綜采工作面斷鏈故障的原因分析、檢測手段及預防措施

綜采工作面斷鏈故障的原因分析、檢測手段及預防措施摘要】隨著煤礦機械化、自動化程度日益提高，刮板運輸機已是煤礦綜采工作面必不可少的運輸設備，在煤礦生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要的作用。刮板運輸機鏈條斷鏈是刮板運輸機故障中最常見的故障，直接制約礦井高產(chǎn)高效的生產(chǎn)需求，也嚴重地威脅著礦井安全生產(chǎn)與職工的人身安全，因此，在斷鏈故障發(fā)生后，采取合理的檢測手段，通過故障找出刮板運輸機鏈條斷鏈的原因，并能及時的制定相應的預防措施，可以極大程度的減少斷鏈次數(shù)，保證礦井的正常運行?！娟P鍵詞】刮板運輸機斷鏈原因檢測措施0引言隨著科學技術的發(fā)展，煤礦開采的機械化已經(jīng)在各大煤炭開采區(qū)普及應用，并逐步向著自動化進行探索和發(fā)展。綜采工作面配套使用的刮板運輸機是采煤工作面主要的運輸設備之一，刮板運輸機鏈條是刮板運輸機的重要組成部件。實際煤礦綜采工作面生產(chǎn)過程中，最常見的故障就是刮板運輸機鏈條斷鏈故障，因其故障發(fā)生原因多樣，斷裂位置無法預判，工作環(huán)境條件惡劣，故障處理空間狹小且難度較高，存在不同的安全風險，因此采掘工程相關負責人需高度重視刮板運輸機鏈條的斷鏈故障。通過統(tǒng)計分析2018年全公司發(fā)生的斷鏈故障情況，無論從斷鏈故障發(fā)生的次數(shù)，還是從斷鏈故障的處理用時，都占到了刮板運輸機總故障次數(shù)和處理時間的27.5%左右，約占到刮板運輸機總故障的三分之一（表一）。尤其刮板運輸機底槽斷鏈卡阻、薄煤層工作面斷鏈、大直徑鏈條斷鏈等故障發(fā)生后，故障處理時間長，工序復雜，安全性差，給煤礦綜采生產(chǎn)帶來了嚴重的安全隱患，嚴重制約綜采工作面的正常生產(chǎn)。所以，對刮板運輸機斷鏈故障發(fā)生的原因進行分析總結，采取對應的檢測方式，找到合適的預防手段，保證刮板運輸機在綜采工作面的正常運行，對煤礦綜采工作面正常生產(chǎn)至關重要。1典型故障斷鏈原因分析1.1采煤工程質量原因2018年7月14日布爾臺礦42201-2綜放面由于煤機司機對運輸機機頭臥底量控制不到位，造成運輸機機頭處起橋約300mm，過渡槽處啞鈴銷斷裂錯茬，卡阻鏈條刮板，造成斷鏈故障，使2塊刮板斷裂，28塊刮板變形，處理用時6.2小時。保德礦81307綜放面也是由于過沖刷構造時，煤機司機工程質量控制差，造成底板過渡不平緩（溜槽起伏變化大），機尾段最大落差約450mm，運輸機機尾起橋嚴重。2018年8月14日鏈條在機尾鏈輪處饋鏈，造成斷雙鏈故障，共計處理用時6.5小時。從上述故障現(xiàn)場查看分析，工作面工程質量控制差，尤其是遇沖刷構造時，底板控制不好起伏變化大，運輸機起橋嚴重啞鈴銷斷裂，造成溜槽錯茬刮卡鏈條發(fā)生斷鏈。1.2檢修維護不到位原因2018年8月13日石圪臺礦22上207綜采面刮板運輸機機頭分鏈器和舌板固定不牢，分鏈器掉落卡阻鏈條，導致鏈條斷雙鏈，故障處理用時5.5小時。2018年8月20日補連塔礦12512綜采面刮板運輸機鏈條一接鏈環(huán)一側脹銷丟失，接鏈環(huán)拉脫，鏈環(huán)卡阻刮板導致運輸機斷單鏈，故障處理用時4小時。從上述故障現(xiàn)場查看分析，礦井檢修人員責任心差，不按照標準化檢修規(guī)定的內(nèi)容及周期，對刮板螺栓等關鍵部位進行檢查緊固，部件松動造成鏈條斷鏈。1.3異物進入卡阻原因2018年1月30日石圪臺礦31304-2綜采面頂板來壓漏砰，一塊直徑約100-200mm砰石進入運輸機機頭鏈輪底部，砰石擠壓沖擊分鏈器，造成分鏈器掉落、舌板變形，卡阻鏈條發(fā)生斷鏈，共計處理用時13.8小時。2018年9月24日大柳塔礦12317-2工作面運輸機因機頭堵大塊沖擊運輸機鏈條，造成有損傷的接鏈環(huán)強度下降被拉斷，發(fā)生斷單鏈故障，共計處理用時6.7小時。從上述故障現(xiàn)場查看分析，均屬于因截齒、砰石等異物卡阻鏈條造成斷鏈。1.4強行啟機操作不當原因2018年7月25日布爾臺礦42201綜放面前部運輸機過載停機后，現(xiàn)場在沒有將前部運輸機內(nèi)煤塊清理完畢情況下，反復正轉啟動和反轉啟動試機，導致運輸機鏈條在機頭饋鏈后斷雙鏈，共計處理用時2.5小時。2018年9月17日大柳塔礦52501綜采面因堵大塊停機后，強行重載起車導致雙鏈（立環(huán)）同時拉伸變形斷裂，共計處理用時8小時。從上述故障現(xiàn)場查看分析，均屬于啟車操作不當造成鏈條斷鏈。1.5刮板運輸機拉回煤原因2018年1月25日哈拉溝礦22208綜采面轉載機走上坡時，因工作面片幫嚴重，煤溜較大，在轉載機卸載部處堆煤，底鏈拉回煤造成轉載機尾鏈輪處堆積嚴重，造成刮板斷裂卡阻，發(fā)生斷單鏈故障，共計處理用時10.3小時。從故障現(xiàn)場查看分析，故障主要原因為鏈條拉回煤，造成鏈條斷鏈。1.6鏈條疲勞磨損超限原因2018年6月14日榆家梁礦52210工作面轉載機鏈條過煤量大（972萬噸），鏈條磨損嚴重，平環(huán)在尾鏈輪處疲勞磨損斷裂，共計處理用時5小時。2018年9月3日大柳塔礦12下206綜放面后部運輸機鏈條平環(huán)肩部磨損嚴重，強度下降導致拉斷，共計處理用時7小時。從上述故障現(xiàn)場查看分析，故障主要原因為鏈條疲勞磨損、刮板磨損超限。1.7鏈條存在質量問題原因2018年7月6日上灣礦12401綜采面運輸機鏈條接鏈環(huán)存在質量問題，扣接位置有陳舊斷面，接鏈環(huán)扣接處開裂后強度下降被拉斷發(fā)生斷鏈，共計處理用時14.3小時。2019年5月11日、5月13日錦界礦31114面發(fā)生兩次煤壁側平環(huán)斷裂故障。根據(jù)斷鏈故障現(xiàn)場鏈條斷裂的缺口情況，鏈條平環(huán)直接從圓弧頂端處（兩肩部正中間）母材發(fā)生脆性斷裂，部分斷口中心為舊茬口，僅外圍周邊為新茬口，鏈環(huán)內(nèi)部可能存在殘缺性內(nèi)傷，鏈條存在質量問題，共計處理用時7.6小時。從上述故障現(xiàn)場查看分析，故障主要原因為鏈條機械性能和防沖擊能力不足，平環(huán)直接從圓弧頂端處（兩肩部正中間）母材發(fā)生脆性斷裂，屬于鏈條加工的質量問題。2斷鏈后的檢測分析2.1刮板運輸機鏈條的標準目前鏈條的加工制造，主要參考GB/T12718-2009《礦用高強度圓環(huán)鏈》和MT/T929-2004《礦用高強度緊湊鏈》標準，在此基礎上，為保證使用鏈條的質量，主要依據(jù)DIN22255-2012《礦山連續(xù)輸送機平扁節(jié)鏈》（德國標準），進行刮板運輸機鏈條的相關技術要求，以常用鏈條48x152mm和38x126mm型鏈條為例。2.1.1鏈條型式與尺寸標準產(chǎn)品型式和尺寸整體符合圖二和表二、圖三和表三的規(guī)定范圍。2.1.2鏈條配對長度及偏差任意兩條配對鏈條的長度之差符合表三的規(guī)定范圍。2.1.3鏈條的材質及硬度標準目前鏈條加工的原材料均為進口棒料，鏈環(huán)材質不低于23MnNiCrMo54,硬度應到達345HBW?385HBW。平環(huán)、立環(huán)表面不允許出現(xiàn)裂紋，剝落、分層、過燒等缺陷。2.1.4鏈條整體機械性能標準在進行鏈條靜拉伸的機械性能試驗時，其機械性能試驗力應符合表四的規(guī)定范圍。2.2刮板運輸機鏈條的檢測2.2.1鏈條使用疲勞尺寸檢測隨著綜采工作面的不斷推進和回采，鏈條不斷參與運輸煤及砰石，鏈條受到張力拉伸形變、煤與砰石等磨損變細、運輸機鏈輪嚙合磨損等，造成鏈條的整體外形尺寸發(fā)生變化。磨損達到一定外形尺寸變化后，其使用安全性下降，與刮板及鏈輪的配合尺寸超過極限尺寸，就必須要考慮重新更換鏈條。同時鏈條的疲勞尺寸標準限值，也是作為鏈條回撤升井后，是否滿足繼續(xù)入井使用條件的一個重要依據(jù)（表七）。2.2.2鏈條材質及機械性能檢測在鏈條的外形尺寸檢測符合標準，但實際使用過程中頻繁出現(xiàn)不明原因的斷鏈時，就要考慮鏈條與運輸機其他部件存在不可見的干涉隱患，逐一排除鏈條與刮板、鏈條刮板組件與鏈輪、鏈條刮板組件與運輸機槽體等是否干涉，仍無法找到斷鏈原因時，就要考慮鏈條是否存在制造缺陷，或者長期張力過大等原因造成機械性能發(fā)生變化，造成鏈條頻繁斷鏈。應當委托鏈條專業(yè)檢測機構，對鏈條的材質及機械性能進行進一步的檢測，主要檢測項目參考表八中的項目。3對應的管控和預防措施通過斷鏈原因的分析，吸取歷史斷鏈故障的經(jīng)驗教訓，找出相應的規(guī)律，就可以找出和制定相關的預防措施，從而在一定程度上預防斷鏈事故，保證采掘工作的正常進行。3.1重視鏈條管理，執(zhí)行標準化檢修重視刮板運輸機鏈條管理，嚴格執(zhí)行標準化檢修，按照三機標準化檢修內(nèi)容及規(guī)定的周期，每天對鏈條和刮板組件、接鏈環(huán)、啞鈴銷進行檢查，每周對弧形壓鏈板、分鏈器、舌板等進行檢查，避免因緊固螺栓松動、刮板磨損超限，壓鏈板、啞鈴銷斷裂丟失后卡阻損壞設備，跟班副隊長、班長要隨身攜帶檢修計劃對檢修執(zhí)行情況進行復核，確保鏈條檢修工作落實到位。3.2配備完好測鏈器，確保鏈條張力適度綜采隊須配備完好的鏈條測鏈器，有鏈條自動張緊系統(tǒng)的必須保證自動張緊系統(tǒng)完好，每天對刮板運輸機的鏈條張力進行檢測并做好記錄，鏈條張力不合適時要及時采取掐鏈等方式進行調整，保證鏈條張力適度，張力值在規(guī)定范圍內(nèi)。3.2.1鏈條預緊力參考值刮板運輸機鏈條整體為彈性體，運行時因受到拉力會產(chǎn)生彈性形變伸長，這個伸長量會使刮板運輸機鏈條在驅動鏈輪分離點處松弛，甚至發(fā)生堆積卡阻而導致斷鏈、卡鏈或斷齒等事故的發(fā)生。為了防止這種現(xiàn)象，在初安裝刮板運輸機鏈條或運轉一段時間后，要給其一個初始張力，使之產(chǎn)生一個預加的彈性伸長。初張力（輸送機靜止時，封閉鏈條內(nèi)的張力）的形成，是靠拉緊裝置實現(xiàn)的。雖說目前使用的液壓缸緊鏈器、液壓馬達緊鏈器和盤閘緊鏈器等均能準確地反映出拉緊力的大小，但對于某一特定的刮板運輸機，需要設定一個合適的拉緊力才滿足要求。為了保證刮板運輸機能夠正常工作，必須使刮板運輸機的鏈條張力在不同的負載工作條件下保持在一定的范圍之內(nèi)。從刮板運輸機的實際運行工況來看，其負載并不是恒定不變的，鏈條張力在輸送機運行過程中呈線性分布。為保證輸送機的正常工作，必須保證圓環(huán)鏈與鏈輪的正常嚙合，防止鏈條在奔離點堆集或懸垂過大而引起鏈條的沖擊及振動，這時就要求對輸送鏈進行預張緊。注意事項：必須用兩根鏈條的張力總值來確定預張緊的程度，因為運輸機兩側鏈條的張力相差20%為正常。新鏈條每天測1次，舊鏈條每周測3次，并作好相應記錄。根據(jù)運輸機的負荷、工作面的工況等情況在上述范圍內(nèi)調整鏈條張力。整體鏈條預緊力參考上述工作面長度和刮板運輸機裝機功率，結合各礦井具體工況，設定合適的鏈條預緊力。3.3進行標準化檢查，降低異物掉落卡阻礦井綜采工作面，要每班檢查采煤機滾筒、破碎機的截齒、齒套是否齊全、安裝牢固，對磨損超限和安裝不牢固的的截齒、齒套必須及時更換，刮板運輸機和轉載機鏈道內(nèi)進入異物時要及時停機清理。嚴格執(zhí)行標準化檢查，防止異物進入系統(tǒng)卡阻鏈條，導致斷鏈的發(fā)生。3.4制定安全運行措施，避免強割硬拉損壞礦井綜采工作面回采過程中，時刻關注工作面煤層地質條件的變化，在遇到斷層、沖刷構造時，要制定設備安全運行措施，當刮板運輸機機道內(nèi)有大塊砰石時必須進行破碎，嚴禁強割硬拉損壞設備，甚至直接卡阻斷鏈。3.5嚴格控制工程質量，防止操作不當造成礦井綜采工作面回采過程中，要加強工程質量管理，達到“三直兩平〃的標準要求，為綜采設備運行提供良好的運行環(huán)境，堅決杜絕由于底板大起大落，過渡不平緩，造成鏈條卡阻損壞設備。割煤過程中要合理控制采煤機牽引速度，推移刮板運輸機時，要滯后采煤機后滾筒10—15米，推移機頭、機尾采煤機進刀彎曲段時，彎曲段保持在20米以上，確保過渡平緩，避免彎曲段過急損壞設備，導致刮板鏈與中部槽錯差處卡阻干涉，導致鏈條斷鏈故障的發(fā)生。3.6合理控制運輸貨量，嚴禁頻繁重載啟車礦井綜采工作面生產(chǎn)過程中，要根據(jù)工作面的采高、割煤長度、工作面壓力等情況，合理控制刮板運輸機貨量，嚴禁刮板運輸機過載運行，出現(xiàn)壓死或其它異常停機時，要查明故障原因排除故障，嚴禁頻繁重載啟車損壞設備，防止強行啟機拉斷鏈條。3.7加強監(jiān)督考核力度，定期重點針對檢查礦井機電管理職能部門及機電分管領導，每月將嚴格對刮板運輸機鏈條維護管理情況進行重點檢查，對未按照三機標準化檢修內(nèi)容及周期對刮板螺栓、壓條，啞鈴銷、分鏈器等進行檢查緊固，未配備測鏈器、測鏈器不完好，鏈條不進行測量記錄，以及遇斷層、沖刷構造時不制定設備安全運行措施或措施執(zhí)行不到位等問題，進行從嚴監(jiān)督管理考核。3.8總結斷鏈故障經(jīng)驗，提高鏈條制造質量通過總結歷史斷鏈故障的經(jīng)驗，吸取歷史斷鏈故障的教訓，采購新鏈條時，在技術要求中提出有針對性的技術條款。在鏈條的生產(chǎn)制造中，應該在首先保證鏈條外形尺寸的前提下，充分考慮鏈條的機械性能指標，并結合煤礦井下實際工況，結合設備運轉中受力狀態(tài)、腐蝕、磨損、疲勞、變形等情況，使其設計生產(chǎn)的鏈條能夠選取優(yōu)良的原材料，不僅具有合理的結構形狀和幾何尺寸，更具備優(yōu)良的機械性能。4結語通過對刮板運輸機斷鏈故障的歸納梳理，利用有效的檢測檢驗手段，分析斷鏈故障發(fā)生的主要原因，從而有針對性的制定相應的預防措施和相關標準，可以有效的減少鏈條斷鏈故障的發(fā)生，提高設備開機率，延長刮板運輸機的使用壽