鏈等情況，兩側鏈條長度不一致導致鏈條受力分布不均，受力較大的鏈條容易出現斷鏈現象。

2.3 刮板輸送機超負荷異常運行

刮板運輸機超負荷運載是造成斷鏈事故的主要因素，多數情況下斷鏈區域集中在機頭鏈輪驅動處。

2.3.1 運輸機壓車

造成運輸機壓車的主要因素包括：綜采工作面“三機”配套方案和實際生產進程不協調，17236 工作面傾斜長度276 m，平均采高4.2 m，煤層截割速度較快會導致運輸機過載，造成壓車現象；工作面頂板破碎嚴重，運輸過程中掉落的碎石導致運輸機過載壓車；綜采工作面表面較為粗糙，運輸過程中振幅較大導致運輸機所受壓力增大。

壓車的主要影響包括：增大鏈條所受載荷，降低使用壽命；運輸機過載制動頻繁導致鏈條疲勞循環頻率增加；鏈條受拉增長導致機頭溜槽處容易出現余鏈斷鏈現象[4]。

2.3.2 底溜槽余貨

造成運輸機底溜槽帶“回頭煤”的原因主要包括以下幾方面：運輸機機頭和轉載機的連接處配合較差，導致部分煤炭落入底溜槽中；運煤量過大導致部分煤炭落入底溜槽中。底溜槽回頭煤的出現會導致運輸機整體載荷增加。

2.3.3 鏈條卡阻

運輸過程中，刮板斷裂掉落以及端頭支護錨桿不牢固，都會進入底溜槽中，造成卡阻現象；運輸機連接銷斷裂，容易造成溜槽脫節錯差現象，導致鏈條和刮板在運輸過程中出現磨損撞擊。

2.3.4 單鏈運轉

鏈條的斷裂通常從一側開始，單鏈斷裂后未及時處理，導致剩余鏈條運轉過程中受力急劇增大，最終導致兩側鏈條均斷裂。

2.4 其他異常因素

1）余鏈條。鏈條過長導致機頭溜槽處容易出現余鏈現象，造成鏈條卡阻斷裂。

2）供電整定值不匹配。運輸機供電整定值設定不合理，導致運輸機使用過程中持續處于過載運行狀態，降低鏈條的使用壽命。

3 刮板運輸機鏈條斷鏈危害

刮板運輸機通常設置在煤壁下方，起到確保煤炭持續運輸及開采順利進行的作用，因此斷鏈現象的出現會導致開采效率的下降，操作人員的生產安全難以保障。

運輸機斷鏈不僅需要整個綜采工作面停產維修，而且如果斷鏈嚴重，需要維修人員處理時間較長，嚴重影響開采效率；此外在維修過程中，維修人員需要深入開采現場對鏈條進行修理，綜采工作面地質環境復雜容易出現頂板垮落等現象，給維修人員的作業安全埋下隱患。

4 刮板運輸機鏈條斷裂預防措施

4.1 優化設備布置

設備布置方案設計時，應當結合煤層的實際參數以及煤礦的地質環境等，確保選取的刮板運輸機能夠滿足實際使用要求，路徑規劃時應當避免單一設備的長距離運輸以及上山運輸現象。

綜采工作面設備安裝時，應當避開平行度較差區域，確保運輸機和工作面的平行度誤差在合理范圍內，避免過大的誤差導致運輸過程中振幅過大；鏈條安裝過程中應當避免活接環并排使用現象，對鏈條的管理應當規范化，更換情況及時記錄，結合現階段的運載量選取適當的刮板間距。

4.2 細化設備檢修

制定合理的設備檢修方案，檢查的頻率應當以日為單位，日檢的主要內容包括鏈條的磨損情況、鏈條的松緊度、運輸機溜槽平滑度和轉載點的連接情況等；除必要的日檢外，綜采工作面每前進一定距離后，還需要對鏈條的拉伸情況進行及時檢查，一旦發現拉伸量超標，及時進行更換。

4.3 強化備件管理

為了提升鏈條的維修效率，應當事先準備對應型號的活接環和各種長度的短接鏈條，放在指定區域備用；輔助工具應當準備齊全并進行統一管理，確保使用時能夠及時找到，輔助工具主要包括風動扳手、風動鋸子和緊鏈裝置等。

4.4 提高回采質量

提升綜采工作面的工程質量管控，首先要提升運輸機的平行度以及和轉載裝置的連接配合；其次要提升運煤量的管控，避免過載運煤現象的出現；再次要加強對機頭機尾等區域的管理，避免錨桿等部件誤入底部溜槽；最后要提升頂板管理，避免運輸過程中頂板大量破碎脫落。

5 結語

本文選取晉能控股煤業集團某礦17236 工作面刮板運輸機為分析對象，過載運行、鏈條磨損、疲勞使用以及節距不一等方面，對鏈條的斷鏈原因進行了詳細分析，根據斷鏈原因制定相應措施，從優化設備布置方案、細化設備檢修、強化備件管理以及提高綜采工作面工程質量管控等方面進行防治，降低了刮板運輸機斷鏈現象的產生。