气动带式输送机在综采工作面中的应用研究

王先银

（山西西山煤电股份有限公司马兰矿， 山西 古交 030205）

引言

随着煤矿开采技术的发展，输送机由于运输能力强、稳定性高等特点，已经成为各煤矿运输的首选设备。然而在回风巷或瓦斯等级高的矿井，由于普通电力输送机不能使用，造成物料无法及时运送，为了提高运输效率，马兰矿技术人员设计了一套启动胶带输送机并在28307工作面进行应用。

1 工作面概述

山西西山煤电股份有限公司马兰矿28307工作面位于北三下组煤采区右翼，工作面采煤层为石炭系太原组8号煤层，属近水平稳定可采厚煤层，平均厚度为4.0 m。煤层结构简单，煤层普氏硬度为2.0～2.5。煤层顶板为L1泥灰岩，普氏硬度为7.0。

28307工作面采用综合机械化回采工艺，工作面采用MG132/320-W系列采煤机割煤，SGZ630/220型刮板输送机及DTL型带式输送机联合运煤。由于28307工作面地质条件复杂，受带式输送机安装人员专业技术水平限制，输送机安装后经常出现故障，同时工作面在回采期间揭露多条断层，受断层影响工作面及煤体瓦斯涌出量大，经测定工作面回采至450 m处时运输顺槽侧瓦斯浓度达1.4%，而输送机在运转时经常出现电机负荷、疲劳运转等现象，出现电火花，严重威胁工作面安全生产，对此，马兰矿通过技术研究，设计了一套气动带式输送机[1]。

2 气动带式输送机组成

2.1 驱动装置

驱动装置主要由气动马达、减速器、联轴器、滚筒、风动操控阀组等组成，该装置主要以压缩空气作为传递介质，使用压缩空气膨胀作为动力推动马达的运转。

气动马达通过减速机降低运转速度，使用三位四通阀组来控制马达的转动方向，使用气体压力阀来控制气体压力，使用节流阀控制气体流量，操作人员可以通过对压力阀和节流阀的操控对系统驱动力及运行速度进行控制，最终达到整个气动胶带机的稳定运行。

2.2 传动装置

传动装置主要由皮带架、驱动滚筒、机尾辊、调向辊及皮带组成。皮带架主要用于支撑输送带及物料，托辊安装在皮带架上面，托辊主要承载皮带上方的物料，同时保证输送带能够按固定的轨迹运行，确保运输皮带的稳定性。皮带由于承载物料的全部重量，因此皮带的材料必须选用阻燃胶材质[2]。

2.3 气动纠正装置

皮带在运行过程中常常会发生跑偏现象，很容易使皮带受力不均磨损严重，对生产造成重大影响。为了能够提高气动胶带机的安全性，技术人员对气动胶带机跑偏的原因进行分析，设计出一套防皮带跑偏装置。

该装置主要通过立辊的旋转角度来判断皮带机跑偏情况，同时立辊的角度变换会带动换向阀开闭，换向阀开闭又会调节气缸的伸缩量，从而气缸活塞推动拖挂托辊架旋转，达到皮带纠偏的目的，如图1所示。

图1 气动带式输送机气动纠正装置结构示意图

2.4 制动装置

气动带式输送机制动装置主要由制动杆、制动闸、支撑杆、复位弹簧以及气缸等部分组成，输送机皮带设置在两个制动闸之间，如图2所示。

图2 气动带式输送机制动装置结构示意图

输送机正常运转时，气动马达排除的气体进入制动气缸内，此时气缸活塞杆回缩，钳形制动闸松开，输送带正常运转。

当气动带式输送机停止运行时，气动马达停止排气，此时制动气闸阀被打开，压缩空气进入制动气缸内，并伸出气缸活塞杆，钳形制动闸夹紧胶带，从而实现可靠制动。

2.5 各类阀组装置

为保证风压的稳定性及皮带的纠正效果，可以在风压口安装稳压阀；同时为避免煤帮的风压管内部压力过大损伤设备和人的安全，可以在风压管口安装泄压阀，保证压风管内的压力在超出机械强度前释放压力，从而确保设备及人员的安全[3]。

立辊在皮带矫正完成后会立即恢复到原始位置，操作人员可以通过观察换向阀是否在中间位置来确定矫正是否完成。为避免气缸内的两腔由于气压差发生误动作，可在气缸内安装止回阀。止回阀的预定值可以根据现场气缸的型号与压风管的压力设定，确保整个矫正装置稳定。

3 气动带式输送机工作原理

气动带式输送机主要通过巷道煤壁的压风管提供动力，使气动马达驱动减速机带动皮带运行，将气体的压力能转换为马达的机械能。

3.1 输送机启动运行

首先打开主气阀，压风管中的气体经过节流阀后进入三位四通阀，三位四通阀可以控制气动马达旋转的方向。气动马达排出的气体分别经过溢流阀并进入制动气缸，与此同时溢流阀起到排气的作用，制动气缸活塞杆收缩，皮带制动阀打开，皮带正常运转。

当气动输送机停止运行后，操作人员可以打开主气阀为溢流阀供气，制动气缸活塞杆伸张，皮带被制动阀夹紧，皮带此时无法开启。

气动马达的工作原理：压缩空气进入马达密闭内部后，大部分压缩气体的压力直接作用在两个叶片上，由于两个叶片角度不同，在压力能的作用下转换为机械能，产生的扭矩带动转子运动；其中小部分气体会从密封槽进入叶片底部将叶片推出，同时将叶片紧紧吸附在定子的内壁上，之后气体全部从马达的排气孔排出[4]。

3.2 皮带停止运行

气动带式输送机停机使用失效制动方式，为了实现系统失效制动功能，可在制动阀安装弹簧机构，弹簧机构会在制动阀气动失效时给制动阀提供张力，使整个气动皮带系统抱死。当皮带正常运行时，气缸内的活塞处于压缩状态，制动气缸打开，制动阀处于打开状态；当皮带停止运行时，气缸内的活塞处于伸出状态，制动阀夹紧皮带。这也保证压风管遇到突然断气或漏气使整个皮带系统压力无法稳定的特殊情况下启动皮带系统的稳定。

4 气动胶带输送机主要存在的优缺点

4.1 主要优点

气动胶带输送机组成结构简单、安装使用简便、能够很好地使用井下无电状态下运输，尤其是对高瓦斯矿井或地址环境复杂矿井实用性较高。

该装置能够大大提高运输效率，降低人力劳动强度，避免人力搬运时间的浪费，同时机械化生产符合现代化煤矿发展要求。

通过在28307工作面应用发现，气动胶带输送机故障率低，采用压风作为动力，解决了传统电力系统输送机在瓦斯环境中运行时出现电火花造成瓦斯、煤尘爆炸事故等技术难题，据统计，全年可为煤矿节约成本费用达120万元。

4.2 主要缺点

气动胶带输送机虽然可以在无电情况下工作，但由于许多矿井回风巷未安装压风管，所以并不适用于每个回风巷[5]。

由于压风管压力较大，气动马达对气体密闭性要求高，在安装过程中常常未按照工艺要求，造成系统气压不稳定。

由于压缩气体无色无味，在装置发生故障后检修人员很难找到事故原因，处理事故花费时间多。

5 结语

新设计的气动带式输送机在28307工作面应用成功。通过应用观察发现，气动带式输送机与传统电动输送机相比，降低了输送机故障率，提高了运输效率，保证了高瓦斯矿井安全高效生产，取得了显著成效。