綜采工作面刮板輸送機斷鏈原因分析及預防措施

邢 亮

（晉能控股煤業集團白洞礦業公司， 山西 大同 037031）

1 8105 工作面概況

晉能控股煤業集團白洞礦業公司8105 工作面位于井田301 盤區，工作面布置在石炭系5 號煤層中，工作面設計走向長度為1 700 m，傾向長度為220 m，工作面回采煤層平均厚度為11.72 m，平均傾角為3°。

8105 工作面采用綜合機械化放頂煤回采工藝，采用液壓支架支護頂板，工作面內共計安裝130 架支架，其中ZTZ20000/23/40 型端頭支架1 架，ZFG10450/26/40 型過渡支架7 架，ZF12000/23/35 型中間支架96 架；采用一臺MG400/930-WD 雙滾筒采煤機進行割煤，該采煤機裝機功率為930 kW，截深為0.8 m，截割高度為4.1 m，牽引速度為13.5 m/min；工作面采用前部刮板運輸機型號為SGZ800/800，后部刮板運輸機型號為SGZ1000/1400聯合運煤。8105 工作面前刮板輸送機運輸能力為1 500 t/h，裝機功率為800 kW，額定電壓為11 440 V，具體參數如表1 所示。

表1 8105 工作面SGZ800/800 型刮板輸送機參數表

截止目前8105 工作面已回采560 m，工作面在前期回采過程中由于受施工工藝、設備安裝質量以及設備維護水平等影響，工作面前刮板輸送機經常出現斷鏈現象，據統計回采前期共計出現17 次斷裂故障，導致工作面設備維修費用達32.4 萬元，嚴重制約著工作面安全高效回采。

2 刮板輸送機斷裂原因分析

2.1 刮板鏈質量差

由于煤礦刮板輸送機刮板鏈質量不合格，刮板鏈高猛材質不達標等，導致刮板鏈質量差，在使用過程中刮板鏈在高強度磨損以及張力作用下刮板鏈出現脆性斷裂或塑性變形斷裂現象。

2.2 自然損壞斷鏈

刮板輸送機在運行過程中出現自然損壞斷鏈主要原因由以下幾方面：工作面在運煤煤矸石，由于煤矸塊粒大且硬度高，在運輸時對刮板鏈產生磨損，導致斷鏈；刮板輸送機在產期運行過程中刮板變形以及頭尾部齒輪松動，導致刮板鏈與溜槽、刮板以及齒輪之間產生周期磨損，導致刮板鏈斷裂；受井下腐蝕性氣體、液體影響，刮板鏈表層抗磨鍍層腐蝕嚴重，從而降低了刮板鏈抗載荷強度[1-2]。

2.3 刮板輸送機檢修維護不當

1）張緊力不合理：刮板輸送機安裝后需對刮板鏈張緊井下調整，若刮板鏈過緊時，刮板鏈本身存在張緊負荷，當刮板輸送機滿載運輸時在載荷作用下很容易導致刮板鏈斷裂；同時刮板鏈過緊時增加了鏈條與溜槽、齒輪之間摩擦強度，加劇了刮板鏈磨損。若刮板鏈過松時，很容易出現鏈條跳牙現象，造成鏈環變形、斷裂和刮板彎曲。

2）刮板輸送機頻繁啟動：刮板輸送機停機前未及時清空溜槽上煤矸，再次啟動或滿載狀態下頻繁啟動時增加了刮板輸送機負荷，輸送機在啟動瞬間刮板鏈承受很大的張拉力，當張力大于刮板鏈承載力時，很容易造成刮板鏈斷裂現象。

3）堆煤現象嚴重：刮板輸送機在運輸煤矸石出現“回頭煤”現象，導致刮板輸送機溜槽底部、溜尾出現嚴重堆煤現象，在堆煤情況下刮板輸送機運行時很容易出現刮板鏈卡堵，強行啟動刮板機，刮板機鏈因受沖擊載荷造成斷鏈[3-4]。

2.4 保護裝置不合理

8105 工作面回采前期對刮板輸送機機頭、機尾分別安裝了刮板鏈跳鏈、斷裂傳感器，當刮板鏈出現斷鏈、跳鏈時傳感器及時將信號傳送至PLC 控制器，控制器接收信號后對刮板輸送機電機進行閉鎖；但是在實際工作面回采過程中由于原煤中大塊煤矸以及金屬異物影響，導致刮板輸送機原保護裝置出現誤保護動作，以及保護裝置損壞嚴重，降低了保護性能。

3 刮板輸送機斷裂預防措施

3.1 提高刮板輸送機質量

1）刮板輸送機必須從正規廠家進行采購，刮板輸送機在入井前在地面進行對接安裝，并進行通電試驗，保證刮板輸送機運行正常。

2）刮板輸送機在工作面對接安裝時必須由專業技術人員現場指導，輸送機安裝過程中各配件連接必須牢固可靠；輸送機在運行前必須對刮板鏈張緊力進行合理調整，雙刮板鏈安裝時必須保證刮板與雙鏈垂直，嚴重出現雙鏈受力均勻現象。

3.2 減少自然損壞

1）刮板輸送機必須安裝液力耦合器實現輸送機軟啟動，避免輸送機在啟動時出現動載荷和沖擊載荷造成刮板鏈斷鏈；刮板時輸送機在運行過程中減少頻繁啟動現象。

2）刮板輸送機在運行過程中應定期清理溜尾、溜槽底部浮煤，并觀察刮板鏈受力、變形、疲勞、磨損、腐蝕等情況，發現刮板鏈鍍層磨損嚴重時應及時進行更換。同時刮板輸送機每運行一段時間后將刮板鏈進行翻轉，保證刮板鏈兩側磨損均勻。

3.3 提高檢修維護力度

1）每班定期檢查刮板鏈磨損、變形以及斷鏈情況，發現刮板鏈磨損嚴重時必須及時更換，若發現刮板與刮板雙鏈不垂直時及時調整刮板位置，防止刮板鏈受力不均現象。

2）定期對刮板輸送機頭尾齒輪進行檢修維護，發現齒輪磨損嚴重時必須更換，齒輪定期進行注油；檢修人員應定期對刮板鏈張緊力進行調整，保證張緊力適宜。

3.4 優化斷鏈保護裝置

為了解決傳統斷鏈保護裝置誤動作現象嚴重、保護動作靈敏度低等技術難題，白洞礦決定對8105工作面刮板輸送機斷鏈保護裝置進行優化。

1）優化后斷鏈保護裝置主要由PLC 控制器、電器傳感器、斷鏈保護機械傳動檢測機構、頭尾齒輪跳鏈保護裝置等部分組成，如圖1 所示，其中斷鏈保護機械傳動檢測機構安裝在刮板輸送機滑道兩側，電器傳感器與機械傳動檢測機構以及PLC 控制器連接，主要用于脈沖信號接收[5]。

圖1 優化后刮板輸送機斷鏈、跳鏈聯合保護示意圖

2）頭尾齒輪跳鏈保護裝置安裝在頭輪以及尾輪兩側，實現雙鏈監測，輪跳鏈保護裝置主要檢測刮板運行高度，當刮板鏈出現跳鏈動作時，PLC 控制器監測到故障后及時發出警報，并立即停機。

3）刮板輸送機正常運行時，刮板的自身重力對機械傳動機構進行一個壓、放循環穩定脈沖檢測過程，并將脈沖信號傳送至電器傳感器，通過安裝在溜槽兩側的電器傳感器檢測信號延時對比判斷是否斷鏈，正常情況下兩側傳感器同步延時設置在150～400 ms 之間，當兩側傳感器同步延時超過400 ms時判斷為斷鏈，此時PLC 控制器自動設定停機。

4 結語

截止2020 年12 月4 日8105 工作面已回采結束，通過對工作面前期回采過程中刮板輸送機斷鏈原因進行分析，并提出了合理有效的預防措施，通過6 個月實踐應用效果來看，采取預防措施后工作面在后期回采過程中刮板鏈斷鏈事故減少至3 起，事故率降低了82.4%，輸送機維修費用降低了28.46萬元，保證了工作面安全高效回采，取得了顯著應用成效。