带式输送机无基础安装系统安全保护装置的应用研究_杜勇威.pdf

1522023 年第 5 期收稿日期 2022-10-15作者简介 杜勇威（1991），男，山西广灵县人，2015 年毕业于山西大同大学自动化专业，本科，机电助理工程师，现从事采掘管理技术工作，研究方向：矿山机电设备。杜勇威：带式输送机无基础安装系统安全保护装置的应用研究杜勇威：带式输送机无基础安装系统安全保护装置的应用研究带式输送机无基础安装系统安全保护装置的应用研究杜勇威（山西焦煤西山煤电东曲矿，山西 古交 030200）摘 要 针对东曲矿带式输送机无基础安装系统采用传统压力表且人工监测压力方案存在压力读数错误、油缸卸压、设备受损等问题，设计无基础安装系统安全保护装置，在 28214 工作面进行应用。结果表明：安全保护装置运行稳定可靠，能及时反馈液压系统压力变化，及时启动泵站自动补液，防止了因油缸卸压造成的事故，可产生经济效益 1 278.4 万元。关键词 带式输送机；无基础安装系统；安全保护装置中图分类号 TD528+.1 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.05.049Research and Application of Safety Protection Devices for Belt Conveyors without Foundation Installation SystemDu Yongwei(Shanxi Coking Coal Xishan Coal Electricity Dongqu Mine,Shanxi Gujiao 030200)Abstract:In view of the traditional pressure gauge and manual monitoring pressure scheme used in the no foundation installation system of the belt conveyor in Dongqu Mine,which has problems such as incorrect pressure readings,hydro-cylinder pressure relief,and equipment damage,a safety protection device for the no foundation installation system is designed and applied in the 28214 working face.The results show that the safety protection device operates stably and reliably,can timely feedback the pressure changes of the hydraulic system,timely start the pump station to automatically replenish liquid,prevent accidents caused by hydro-cylinder pressure relief,and generate an economic benefit of 12.784 million yuan.Key words:belt conveyor;no foundation installation system;safety protection device1 概况山西焦煤集团有限责任公司东曲矿传统带式输送机安装主要是采用预埋地脚螺栓方法，该安装方式存在工序繁多、过程复杂、安装周期长、基础浇筑无法重复利用、前期资金投入大等多种弊端。后期对传统安装方式进行优化调整，将地脚螺栓调整为钢板，将钢板与带式输送机座体进行焊接安装，提高了设备安装效率，但极大降低了设备回撤速度。东曲矿设计了一种适用于多种形状巷道带式输送机无基础安装系统1-4，该安装技术无需设计安装地基图纸，无需预埋地脚螺栓或钢板，无需浇筑基坑。该无基础安装系统的应用降低了带式输送机安装时间及资金成本，提高了设备复用率，实现带式输送机的快速安装与回撤。但该无基础安装系统采用传统压力表、对系统压力实施人工监测，系统压力变化情况全部依靠作业人员手动记录，因人工误差常导致油缸卸压、设备受损等安全事故发生，经济损失巨大。针对这一情况，对无基础安装系统设计安全保护装置，对无基础安装系统运行进行安全监测，提高设备运行的安全性和可靠性。2 无基础安装系统安全保护装置的设计2.1 无基础安装系统分析带式输送机无基础安装系统利用增大带式输送机底座受到正压力的方式，使带式输送机与地面摩擦力增大来实现机身固定。装置共由卸载部、主驱动部、副驱动部、张紧装置部、卷带装置部、机尾1532023 年第 5 期杜勇威：带式输送机无基础安装系统安全保护装置的应用研究杜勇威：带式输送机无基础安装系统安全保护装置的应用研究部六大部分组成，如图 1。图 1 带式输送机无基础安装系统结构示意图每一部分底座、立柱、带式输送机互相连接，并和巷道顶板接触，通过油缸支撑动作增大底座的稳定性。立柱下部为支撑油缸，中部为机械锁紧机构，上部为防滑座体，支撑油缸增大装置底座正压力，确保其稳定性；机械锁紧机构确保其结构的稳定性，防止因油缸卸压造成立柱压力变小；防滑座体保证立柱上部与巷道顶板接触部位固定，防止立柱沿巷道拱形顶滑动造成立柱变形。装置采用双液压支撑机构，安装时先将带式输送机六大部分底座通过螺栓与各部支撑座连接；各部液压支撑机构分布在装置支撑座左右两侧，并通过上部连接杆将左右液压支撑机构连接在一起；左右液压支撑机构下部与装置底座通过销轴进行连接；左右液压支撑机构上部座体与巷道顶板接触。2.2 安全保护装置的设计2.2.1 基本原理采煤工作面巷道带式输送机传统使用预埋地脚螺栓的方式进行固定安装，而无基础安装则采用增大带式输送机机架与巷道底面摩擦力实现机身稳定。该安全保护装置使用液压油缸增大带式输送机底座的正压力，从而增大摩擦力。油缸在作业过程中很容易因管道漏液或密封损坏漏液，导致卸压，造成油缸压力不足，从而使带式输送机机身发生移动，进而引发事故。因此，该装置主要从信息采集、信息传递、信息接收、信息处理 4个方面出发，通过传感器对油缸液体压力进行监测，并通过信号发送器将信号发送至控制器，控制器接收到信号后进行对比分析并实时显示，一旦压力低于设定值，控制器向报警系统发出信号，同时向矿调度室发送信息。2.2.2 关键技术该安全保护装置在应用中使用 GYD30 矿用本安型压力传感器、KXJ660 矿用隔爆本安型控制器、KJK5 矿用隔爆兼本安型就地操作显示屏。3 设备的安装对 带 式 输 送 机 无 基 础 安 装 系 统 进 行 安 全保 护 装 置 的 改 造 后，在 东 曲 矿 28214 工 作 面DSJ160/100/275带式输送机进行了现场安装应用。1）无基础安装系统的安装安装步骤：无基础安装系统运输至 28214 工作面安装位置，与带式输送机支架连接固定；操作液压阀，小油缸动作，调节液压支柱方向；操作液压阀，伸出液压支柱与顶板接触，逐步增大伸出量，观察压力表，使油缸内腔压强达到指定值。2）无基础安装系统的安全保护装置首先在液压油缸的进液口设计安装液体压力传感器，对液压支柱内部压力进行实时监测；其次在液压支柱的上方设计安装固态压力传感器，对支柱对巷道顶板的支撑力进行监测，安装位置如图 2。图 2 传感器安装位置传感器将监测数据汇总至控制器，可在显示屏上实时显示，可通过后台或显示屏直接输入压力范围。控制器对输入的数据进行分析，如果超出了压力范围，则发出警报，同时通过无线模块将监测情况发送至地面值班室。液压支柱内部压力超出范围时，控制器给液压泵站控制开关发送信号，液压泵站开始运行，直接为液压油泵补液；当压力恢复正常时，控制器给液压泵站控制开关发送信号，液压泵站停止运行。系统组成及结构原理如图 3。从图中可知，压力显示分为两组，一组为液体压力传感器数据，另一组为固态压力传感器数据，两组数组显示可自动切换，也可手动切换。液压传感器所监测的系统压力为 1620 MPa，并采用不同的颜色对运行状态进行显示。图 3 系统组成及结构原理示意图因此，通过双重压力变化情况监测，可有效保1542023 年第 5 期（上接第 151 页）幅降低了工人的劳动强度，安全系数明显提高。4.3 经济效益炮掘施工时，每米成本约 6 579.1 元，综掘施工时，每米成本约 4 256.8 元，每米成本降低 2 322.3元。巷道总长 380 m，北风井施工共计节省费用约88.247 4 万元。成本构成中，两种施工方式都包含人工费和电费，炮掘的其他成本主要为炸药、雷管等消耗品，综掘主要为截齿和燃油费。5 结语榆树岭煤矿在北风井施工中，通过 EBZ-318H型综掘机的引入，在提高掘进效率、保证安全作业证带式输送机无基础安装系统的安全运行。4 效果分析无基础安装系统应用后增大了带式输送机机架与巷道底面的摩擦力，有效实现了机身稳定。安全保护装置应用后，集传感器、控制器、显示器、报警器等于一体，通过对无基础安装系统各部位液态与固态压力进行实时监测，并可通过显示屏直观实时显示。当压力大于设定范围时，系统及时发出警报，并将信息发送至调度室控制台，同时控制器可自动启动液压泵站，为系统自动补液；当系统压力达到规定值时，控制器发出停机信号，液压泵站停止运行，有效地保护了带式输送机无基础安装系统的安全运行。无基础安装系统安全保护装置应用后，传感器以及控制器的使用成功地代替了传统压力表、人工监测系统压力的作业方式，自动监测、对比压力变化情况；可在压力超限或低于界限时发出警报，同时自动启动液压泵站为系统自动补液，解决了压力表读值需要安排专门的作业人员，人工读数误差偏大导致读数不准确的问题；有效降低劳动强度，提高工作效率，同时设备监测、控制系统的自动化应用程度大幅度提高。5 效益分析无基础安装系统在使用安全保护监测系统前，使用压力表监测压力，每班需要安排作业人员记录压力变化情况，作业人员读数时容易出现误差；油管或密封圈漏油，导致油缸卸压；带式输送机底座与地面的摩擦力减小，机身发生移动，导致设备受损，直接经济损失约82万元；带式输送机发生损坏，无法运输原煤，重新维修安装需要 10 d，需要人工费 13.2 万元；工作面无法开采出煤，损失约 1200万元。因此使用安全保护监测系统前发生事故造成的经济损失为 1 295.2 万元。无基础安装系统安全保护监测系统的运行成本：采购传感器、控制器、显示屏以及信号发送、接收器等装置，投入费用约为 16.8 万元。无基础安装系统在使用安全保护监测系统后，有效地防止了因油缸卸压造成的事放，主要是减少了设备损坏、重新维修安装需要的人工费，以及工作面无法正常开采造成的经济损失，共计节约 1 295.2 万元。每年可以产生经济效益约 1 278.4 万元。【参考文献】1 雍建军，姚荣.基于 SolidWorks 的拱形巷道带式输送机无基础安装装置的研究 J.能源科技，2020，18（12）：23-27.2 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司梅花井煤矿.带式输送机无基础安装系统安全保护装置：CN201921112674.5P.2020-05-01.3 神华宁夏煤业集团有限责任公司梅花井煤矿.一种用于固定带式输送机的无基础安装系统：CN201820834526.3P.2019-01-11.4 刘小明，张杰文.煤矿拱形巷道带式输送机无基础安装技术初探 J.神华科技，2018，16（06）：18-20.的同时，减少了巷道围岩扰动影响，降低了工人劳动强度，经济效益和社会效益明显。EBZ-318H 型综掘机适用于该地区大断面、长距离巷道掘进，对区内煤矿及其他矿山、隧道工程，也具备参考意义和推广前景。【参考文献】1 赵宏伟.我国煤矿岩巷快速掘进技术现状及展望J.煤炭科学技术，2012，40（01）：5-7.2 王虹.我国综合机械化掘进技术发展 40aJ.煤炭学报，2010，35（11）：1815-1820.3 张小峰.高效快速掘进后配套系统在大柳塔矿的应用 J.煤炭技术，2016，35（09）：262-263.