帶式輸送機運行事故分析及防護技術(shù)研究

柴新庚

（汾西礦業(yè)賀西煤礦，山西 柳林 033300）

引言

伴隨著礦井生產(chǎn)能力以及開采范圍的增加，帶式輸送機也從以往的小型、短距離朝著高功率、長距離方向發(fā)展，單臺帶式輸送機鋪設(shè)長度可達到10 km 以上，同時帶式輸送機功能更為完備，驅(qū)動裝置功率大。煤礦井下工作環(huán)境惡劣，帶式輸送機鋪設(shè)長度長，鋪設(shè)巷道底板底鼓以及運行環(huán)境中的粉塵、高濕度等均會給帶式輸送機運行帶來影響[1-4]。帶式輸送機運行事故，不僅會影響煤炭運輸，而且存在一定的安全風險。因此，需要對帶式輸送機運行過程中事故進行分析，找出事故發(fā)生原因并針對性地采取防護或者預防性措施。

1 帶式輸送機運行事故分析

帶式輸送機運行事故類型有火災(zāi)、輸送帶傷人、清掃器傷人、輸送帶斷裂及跑偏等。由于火災(zāi)事故對煤礦生產(chǎn)影響最為惡劣，為此文中重點對火災(zāi)事故進行探討分析。帶式輸送機運行事故會影響煤炭生產(chǎn)并制約生產(chǎn)安全。某礦曾因外部火源導致輸送帶著火問題，導致人員傷亡80 余人。通過分析以往研究成果并結(jié)合筆者工作經(jīng)驗，將帶式輸送機火災(zāi)事故原因歸結(jié)為滾筒打滑、托輥卡阻導致的表面溫度增高、外部火災(zāi)三個原因[5]。

1.1 滾筒打滑

正常情況下帶式輸送機輸送帶、滾筒（主滾筒、從滾筒）間相對滑差率在3%以內(nèi)，打滑則會使?jié)L筒、輸送帶異常摩擦，導致局部溫度增高，嚴重時導致火災(zāi)發(fā)生。滾筒打滑可細分為主滾筒打滑、從滾筒打滑。

1）主滾筒打滑。主滾筒打滑主要原因可細分為機頭堆煤、滿載（重載）啟動、滾筒上防滑膠磨損嚴重、輸送帶沾水。當帶式輸送機操作司機注意力不集中或者煤位傳感器失靈時，會導致機頭堆煤，原煤粘附到滾筒與輸送帶間，降低兩者之間摩擦系數(shù)，極容易出現(xiàn)打滑情況；帶式輸送機滿載（重載）啟動時，驅(qū)動裝置給滾筒較大轉(zhuǎn)矩，容易導致輸送帶打滑，若不能及時發(fā)現(xiàn)會導致火災(zāi)事故發(fā)生；一般情況下為增加滾筒摩擦系數(shù)會在滾筒表面涂刷一層防滑膠，防滑膠磨損后會降低摩擦系數(shù)；輸送帶沾水后會降低摩擦系數(shù)，容易導致火災(zāi)事故發(fā)生。如河北某礦呈出現(xiàn)輸送帶沾水導致主滾筒打滑事故，導致火災(zāi)事故發(fā)生，致13 人傷亡、經(jīng)濟損失170 萬元。

2）從滾筒打滑。根據(jù)已有研究成果顯示，當輸送帶打滑40 min 時滾筒表面溫度即可增加至300 ℃，容易引燃輸送帶或者附近煤炭，主從滾筒打滑危險性較高。打滑故障發(fā)生后滾筒與輸送帶間存在速度差，若持續(xù)一段時間會引燃輸送帶；對于從滾筒而言，打滑時從滾筒不轉(zhuǎn)動，運輸?shù)妮斔蛶г跐L筒高溫段一掃而過，在運行過程中不容易出現(xiàn)著火，而輸送帶停止轉(zhuǎn)動后，與從滾筒高溫點接觸的輸送帶持續(xù)加熱，因此從滾筒打滑更容易在停機后引燃輸送帶。

1.2 托輥卡阻

根據(jù)相關(guān)研究資料顯示，帶式輸送機火災(zāi)事故中托輥卡阻是主要原因之一。由于煤礦井下環(huán)境惡劣，帶式輸送機運行過程中會產(chǎn)生粉塵導致整個運輸線路中粉塵濃度較高，粉塵進入到托輥內(nèi)部會降低托輥使用壽命、導致托輥卡阻；托輥運行不暢會導致輸送帶與托輥接觸點處出現(xiàn)異常摩擦，增加托輥表面溫度。帶式輸送機正常運行過程中輸送帶帶速一般在2～5 m/s，輸送帶與托輥表面高溫點接觸時間短，輸送帶表面溫度變化不明顯同時輸送帶運行過程中產(chǎn)生的空氣流動會降低托輥表面溫度，因此在正常運行過程中輸送帶不容易出現(xiàn)火災(zāi)；輸送機停止運行后靜止不動的輸送帶與高溫托輥持續(xù)接觸，輸送帶被引燃概率明顯增加。同時輸送帶下托輥卡阻更容易引起火災(zāi)事故發(fā)生，主要原因為：下托輥特別是靠近機尾處的下托管位置較低，距離巷道底板較近、本身散熱環(huán)境不好，加之表面容易被煤塵覆蓋，一般停機更容易引起火災(zāi)事故；上托輥本身散熱條件較好、不容易引發(fā)火災(zāi)事故。江蘇徐州地區(qū)某礦曾發(fā)生一次潛在帶式輸送機火災(zāi)事故，事故原因主要是：靠近機尾處部分下托輥出現(xiàn)卡阻，同時由于未及時清理浮煤導致托輥附近有一定煤粉，在帶式輸送機停機檢修時發(fā)現(xiàn)下托輥溫度超過120 ℃，附近煤塵溫度明顯增加；由于及時發(fā)現(xiàn)未引起火災(zāi)事故；后續(xù)該礦強化管理，及時清理浮煤并對托輥進行檢查，后續(xù)生產(chǎn)過程中托輥卡阻影響明顯降低。

1.3 外界火源

帶式輸送機除自身原因引起火災(zāi)事故外，外界火源也是導致帶式輸送機火災(zāi)事故的原因之一。外界火源類型包括有煤層自燃、供電線路短路、人為明火等。如安徽宿州某礦曾出現(xiàn)井下采區(qū)變電所線路短路引起的火災(zāi)事故，并引燃附近帶式輸送機，導致27 人傷亡事故。

2 帶式輸送機火災(zāi)事故防護技術(shù)

實現(xiàn)火災(zāi)早期監(jiān)測預計預警是最為有效的防護技術(shù)措施，文中從監(jiān)測技術(shù)出發(fā)，對火災(zāi)事故早期監(jiān)測、預警進行分析。

2.1 滾筒打滑監(jiān)測

滾筒（主、從滾筒）打滑是導致帶式輸送機火災(zāi)的主要原因之一，因此可通過預防滾筒打滑或者監(jiān)測打滑實現(xiàn)火災(zāi)預防。具體技術(shù)方法為：采用溫度傳感器監(jiān)測滾筒溫度，通過溫度控制避免出現(xiàn)火災(zāi)事故；通過測量滾筒、輸送帶間滑差率，從根本上避免滾筒、輸送帶出現(xiàn)打滑。滾筒與輸送帶間出現(xiàn)打滑會降低設(shè)備使用壽命，因此避免打滑故障發(fā)生可提高帶式輸送機使用時限以及可靠性。由于滾筒表面面積較大、軸承不斷轉(zhuǎn)動，給溫度傳感器布置帶來一定困難，且滾筒表面涂抹的防滑膠會增大溫度監(jiān)測難度。因此，通過測定滑差率實現(xiàn)滾筒打滑監(jiān)測具有較強的可行性；通過分別計算滾筒、輸送帶運動速度，并計算滑差率；設(shè)定兩者之間最大滑差率（如設(shè)定10%）以及持續(xù)時間（1 min），從而實現(xiàn)滾筒打滑引起的火災(zāi)早期監(jiān)測、預警。

2.2 托輥超溫監(jiān)測

托輥卡阻后會導致局部溫度增高，帶式輸送機停機后持續(xù)增加輸送帶溫度，嚴重時引燃輸送帶，因此最好通過監(jiān)測輸送帶表面溫度避免引燃輸送帶。托輥損壞前一直處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，難以直接監(jiān)測表面溫度；托輥直徑小，托輥表面高溫易于傳導至托輥軸，因此在托輥軸端部布置傳感器可實現(xiàn)托輥溫度監(jiān)測。《煤礦安全規(guī)程》要求煤礦井下機械設(shè)備表面溫度應(yīng)在150 ℃以內(nèi)，因此將托輥溫度報警閾值設(shè)定為150 ℃。

托輥卡阻導致帶式輸送機火災(zāi)點主要集中在機尾處下部托輥位置，因此可重點對此處位置托輥溫度進行監(jiān)測，具體監(jiān)測方法為：在下托輥位置布置開關(guān)型溫度傳感器，當監(jiān)測到托輥溫度超過150 ℃時，傳感器會發(fā)出開關(guān)信號并通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸給上位機，實現(xiàn)帶式輸送機火災(zāi)早期預警以及托輥超溫監(jiān)測。

2.3 意外火源監(jiān)測

通過監(jiān)測帶式輸送機沿線溫度用以實現(xiàn)意外火源監(jiān)測。在帶式輸送機沿線間隔一定距離（如20～50 m）布置一個溫度傳感器，用以對環(huán)境溫度實時監(jiān)測。當外界出現(xiàn)火源時勢必會引起環(huán)境溫度增高，通過布置傳感器可實現(xiàn)溫度增高位置監(jiān)測以及預警。此種狀態(tài)下，將傳感器溫度監(jiān)測報警上限設(shè)定為100 ℃。

3 結(jié)語

帶式輸送機鋪設(shè)距離長、功率大、運行環(huán)境惡劣，在使用過程中容易出現(xiàn)各類事故，其中火災(zāi)事故影響最為嚴重，不僅影響帶式輸送機使用效率而且存在較大的安全隱患。對帶式輸送機運行過程中火災(zāi)因素進行分析，主要原因包括滾筒打滑、托輥卡阻、外界火源等。采用先進的監(jiān)測技術(shù)對帶式輸送機沿線溫度進行監(jiān)測，可實現(xiàn)火災(zāi)早期預警，從而提高帶式輸送機運行安全保障能力。