堆煤保護裝置的改進優化研究

郭向陽

（沁和能源集團有限公司永安煤礦，山西 晉城 0480205）

永安煤礦3302 工作面SSJ-1000/200 型帶式輸送機承擔著井下煤矸運輸任務，輸送機正常運行與否直接影響到3302 工作面采掘隊的正規循環作業。為有效解決輸送機的機頭堆煤問題，輸送機自帶有傳統堆煤保護裝置，從以往保護效果可知，傳統堆煤保護裝置效果不佳，無法有效解決機頭堆煤問題，堆煤安全事故頻發，必須進行改進優化[1-6]。

1 工程概況

1.1 概況

永安煤礦位于山西省沁水縣嘉峰鎮永安村，井田面積3.86 km2，地質儲量6 412.6 萬t，可采儲量2 554.4 萬t。永安煤礦3302 工作面位于三采區東翼下部，工作面平均走向長度1125 m，平均傾斜長度182 m，主要開采3#煤層，煤層平均厚度6.14 m，平均傾角2°。

SSJ-1000/200 型帶式輸送機安裝有傳統GUJ30型堆煤感應器。GUJ30 堆煤傳感器由外殼、煤位觸桿、開關接點、接線端子等部分組成。GUJ30 堆煤傳感器工作原理為機械開關式，當出現輸送面埋機頭、滿倉、滿煤漏斗時，煤觸及煤位傳感器的觸頭推動觸桿偏離中心線之間的動作擺角大于15°±3°時，傳感器動作，自動切斷輸送機電源實現煤位保護。

1.2 堆煤保護裝置問題分析

在SSJ-1000/200型帶式輸送機運輸煤矸物料時，當接煤處發生堆煤問題后，GUJ30 型堆煤感應器應用效果不佳。該堆煤感應器煤位觸矸部件被上層輸送機落下的煤矸物料多次直接掩埋在煤堆當中，使得堆煤感應器無法正常工作。當堆煤感應器無法處理堆煤問題后，輸送機負荷大幅度增加，輸送機運行失穩及發生跑偏現象，同時還發生輸送機電機燒毀事故。堆煤安全事故已成為影響永安煤礦井下工作面高產高效安全開采的攔路虎，必須進行解決。永安煤礦在傳統堆煤保護裝置的基礎上進行改進優化，通過設計一種新的觸發裝置，來提高堆煤保護裝置的保護效果，進而有效解決輸送機堆煤問題，有效保障工作面運輸系統的運行效率。

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2 堆煤保護裝置的改進優化設計

2.1 改進優化后堆煤保護裝置的結構組成

壓塊的上表面設計為圓弧面，使其與中托輥相適應；當壓塊對中托輥起支撐作用時，采用相適應的圓弧面接觸可降低應力集中現象，使得壓塊的支撐力不會因過大而被壓壞，提高壓塊的使用壽命。

圖1 一種新型堆煤保護裝置的結構組成示意圖

從圖1 可知，改進優化后的新型堆煤保護裝置主要由托輥支架、中托輥、壓力監測裝置、機架、控制器、導線、邊托輥、掛鉤、彈性裝置、壓塊、壓力傳感器等部件組成。

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2）在下水平輸送機發生故障無法正常運行后，上水平運輸機正常運行導致煤矸物料不斷卸載，進而發生堆煤問題。堆煤問題發生初期，隨著煤矸物料所受重力從小到大不斷增長，新型堆煤保護裝置中彈性裝置被不斷拉伸，彈性裝置被拉伸后中托輥的下降高度不斷增大，最終會導致中托輥與壓力監測裝置發生接觸，兩者接觸后中托輥不再下降，壓力監測裝置的壓塊對中托輥起支撐作用，此時壓力監測裝置可將監測到的壓力信號轉化為電信號傳輸給控制器，進而處理堆煤問題發生后的報警信號。

壓塊采用剛性金屬壓塊，在剛性金屬壓塊表面涂覆一層PU 樹脂彈性材料，此時的壓塊具有較高的強度，能有效對中托輥進行支撐，同時壓塊表面也具有一定彈性能，有一定的形變，不會被輕易壓壞，在一定程度上還能對中托輥進行保護。

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壓力監測裝置由壓塊、壓力傳感器、底座三部分組成，壓塊固定在底座上組成一個整體被安裝在機架上，在壓塊下方安裝壓力傳感器。壓塊的設計主要是保護壓力傳感器不被損壞。

中托輥、邊托輥組成托輥組，中托輥兩端分別連接著邊托輥，進而懸掛在托輥支架上；在中托輥下方安裝有壓力監測裝置，壓力監測裝置通過導線與外側控制器進行連接，通過控制器控制壓力監測裝置。

彈性裝置由高壓彈簧鋼制成，托輥、邊托輥、皮帶、煤矸等物體的重力均由彈性裝置承受，同時隨煤矸量的增加其承受力也在增大，此時彈性裝置被拉長，中托輥高度降低。

對以往傳統堆煤保護裝置煤位觸矸部件容易被上層輸送機落下的煤矸物料直接掩埋的問題進行分析，對堆煤保護裝置結構進行改進優化，設計新的觸發方式，得到一種新型的堆煤保護裝置，其結構如圖1。

2.2 工作原理

新型堆煤保護裝置的工作原理如下：

3302 掘進工作面采用EBZ-160 懸臂式掘進機掘進，配套16 m 長的轉載機，采用SSJ-1000/200型帶式輸送機搭接進行運輸。SSJ-1000/200 型輸送機運距480 m，電機功率40 kW。新型堆煤保護裝置設計完成并生產后，于2022 年5 月在永安煤礦3302 掘進工作面進行了實踐應用。從2022 年5 月至2022 年11 月近半年時間內，掘進工作面帶式輸送機系統及新型堆煤保護裝置整體運行穩定正常，沒有發生任何的誤動作，當輸送機發生堆煤問題后可快速準確進行報警，自動閉鎖輸送機電機，有效防止了人員傷亡和財產損失，新型堆煤保護裝置在3302 掘進工作面的應用效果理想。

掛鉤、彈性裝置等部件組成懸掛裝置，通過懸掛裝置可將邊托輥吊掛在托輥支架上；掛鉤上端接托輥支架，下端接彈性裝置；彈性裝置下端連接邊托輥，上端連接彈性裝置。

本研究運用免疫組化的方法檢測HER-2，EGR-1在卵巢癌的表達情況，后期實驗可以聯合檢測HER-2，EGR-1在血清中與組織中的表達，觀察其是否可以成為新的卵巢癌的腫瘤標記物，為卵巢癌的早期診斷提供新的方法。

3）當控制器監測到輸送機發生堆煤問題并發出報警信號后，輸送機電機進行自動閉鎖，輸送機停止運行，等待下行輸送機故障解決并正常運行，處理完堆煤問題后，才能恢復輸送機電機運行。

3 實踐應用及效果分析

3.1 應用情況

1）在下水平輸送機正常運行，無堆煤問題發生時，上水平輸送帶上方煤矸物料量重力較小，此時煤矸等物體的重力較小，彈性裝置被拉伸后中托輥的下降高度不夠，中托輥與壓力監測裝置無法接觸，壓力監測裝置無法測試煤矸物料重量，經控制器對輸送機運行狀態判定為正常。

3.2 效果分析

1）裝置準確率高。壓力監測裝置可對煤矸物料重力進行準確監測并及時傳輸到控制器，可有效掌握上方堆煤量的多少，進而可準確判斷是否發生堆煤問題，裝置監測堆煤問題準確率高。該裝置在3302 掘進工作面工況較差環境使用的效果較好，具有較好的環境適用性。

2）裝置可實時對堆煤量進行監測。壓力監測裝置能實時對堆煤量進行監測，通過壓力大小可有效掌握堆煤量，不會因突發設備故障導致堆煤問題發生，有效地保護了設備的安全運行。

為了實現共享信息在企業間快速、準確的傳遞，各高新技術企業應該構建共同的企業信息共享平臺，建設平臺可鏈接各節點企業內部數據庫和信息平臺數據庫，實現數據的自動傳輸和處理。同時，也可以創建企業信息門戶，對內部企業可隨時向企業內部發布信息，使得查詢和日常業務管理更加方便快捷；對外部企業可以向用戶提供服務、獲取反饋和宣傳企業的通道等。

3）裝置自動化程度較高。對比傳統GUJ30 型堆煤感應器，該裝置保護動作靈敏可靠，同時能夠自動閉鎖輸送機電機，有效提高工作面主運輸系統的自動化和智能化程度。

1.2.3 健康對照組納入標準 （1）年齡20～70歲，（2）最佳矯正視力≥1.0，（3）屈光度≤ ±6D、柱鏡≤±2D，（4）Goldmann壓平眼壓測量值小于21 mm Hg，（5）視乳頭及黃斑區結構正常（眼底鏡檢查），（6）無眼科疾病史，（8）無眼科手術史。

3.3 效益分析

新型堆煤保護裝置在永安煤礦3302 掘進工作面SSJ-1000/200 型帶式輸送機的實踐應用具有較好的安全經濟效益。新型堆煤保護裝置應用后，2022年5 月至2022 年11 月共監測到7 起堆煤問題發生，新型堆煤保護裝置準確動作，有效解決了輸送機機頭堆煤問題，無一起堆煤安全事故發生，得到堆煤問題報警信號后可及時對帶式輸送機故障進行快速維修，設備維修費用對比之前可節約35 萬元。

4 結語

帶式輸送機是煤礦井下主輸送系統的關鍵設備，保障其安全穩定連續運行是實現煤礦高效高產安全生產的基礎。對永安煤礦3302 掘進工作面SSJ-1000/200 型帶式輸送機原有自帶堆煤保護裝置效果不佳問題及原因進行了分析，并進行了針對性的優化改進設計，在采用新的觸發方式后得到一種新型的堆煤保護裝置，該裝置在3302 掘進工作面進行了實踐應用。結果表明：應用新型的堆煤保護裝置后，可以實現輸送帶堆煤量與輸送機電機之間自動閉鎖，可有效解決堆煤問題，具有準確率高、可實時對堆煤量進行監測、自動化程度較高等優點，安全經濟效益顯著。