带式输送机自制防撕裂保护装置应用

王雁晋

（山西潞安矿业集团慈林山煤业有限公司慈林山煤矿，山西 长治 046000）

带式输送机因具有连续运输、运输效率高及运距长等优点，普遍应用于各大煤矿。带式输送机在使用过程中，为保证其安全运输，按照规定安装有防跑偏、防撕裂、温度、烟雾等各类保护，各保护均以相应异常而自动停机，以防止事故扩大造成安全及经济效益损失。防撕裂保护主要是防止胶带发生撕裂而设置的能够自动检测、断电的一种保护装置[1]，通常采用带式输送机原厂配置的防撕裂保护，该保护经现场应用发现其有效检测效率较低，其保护作用不够理想[2]。为提高带式输送机防撕裂保护的有效检测率，本文以慈林山煤业公司31 运输大巷带式输送机为工程研究背景，针对该带式输送机存在胶带撕裂频率高、原厂防撕裂保护检测效率低的问题，需另研究一种防撕裂保护[3-5]，以提高带式输送机防撕裂保护的有效检测率，降低胶带撕裂事故发生率，保障矿井安全运输。

1 原厂配置的防撕裂保护工作原理及不足

1.1 防撕裂保护工作原理

原厂配置的带式输送机防撕裂保护装置通常为接料板感应式，其主要部件为接料板、重力感应器，安装位置为带式输送机卸载滚筒向后5 m 处。安装期间，将安装有重力感应器的接料板固定在带式输送机上带的下方，通过监控电缆将重力感应器与带式输送机的综合保护开关相连接。该防撕裂保护的工作原理是：带式输送机在运行过程中，当发生胶带撕裂事故时，运输物经撕裂处向下漏至防撕裂保护的接料板上，此时安装在接料板上的重力感应器会产生异常数据，异常数据通过监控电缆传输至带式输送机的综合保护开关后，综合保护开关会自动断电，使带式输送机停机，以防止胶带撕裂情况加剧。带式输送机防撕裂保护装置系统构成如图1。

图1 带式输送机防撕裂保护系统结构示意图

1.2 防撕裂保护存在的不足之处

原厂配置的带式输送机防撕裂保护，在理论情况下能够根据胶带发生撕裂后运输物掉落至接料板后发生断电保护，但在现场运输过程中存在诸多不足之处，导致该防撕裂保护不能进行有效断电保护，主要问题如下：

（1）检测范围较小。原厂配置的防撕裂保护仅一台，仅安装在带式输送机卸载滚筒的后方5 m处，检测范围较小。

（2）有效检测率较低。一般发生胶带撕裂主要为纵向撕裂，撕裂口多呈细长状，加上胶带在张紧状态下纵向撕裂口呈密接状态，极少发生运输物掉落，导致接料板无法接到运输物，因此多数状态下无法检测到胶带撕裂。

（3）故障率较高。接料板感应式防撕裂保护因重力感应器较为灵敏，在接料板发生抖动、倾斜等情况下易触发感应器数据异常，导致胶带输送机无异常断电，影响正常运输。

因此，根据上述带式输送机原厂配置的防撕裂保护存在的不足，需研究设计一种胶带防撕裂的辅助保护装置，配合原厂配置的防撕裂保护装置，形成双重保护，使胶带撕裂能够得到及时、高效检测并停机，保证带式输送机的安全运输。

2 自制防撕裂保护研究

2.1 发生胶带撕裂的原因分析

带式输送机的胶带采用的抗静电、阻燃材料，且内部布设有纵向分布的钢丝绳以增强胶带的纵向抗拉强度，因此，发生胶带撕裂多为纵向撕裂。发生胶带撕裂的位置多发生在转载点、受料点处，主要因转载点、受料点易发生异物卡滞。发生异物卡滞的原因为，带式输送机运输过程中运输物中难免有金属物或较为尖锐的矸石，该类异形物体可能卡滞在胶带托辊或防跑偏保护处，一旦发生异物卡滞，将发生胶带磨损或直接穿刺胶带导致纵向撕裂，若持续运行将导致撕裂事故越发严重。因此，需及时检测胶带是否发生异物卡滞，方可及时遏制胶带撕裂事故扩大导致重大经济损失。

2.2 发生异物卡滞的特征分析

根据胶带撕裂的原因分析可知，发生胶带纵向撕裂的主要原因为异物卡滞。在发生异物卡滞时，若异物卡滞于防跑偏保护处，则防跑偏保护会发生倾斜从而触发停机保护。若异物卡滞于胶带托辊处，则胶带托辊会处于非正常转动状态，其转速明显低于其他正常转动的胶带托辊，此时胶带托辊与胶带之间的摩擦力远大于正常转动期间的静摩擦力。因此，对胶带托辊的转动阻力进行检测，即可判定是否发生异物卡滞。

2.3 自制防撕裂保护装置

根据异物卡滞特征及大概率卡滞范围，对带式输送机的机头及机尾各30 m 范围内的胶带托辊安装转动阻力检测装置。为确保检测灵敏度及及时制动，每6 m 安装一组联动检测装置，机头及机尾各安装5 组，每组联动检测装置能够同时检测5 个胶带托辊。自制安装方法为：将每一组的胶带上托辊连接轴处安装一根缓冲连接杆，缓冲连接杆的下端接一个滚筒轮，滚动轮下方安装一根供滚筒轮转动的滑动轨道。安装好后，采用一根直径4 mm 的钢丝绳将5 根缓冲杆进行连接并拉紧，并连接至带式输送机运行方向前方的压力传感器上，压力传感器及另一侧的钢丝绳均固定到胶带H 架上。具体安装示意图如图2。

图2 自制防撕裂保护安装示意图（m）

如图2 所示，安装好自制防撕裂保护后，带式输送机正常运行工况下，各胶带托辊所受转动摩擦力一致，其传导至缓冲连接杆的压力一致，钢丝绳也不会发生异常拉伸，压力传感器按照系统设定值稳定输出。当发生异物卡滞某一个胶带托辊时，该托辊则会因异物卡滞产生的反方向附加力导致产生一定量的位移，该位移致使缓冲连接杆发生同步位移，此时连接于缓冲连接杆间的钢丝绳会发生异常拉伸，致使作用于钢丝绳上的拉力增大。该增大的拉力传导至压力传感器后，会超出压力传感器的系统设定值，致使保护起作用控制带式输送机停机，实现实时检测和即时停机的目的，最大限度地防止胶带撕裂事故发生。

3 现场实践效果

在安装自制防撕裂保护前，该巷带式输送机2021 年7 月至9 月共发生8 次不同程度的撕裂事故，期间原厂配置的接料板感应式防撕裂保护的有效检测率仅27%。2021 年10 月进行了自制防撕裂保护设计、加工及现场安装，于2021 年11 月投入使用。投入使用后，持续3 个月对该巷带式输送机的异物卡滞检测、胶带撕裂情况进行了统计。安装自制加工的胶带防撕裂保护装置后，通过该装置对发生胶带异物卡滞检测率达到85%以上，在该保护及原厂防撕裂保护的双重保护下，实时检测以及及时停机控制效果明显，连续观测3 个月内未发生过胶带撕裂事故。该保护装置安装便捷，价格低廉，保障矿井安全运输，增加了矿井经济效益。

4 结论

自制加工的胶带防撕裂保护装置通过监测胶带托辊转动摩擦力的方式防止胶带异物卡滞，从而防止发生胶带撕裂事故，弥补了原厂配置的胶带防撕裂保护存在的诸多不足。双重保护作用有效防止了胶带撕裂事故的发生，对矿井安全运输及经济效益提升起到重要作用。