矿用刮板运输机链条断裂原因分析及防治措施研究

张 皓

（晋能控股煤业集团马脊梁矿，山西 大同 037023）

引言

刮板运输机是综采工作面的重要运输设备，其主要作用是辅助装煤以及提升运煤效率，在煤矿开采过程中发挥着重要作用，刮板运输机的工作情况决定煤矿综采工作面的开采效率以及开采稳定性等。链条作为刮板运输机的重要组成部件，由于其长期处于交变载荷的作用下，加上各种因素的综合影响，使得刮板运输机工作过程中链条极易出现断裂现象，降低运输效率，威胁操作人员的生命安全。

本文选取晋能控股煤业集团某矿17236 工作面为研究对象，对该综采工作面使用的SGZ-1000/1710 型刮板运输机链条断裂原因进行分析，根据断裂原因提出针对性的解决措施，降低此类事故的出现概率，为综采工作面系统稳定运行提供了重要借鉴。

1 17236工作面及相关设备概况

1.1 17236 工作面概况

17236 工作面全长为1 580 m，其中倾斜长度为276 m，煤层均厚4.2 m，煤层倾角平均值为4°；运顺侧高度较低。根据综采工作面当前的开采情况以及钻孔测试结果，发现整个工作面共存在3 个地质构造异常区，累计发育断层14 条，断层落差最大超过6 m，复杂的地质水文环境对工作面的稳定运行产生了较大阻碍[1-2]。

1.2 “三机”配套概况

工作面使用设备有端头液压支架共计1 台，型号为ZZ7200/18/38D；过渡液压支架共计6 台，型号为ZZG 13000/21/42D；中间液压支架共计153 台，型号为ZZ13000/24/50D。长臂采煤机型号为JOY7LS6C，额定功率为1 855 kW，最大截深为800 mm，采高在2.5～4.5 m 之间。刮板转载机型号为SZZ-1000/400，运输量可达2 200 t/h。带式运输机型号为DSJ120/200/4×355，运输量可达2 000 t/h。破碎机和刮板运输机的型号分别为 PCM250 以及SGZ-1000/1710。

1.3 刮板运输机概况

工作面使用的刮板运输机为SGZ-1000/1710 型中双链刮板运输机，溜槽宽度为1 000 mm，配套驱动电机2 个，额定功率分别为855 kW 和430 kW，运输量可达2 200 t/h。与之配套的链条左右各1 根，直径为42 mm，长度为146 mm，工作过程中线速度为1.27 m/s，中心距为220 mm。根据计算公式可得链条的安全系数为9.4，满足相关标准。

2 刮板输送机链条断链原因

对综采工作面近几次的链条断裂事故以及近年来矿井刮板运输机常见的链条断裂原因进行分析，除制造环节导致的链条质量不合格外，主要对链条的疲劳损伤以及生产过程的影响因素进行分析。

2.1 链条磨损、疲劳使用

除了链条使用过程中的正常磨损外，首先是链条在运输机工作过程中在机头至机尾中间不断循环，不同位置的接触点以及受力方向存在较大差异，由此导致链条不同节点磨损情况差异较大；其次是综采工作面存在得地质构造异常区域，矸石含量较高，因此在开采该区域时，链条受到的摩擦滞留系数显著增大，此外由于矸石自身密度较大导致刮板运输机得承载增加，链条疲劳磨损加快；最后是综采工作面部分区域顶板整体性较差，因此开采过程中顶板垮塌导致矸石大量下落，一方面会直接导致链条的损伤，另一方面清理不及时导致链条受到矸石的磨损较为严重[3]。

2.2 链条松紧无度、节距不一

1）链条过松。工作面初采过程中，由于链条处于初期磨损阶段，磨损量较大导致链条极易出现松动现象；此外在过载状态下，刮板运输机需要进行制动，导致制动过程中链条所受拉力较大，链条整体长度伸长较多，造成链条松动。链条松动的主要影响包括运行过程中机尾溜槽处易产生余链，导致链条各节受力分部不均匀；溜槽处由于余链的存在导致杂质容易进入，阻碍刮板运输机正常运行；机头链轮下方容易出现余链，牵引力的作用下导致链条出现损坏。

2）链条过紧。刮板运输机和工作面的平行度相差较大，导致链条实际缠绕长度增加，链条过紧导致摩擦力增大，最终造成链条磨损加快。

3）节距不一。推溜过程中，运输机经常遇到急弯、漂链等情况，两侧链条长度不一致导致链条受力分布不均，受力较大的链条容易出现断链现象。

2.3 刮板输送机超负荷异常运行

刮板运输机超负荷运载是造成断链事故的主要因素，多数情况下断链区域集中在机头链轮驱动处。

2.3.1 运输机压车

造成运输机压车的主要因素包括：综采工作面“三机”配套方案和实际生产进程不协调，17236 工作面倾斜长度276 m，平均采高4.2 m，煤层截割速度较快会导致运输机过载，造成压车现象；工作面顶板破碎严重，运输过程中掉落的碎石导致运输机过载压车；综采工作面表面较为粗糙，运输过程中振幅较大导致运输机所受压力增大。

压车的主要影响包括：增大链条所受载荷，降低使用寿命；运输机过载制动频繁导致链条疲劳循环频率增加；链条受拉增长导致机头溜槽处容易出现余链断链现象[4]。

2.3.2 底溜槽余货

造成运输机底溜槽带“回头煤”的原因主要包括以下几方面：运输机机头和转载机的连接处配合较差，导致部分煤炭落入底溜槽中；运煤量过大导致部分煤炭落入底溜槽中。底溜槽回头煤的出现会导致运输机整体载荷增加。

2.3.3 链条卡阻

运输过程中，刮板断裂掉落以及端头支护锚杆不牢固，都会进入底溜槽中，造成卡阻现象；运输机连接销断裂，容易造成溜槽脱节错差现象，导致链条和刮板在运输过程中出现磨损撞击。

2.3.4 单链运转

链条的断裂通常从一侧开始，单链断裂后未及时处理，导致剩余链条运转过程中受力急剧增大，最终导致两侧链条均断裂。

2.4 其他异常因素

1）余链条。链条过长导致机头溜槽处容易出现余链现象，造成链条卡阻断裂。

2）供电整定值不匹配。运输机供电整定值设定不合理，导致运输机使用过程中持续处于过载运行状态，降低链条的使用寿命。

3 刮板运输机链条断链危害

刮板运输机通常设置在煤壁下方，起到确保煤炭持续运输及开采顺利进行的作用，因此断链现象的出现会导致开采效率的下降，操作人员的生产安全难以保障。

运输机断链不仅需要整个综采工作面停产维修，而且如果断链严重，需要维修人员处理时间较长，严重影响开采效率；此外在维修过程中，维修人员需要深入开采现场对链条进行修理，综采工作面地质环境复杂容易出现顶板垮落等现象，给维修人员的作业安全埋下隐患。

4 刮板运输机链条断裂预防措施

4.1 优化设备布置

设备布置方案设计时，应当结合煤层的实际参数以及煤矿的地质环境等，确保选取的刮板运输机能够满足实际使用要求，路径规划时应当避免单一设备的长距离运输以及上山运输现象。

综采工作面设备安装时，应当避开平行度较差区域，确保运输机和工作面的平行度误差在合理范围内，避免过大的误差导致运输过程中振幅过大；链条安装过程中应当避免活接环并排使用现象，对链条的管理应当规范化，更换情况及时记录，结合现阶段的运载量选取适当的刮板间距。

4.2 细化设备检修

制定合理的设备检修方案，检查的频率应当以日为单位，日检的主要内容包括链条的磨损情况、链条的松紧度、运输机溜槽平滑度和转载点的连接情况等；除必要的日检外，综采工作面每前进一定距离后，还需要对链条的拉伸情况进行及时检查，一旦发现拉伸量超标，及时进行更换。

4.3 强化备件管理

为了提升链条的维修效率，应当事先准备对应型号的活接环和各种长度的短接链条，放在指定区域备用；辅助工具应当准备齐全并进行统一管理，确保使用时能够及时找到，辅助工具主要包括风动扳手、风动锯子和紧链装置等。

4.4 提高回采质量

提升综采工作面的工程质量管控，首先要提升运输机的平行度以及和转载装置的连接配合；其次要提升运煤量的管控，避免过载运煤现象的出现；再次要加强对机头机尾等区域的管理，避免锚杆等部件误入底部溜槽；最后要提升顶板管理，避免运输过程中顶板大量破碎脱落。

5 结语

本文选取晋能控股煤业集团某矿17236 工作面刮板运输机为分析对象，过载运行、链条磨损、疲劳使用以及节距不一等方面，对链条的断链原因进行了详细分析，根据断链原因制定相应措施，从优化设备布置方案、细化设备检修、强化备件管理以及提高综采工作面工程质量管控等方面进行防治，降低了刮板运输机断链现象的产生。