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带式输送机运行事故分析及防护技术研究

作者:四川天屿翔机械设备有限公司 浏览: 发表时间:2023-12-11 15:42:32

伴随着矿井生产能力以及开采范围的增加,带式输送机也从以往的小型、短距离朝着高功率、长距离方向发展,单台带式输送机铺设长度可达到10 km 以上,同时带式输送机功能更为完备,驱动装置功率大。煤矿井下工作环境恶劣,带式输送机铺设长度长,铺设巷道底板底鼓以及运行环境中的粉尘、高湿度等均会给带式输送机运行带来影响。带式输送机运行事故,不仅会影响煤炭运输,而且存在一定的安全风险。因此,需要对带式输送机运行过程中事故进行分析,找出事故发生原因并针对性地采取防护或者预防性措施。

 

1    带式输送机运行事故分析

 

带式输送机运行事故类型有火灾、输送带伤人、清扫器伤人、输送带断裂及跑偏等。由于火灾事故对煤矿生产影响最为恶劣,为此文中重点对火灾事故进行探讨分析。带式输送机运行事故会影响煤炭生产并制约生产安全。某矿曾因外部火源导致输送带着火问题,导致人员伤亡80 余人。通过分析以往研究成果并结合笔者工作经验,将带式输送机火灾事故原因归结  为滚筒打滑、托辊卡阻导致的表面温度增高、外部火灾三个原因。

 

1.1   滚筒打滑

 

正常情况下带式输送机输送带、滚筒(主滚筒、从滚筒)间相对滑差率在3%以内,打滑则会使滚筒、输送带异常摩擦,导致局部温度增高,严重时导致火灾发生。滚筒打滑可细分为主滚筒打滑、从滚筒打滑。

 

1)主滚筒打滑。主滚筒打滑主要原因可细分为机头堆煤、满载(重载)启动、滚筒上防滑胶磨损严重、输送带沾水。当带式输送机操作司机注意力不集中或者煤位传感器失灵时,会导致机头堆煤,原煤粘附到滚筒与输送带间,降低两者之间摩擦系数,极容易出现打滑情况;带式输送机满载(重载)启动时,驱动装置给滚筒较大转矩,容易导致输送带打滑,若不能及时发现会导致火灾事故发生;一般情况下为增加滚筒摩擦系数会在滚筒表面涂刷一层防滑胶,防滑胶磨损后会降低摩擦系数;输送带沾水后会降低摩擦系数,容易导致火灾事故发生。如河北某矿呈出现输送带沾水导致主滚筒打滑事故,导致火灾事故发生,致13人伤亡、经济损失170万元。

 

2)从滚筒打滑。根据已有研究成果显示,当输送带打滑40 min 时滚筒表面温度即可增加至 300 容易引燃输送带或者附近煤炭,主从滚筒打滑危险性较高。打滑故障发生后滚筒与输送带间存在速度差,若持续一段时间会引燃输送带;对于从滚筒而言,打滑时从滚筒不转动,运输的输送带在滚筒高温段一扫而过,在运行过程中不容易出现着火,而输送带停止转动后,与从滚筒高温点接触的输送带持续加热,因此从滚筒打滑更容易在停机后引燃输送带。

 

1.2   托辊卡阻

 

根据相关研究资料显示,带式输送机火灾事故中托辊卡阻是主要原因之一。由于煤矿井下环境恶劣,带式输送机运行过程中会产生粉尘导致整个运输线路中粉尘浓度较高,粉尘进入到托辊内部会降低托辊使用寿命、导致托辊卡阻;托辊运行不畅会导致输送带与托辊接触点处出现异常摩擦,增加托辊表面温度。带式输送机正常运行过程中输送带带速一般在25 m/s,输送带与托辊表面高温点接触时间短,输送带表面温度变化不明显同时输送带运行过程中产生的空气流动会降低托辊表面温度,因此在正常运行过程中输送带不容易出现火灾;输送机停止运行后静止不动的输送带与高温托辊持续接触,输送带被引燃概率明显增加。同时输送带下托辊卡阻更容易引起火灾事故发生,主要原因为:下托辊特别是靠近机尾处的下托管位置较低,距离巷道底板较近、本身散热环境不好,加之表面容易被煤尘覆盖,一般停机更容易引起火灾事故;上托辊本身散热条件较好、不容易引发火灾事故。江苏徐州地区某矿曾发生一次潜在带式输送机火灾事故,事故原因主要是:靠近机尾处部分下托辊出现卡阻,同时由于未及时清理浮煤导致托辊附近有一定煤粉,在带式输送机停机检修时发现下托辊温度超过 120 附近煤尘温度明显增加;由于及时发现未引起火灾事故;后续该矿强化管理及时清理 浮煤并对托辊进行检查,后续生产过程中托辊卡阻影 响明显降低。

 

1.3   外界火源

 

带式输送机除自身原因引起火灾事故外,外界火源也是导致带式输送机火灾事故的原因之一。外界火源类型包括有煤层自燃、供电线路短路、人为明火等。如安徽宿州某矿曾出现井下采区变电所线路短路引起的火灾事故,并引燃附近带式输送机,导致27人伤亡事故。

 

2    带式输送机火灾事故防护技术

 

实现火灾早期监测预计预警是最为有效的防护技术措施,文中从监测技术出发,对火灾事故早期监测、预警进行分析。

 

2.1   滚筒打滑监测

 

滚筒(主、从滚筒)打滑是导致带式输送机火灾的主要原因之一,因此可通过预防滚筒打滑或者监测打滑实现火灾预防。具体技术方法为:采用温度传感器监测滚筒温度,通过温度控制避免出现火灾事故;通过测量滚筒、输送带间滑差率,从根本上避免滚筒、输送带出现打滑。滚筒与输送带间出现打滑会降低设备使用寿命,因此避免打滑故障发生可提高带式输送机使用时限以及可靠性。由于滚筒表面面积较大、轴承不断转动,给温度传感器布置带来一定困难,且滚筒表面涂抹的防滑胶会增大温度监测难度。因此,通过测定滑差率实现滚筒打滑监测具有较强的可行性;通过分别计算滚筒、输送带运动速度,并计算滑差率;设定两者之间最大滑差率(如设定 10%)以及持续时间(1 min),从而实现滚筒打滑引起的火灾早期监测、预警。

 

2.2   托辊超温监测

 

托辊卡阻后会导致局部温度增高,带式输送机停机后持续增加输送带温度,严重时引燃输送带,因此最好通过监测输送带表面温度避免引燃输送带。托辊损坏前一直处于转动状态,难以直接监测表面温度;托辊直径小,托辊表面高温易于传导至托辊轴,因此在托辊轴端部布置传感器可实现托辊温度监测。《煤矿安全规程》要求煤矿井下机械设备表面温度应在150 ℃以内,因此将托辊温度报警阈值设定为150 ℃。

 

托辊卡阻导致带式输送机火灾点主要集中在机尾处下部托辊位置,因此可重点对此处位置托辊温度进行监测,具体监测方法为:在下托辊位置布置开关型温度传感器,当监测到托辊温度超过150 ℃时,传感器会发出开关信号并通过传输网络传输给上位机,实现带式输送机火灾早期预警以及托辊超温监测。

2.3   意外火源监测

 

通过监测带式输送机沿线温度用以实现意外火源监测。在带式输送机沿线间隔一定距离(如 2050 m)布置一个温度传感器,用以对环境温度实时监测。当外界出现火源时势必会引起环境温度增高,通过布置传感器可实现温度增高位置监测以及预警。此种状态下,将传感器温度监测报警上限设定为100 ℃ 。

 

3    结语

 

带式输送机铺设距离长、功率大、运行环境恶劣,在使用过程中容易出现各类事故,其中火灾事故影响最为严重,不仅影响带式输送机使用效率而且存在较大的安全隐患。对带式输送机运行过程中火灾因素进行分析,主要原因包括滚筒打滑、托辊卡阻、外界火源等。采用先进的监测技术对带式输送机沿线温度进行监测,可实现火灾早期预警,从而提高带式输送机运行安全保障能力。

 


 

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