带式输送机断带抓捕装置设计及应用

刘华成

（晋能控股煤业集团塔山煤矿，山西 大同 037031）

带式输送机具有结构简单、操作维护方便、运输量大等优点，被广泛应用于各个领域中。但是带式输送机在实际应用中受输送机安装质量、管理维护水平以及各类保护等限制，输送机经常出现跑偏、打滑、磨损等现象，带式输送机一旦出现断带后，很容易造成物料大面积洒落，大大增加了输送机故障率以及设备维修费用，严重制约着带式输送机安全稳定运行。传统带式输送机安装的断带抓捕装置在实际应用时存在很多问题，主要表现在断带时抓捕不及时，或者当带式输送机在逆转时，断带抓捕装置出现误动作，对输送机断带抓捕效果差，本文重点介绍一种延时断带抓捕装置，并对断带进行实时监控。

晋能控股煤业集团塔山煤矿三盘区2301 巷位于盘区西翼，巷道设计长度为1 400 m、宽度为4.5 m、高度为3.5 m，巷道掘进煤层为山西组4 号煤层，平均厚度为3.51 m，倾角为2°，巷道沿4 号煤层顶底板掘进，煤层顶底板岩性如表1 所示。

表1 2301 巷掘进的4 号煤层顶底板岩性

2301 巷采用综合机械化掘进工艺,采用一台EBZ260 掘进机掘进，巷道内安装一部SSJ-800 型带式输送机进行出煤，截至2020 年4 月27 日巷道已掘进870 m。由于2301 巷掘进煤层为石炭系4 号煤层，煤层结构复杂，煤层内含多层夹矸，掘进后原煤中含大量矸石，采用带式输送机运输时，输送机运输负荷大、磨损严重，带式输送机频繁出现断带事故。根据矿机电部统计发现，2301 巷在前期掘进过程中共计发生9起断带事故，经济损失达21.8 万元。

2301 巷安装的SSJ-800 型带式输送机原采用压板式撕带保护装置，该装置安装在输送带下方,当带式输送机出现撕带后断裂的输送带与压板式撕带保护装置接触，在重力作用下保护装置起到保护作用，及时对带式输送机电机进行断电停机。带式输送机原撕带保护装置虽然在断带事故时能够及时停机，但是传统撕带保护装置停机后，输送带断带后在重力作用下会出现回带现象，很容易造成输送带卷入滚筒，同时当输送机运输煤矸时一旦输送带断带后很容易造成煤矸洒落，增加了人工清理煤矸的劳动强度[1-2]。

3.1 断带抓捕装置结构组成

断带抓捕装置主要由机械部分和液压系统两部分组成。

3.1.1 机械部分结构

抓捕装置机械部分主要由抓捕油缸、连杆、楔型定夹板、滑轨、动夹板、摩擦轮等部分组成，如图1 所示。

图1 带式输送机断带抓捕装置结构示意图

1）两根连杆一端与抓捕油缸连接，另一端与动夹板连接，滑道上下固定安装一个楔型定夹板，动夹板安装在轨道上。

2）摩擦轮安装在上输送带下方，并与输送带接触，摩擦轮通过控制系统与双向触发液压泵连接，摩擦轮随着输送带而运动。

3）抓捕油缸作用后可使两个夹板张开形成角度，从而使两个动夹板在轨道上上下移动，上下夹板移动到位后通过楔型定夹板在摩擦制动作用下使上下输送带夹住。

3.1.2 液压系统结构

断带抓捕装置液压系统主要由触发机构液压系统和抓捕机构液压系统两部分组成，装置通过这两个系统实时对断带进行准确抓捕。

1）触发机构液压系统：触发机构液压系统主要由液压泵、油缸等部分组成；
液压泵为双向泵结构，内置弹簧，通过该弹簧使内部活塞杆在无动作作用下处于收缩状态。

2）抓捕机构液压系统由抓捕液压泵、抓捕油缸、蓄能器、调速阀、二位四通换向阀、压力继电器等部分组成。带式输送机未出现断带时二位四通换向阀位于右侧，系统供液量小，抓捕结构不动作；
当带式输送机出现断带后二位四通换向阀在油缸活塞杆作用下推至左侧，此时可对抓捕油缸内提供大量油液，使其进行抓捕动作。

3.2 装置工作原理

1）当带式输送机正常运转时抓捕装置中的上下夹板处于输送机上下皮带之间，同时处于闭合状态；
同时摩擦轮紧贴上输送带，随着输送带转动带动摩擦轮低速正向转动，摩擦轮慢速带动连接的触发液压泵，此时液压泵产生的压力无法有效克制活塞杆弹簧阻力，活塞杆无法伸张移动，触发机构不动作，从而有效解决了输送带打滑时出现误保护动作。

2）当输送机出现断带后输送带在重力作用方向下滑动，此时摩擦轮随之方向快速转动，此时摩擦轮连接的触发液压泵快速转动并产生高压，压力远大于弹簧阻力，从而使活塞杆移动并推动抓捕机构液压系统中的二位四通换向阀，抓捕油缸动作保护，使两个连接杆在滑轨上上下移动，上连接杆将上输送带挑起，下连接杆将下输送带下压。

3）连接杆在挑起过程中若输送带上存在物料时，在重力作用下物料自动下滑，从而达到自动清理输送带的目的，保证了输送带抓捕过程中的作用力，避免在抓捕过程中因输送带存在煤矸粉时导致抓捕摩擦力降低，影响抓捕效果。

4）随之连接杆继续在滑道上移动，当连接杆移动到位后，夹板最终与固定在机架上的楔形定夹板接触，此时输送带被挤压固定在两个夹板之间，实现断带自锁的功能；
断带自锁过程中随着断带下滑力越来越小，自锁强度越来越大。

4.1 装置优点

1）该装置利用摩擦轮监测输送带运行情况，根据摩擦轮转动快慢以及转动方向判断输送带是否断带，判断准确度高，当输送带断带后利用液压油缸控制夹板移动，实现对输送带的抓捕，抓捕动作灵敏可靠，自动化水平高，实际应用效果好。

2）传统撕带、断带保护装置检测时，当输送带断带后通过断带重力感应及时停机，但是很容易出现误保护动作，如当运输的煤矸跌落至装置后装置同样会作出保护动作；
而断带抓捕装置利用液压系统及时对断层进行抓捕，抓捕效果好，避免误保护现象。

3）该装置结构简单，便于操作维护，而且整套装置制造成本费用低，同时该装置可适用于不同型号的带式输送机，实用性强，应用领域广[3-5]。

4.2 实际应用效果分析

2020 年4 月塔山矿机电部对三盘区2301 巷内的带式输送机安装了三套断带抓捕装置。截至8 月12 日巷道已掘进到位，通过4 个月实际应用效果来看，巷道在后期掘进过程中共计出现四起断带事故，断带后抓捕装置及时对断带进行抓捕，避免了输送带断带后大面积撒料现象，同时在此期间未发生一起误动作现象。

塔山煤矿针对2301 巷前期掘进期间带式输送机频繁出现断带现象，对原断带保护装置进行优化，采用了其他断带抓捕装置，通过实际应用效果来看，该装置自动水平高、断带抓捕效果好、操作维护方便，大大提高了断带抓捕效果，避免了断带误动作现象，取得了显著应用成效。