综采工作面断链故障的原因分析、检测手段及预防措施

综采工作面断链故障的原因分析、检测手段及预防措施摘要】随着煤矿机械化、自动化程度日益提高，刮板运输机已是煤矿综采工作面必不可少的运输设备，在煤矿生产过程中发挥着重要的作用。刮板运输机链条断链是刮板运输机故障中最常见的故障，直接制约矿井高产高效的生产需求，也严重地威胁着矿井安全生产与职工的人身安全，因此，在断链故障发生后，采取合理的检测手段，通过故障找出刮板运输机链条断链的原因，并能及时的制定相应的预防措施，可以极大程度的减少断链次数，保证矿井的正常运行。【关键词】刮板运输机断链原因检测措施0引言随着科学技术的发展，煤矿开采的机械化已经在各大煤炭开采区普及应用，并逐步向着自动化进行探索和发展。综采工作面配套使用的刮板运输机是采煤工作面主要的运输设备之一，刮板运输机链条是刮板运输机的重要组成部件。实际煤矿综采工作面生产过程中，最常见的故障就是刮板运输机链条断链故障，因其故障发生原因多样，断裂位置无法预判，工作环境条件恶劣，故障处理空间狭小且难度较高，存在不同的安全风险，因此采掘工程相关负责人需高度重视刮板运输机链条的断链故障。通过统计分析2018年全公司发生的断链故障情况，无论从断链故障发生的次数，还是从断链故障的处理用时，都占到了刮板运输机总故障次数和处理时间的27.5%左右，约占到刮板运输机总故障的三分之一（表一）。尤其刮板运输机底槽断链卡阻、薄煤层工作面断链、大直径链条断链等故障发生后，故障处理时间长，工序复杂，安全性差，给煤矿综采生产带来了严重的安全隐患，严重制约综采工作面的正常生产。所以，对刮板运输机断链故障发生的原因进行分析总结，采取对应的检测方式，找到合适的预防手段，保证刮板运输机在综采工作面的正常运行，对煤矿综采工作面正常生产至关重要。1典型故障断链原因分析1.1采煤工程质量原因2018年7月14日布尔台矿42201-2综放面由于煤机司机对运输机机头卧底量控制不到位，造成运输机机头处起桥约300mm，过渡槽处哑铃销断裂错茬，卡阻链条刮板，造成断链故障，使2块刮板断裂，28块刮板变形，处理用时6.2小时。保德矿81307综放面也是由于过冲刷构造时，煤机司机工程质量控制差，造成底板过渡不平缓（溜槽起伏变化大），机尾段最大落差约450mm，运输机机尾起桥严重。2018年8月14日链条在机尾链轮处馈链，造成断双链故障，共计处理用时6.5小时。从上述故障现场查看分析，工作面工程质量控制差，尤其是遇冲刷构造时，底板控制不好起伏变化大，运输机起桥严重哑铃销断裂，造成溜槽错茬刮卡链条发生断链。1.2检修维护不到位原因2018年8月13日石圪台矿22上207综采面刮板运输机机头分链器和舌板固定不牢，分链器掉落卡阻链条，导致链条断双链，故障处理用时5.5小时。2018年8月20日补连塔矿12512综采面刮板运输机链条一接链环一侧胀销丢失，接链环拉脱，链环卡阻刮板导致运输机断单链，故障处理用时4小时。从上述故障现场查看分析，矿井检修人员责任心差，不按照标准化检修规定的内容及周期，对刮板螺栓等关键部位进行检查紧固，部件松动造成链条断链。1.3异物进入卡阻原因2018年1月30日石圪台矿31304-2综采面顶板来压漏砰，一块直径约100-200mm砰石进入运输机机头链轮底部，砰石挤压冲击分链器，造成分链器掉落、舌板变形，卡阻链条发生断链，共计处理用时13.8小时。2018年9月24日大柳塔矿12317-2工作面运输机因机头堵大块冲击运输机链条，造成有损伤的接链环强度下降被拉断，发生断单链故障，共计处理用时6.7小时。从上述故障现场查看分析，均属于因截齿、砰石等异物卡阻链条造成断链。1.4强行启机操作不当原因2018年7月25日布尔台矿42201综放面前部运输机过载停机后，现场在没有将前部运输机内煤块清理完毕情况下，反复正转启动和反转启动试机，导致运输机链条在机头馈链后断双链，共计处理用时2.5小时。2018年9月17日大柳塔矿52501综采面因堵大块停机后，强行重载起车导致双链（立环）同时拉伸变形断裂，共计处理用时8小时。从上述故障现场查看分析，均属于启车操作不当造成链条断链。1.5刮板运输机拉回煤原因2018年1月25日哈拉沟矿22208综采面转载机走上坡时，因工作面片帮严重，煤溜较大，在转载机卸载部处堆煤，底链拉回煤造成转载机尾链轮处堆积严重，造成刮板断裂卡阻，发生断单链故障，共计处理用时10.3小时。从故障现场查看分析，故障主要原因为链条拉回煤，造成链条断链。1.6链条疲劳磨损超限原因2018年6月14日榆家梁矿52210工作面转载机链条过煤量大（972万吨），链条磨损严重，平环在尾链轮处疲劳磨损断裂，共计处理用时5小时。2018年9月3日大柳塔矿12下206综放面后部运输机链条平环肩部磨损严重，强度下降导致拉断，共计处理用时7小时。从上述故障现场查看分析，故障主要原因为链条疲劳磨损、刮板磨损超限。1.7链条存在质量问题原因2018年7月6日上湾矿12401综采面运输机链条接链环存在质量问题，扣接位置有陈旧断面，接链环扣接处开裂后强度下降被拉断发生断链，共计处理用时14.3小时。2019年5月11日、5月13日锦界矿31114面发生两次煤壁侧平环断裂故障。根据断链故障现场链条断裂的缺口情况，链条平环直接从圆弧顶端处（两肩部正中间）母材发生脆性断裂，部分断口中心为旧茬口，仅外围周边为新茬口，链环内部可能存在残缺性内伤，链条存在质量问题，共计处理用时7.6小时。从上述故障现场查看分析，故障主要原因为链条机械性能和防冲击能力不足，平环直接从圆弧顶端处（两肩部正中间）母材发生脆性断裂，属于链条加工的质量问题。2断链后的检测分析2.1刮板运输机链条的标准目前链条的加工制造，主要参考GB/T12718-2009《矿用高强度圆环链》和MT/T929-2004《矿用高强度紧凑链》标准，在此基础上，为保证使用链条的质量，主要依据DIN22255-2012《矿山连续输送机平扁节链》（德国标准），进行刮板运输机链条的相关技术要求，以常用链条48x152mm和38x126mm型链条为例。2.1.1链条型式与尺寸标准产品型式和尺寸整体符合图二和表二、图三和表三的规定范围。2.1.2链条配对长度及偏差任意两条配对链条的长度之差符合表三的规定范围。2.1.3链条的材质及硬度标准目前链条加工的原材料均为进口棒料，链环材质不低于23MnNiCrMo54,硬度应到达345HBW〜385HBW。平环、立环表面不允许出现裂纹，剥落、分层、过烧等缺陷。2.1.4链条整体机械性能标准在进行链条静拉伸的机械性能试验时，其机械性能试验力应符合表四的规定范围。2.2刮板运输机链条的检测2.2.1链条使用疲劳尺寸检测随着综采工作面的不断推进和回采，链条不断参与运输煤及砰石，链条受到张力拉伸形变、煤与砰石等磨损变细、运输机链轮啮合磨损等，造成链条的整体外形尺寸发生变化。磨损达到一定外形尺寸变化后，其使用安全性下降，与刮板及链轮的配合尺寸超过极限尺寸，就必须要考虑重新更换链条。同时链条的疲劳尺寸标准限值，也是作为链条回撤升井后，是否满足继续入井使用条件的一个重要依据（表七）。2.2.2链条材质及机械性能检测在链条的外形尺寸检测符合标准，但实际使用过程中频繁出现不明原因的断链时，就要考虑链条与运输机其他部件存在不可见的干涉隐患，逐一排除链条与刮板、链条刮板组件与链轮、链条刮板组件与运输机槽体等是否干涉，仍无法找到断链原因时，就要考虑链条是否存在制造缺陷，或者长期张力过大等原因造成机械性能发生变化，造成链条频繁断链。应当委托链条专业检测机构，对链条的材质及机械性能进行进一步的检测，主要检测项目参考表八中的项目。3对应的管控和预防措施通过断链原因的分析，吸取历史断链故障的经验教训，找出相应的规律，就可以找出和制定相关的预防措施，从而在一定程度上预防断链事故，保证采掘工作的正常进行。3.1重视链条管理，执行标准化检修重视刮板运输机链条管理，严格执行标准化检修，按照三机标准化检修内容及规定的周期，每天对链条和刮板组件、接链环、哑铃销进行检查，每周对弧形压链板、分链器、舌板等进行检查，避免因紧固螺栓松动、刮板磨损超限，压链板、哑铃销断裂丢失后卡阻损坏设备，跟班副队长、班长要随身携带检修计划对检修执行情况进行复核，确保链条检修工作落实到位。3.2配备完好测链器，确保链条张力适度综采队须配备完好的链条测链器，有链条自动张紧系统的必须保证自动张紧系统完好，每天对刮板运输机的链条张力进行检测并做好记录，链条张力不合适时要及时采取掐链等方式进行调整，保证链条张力适度，张力值在规定范围内。3.2.1链条预紧力参考值刮板运输机链条整体为弹性体，运行时因受到拉力会产生弹性形变伸长，这个伸长量会使刮板运输机链条在驱动链轮分离点处松弛，甚至发生堆积卡阻而导致断链、卡链或断齿等事故的发生。为了防止这种现象，在初安装刮板运输机链条或运转一段时间后，要给其一个初始张力，使之产生一个预加的弹性伸长。初张力（输送机静止时，封闭链条内的张力）的形成，是靠拉紧装置实现的。虽说目前使用的液压缸紧链器、液压马达紧链器和盘闸紧链器等均能准确地反映出拉紧力的大小，但对于某一特定的刮板运输机，需要设定一个合适的拉紧力才满足要求。为了保证刮板运输机能够正常工作，必须使刮板运输机的链条张力在不同的负载工作条件下保持在一定的范围之内。从刮板运输机的实际运行工况来看，其负载并不是恒定不变的，链条张力在输送机运行过程中呈线性分布。为保证输送机的正常工作，必须保证圆环链与链轮的正常啮合，防止链条在奔离点堆集或悬垂过大而引起链条的冲击及振动，这时就要求对输送链进行预张紧。注意事项：必须用两根链条的张力总值来确定预张紧的程度，因为运输机两侧链条的张力相差20%为正常。新链条每天测1次，旧链条每周测3次，并作好相应记录。根据运输机的负荷、工作面的工况等情况在上述范围内调整链条张力。整体链条预紧力参考上述工作面长度和刮板运输机装机功率，结合各矿井具体工况，设定合适的链条预紧力。3.3进行标准化检查，降低异物掉落卡阻矿井综采工作面，要每班检查采煤机滚筒、破碎机的截齿、齿套是否齐全、安装牢固，对磨损超限和安装不牢固的的截齿、齿套必须及时更换，刮板运输机和转载机链道内进入异物时要及时停机清理。严格执行标准化检查，防止异物进入系统卡阻链条，导致断链的发生。3.4制定安全运行措施，避免强割硬拉损坏矿井综采工作面回采过程中，时刻关注工作面煤层地质条件的变化，在遇到断层、冲刷构造时，要制定设备安全运行措施，当刮板运输机机道内有大块砰石时必须进行破碎，严禁强割硬拉损坏设备，甚至直接卡阻断链。3.5严格控制工程质量，防止操作不当造成矿井综采工作面回采过程中，要加强工程质量管理，达到“三直两平〃的标准要求，为综采设备运行提供良好的运行环境，坚决杜绝由于底板大起大落，过渡不平缓，造成链条卡阻损坏设备。割煤过程中要合理控制采煤机牵引速度，推移刮板运输机时，要滞后采煤机后滚筒10—15米，推移机头、机尾采煤机进刀弯曲段时，弯曲段保持在20米以上，确保过渡平缓，避免弯曲段过急损坏设备，导致刮板链与中部槽错差处卡阻干涉，导致链条断链故障的发生。3.6合理控制运输货量，严禁频繁重载启车矿井综采工作面生产过程中，要根据工作面的采高、割煤长度、工作面压力等情况，合理控制刮板运输机货量，严禁刮板运输机过载运行，出现压死或其它异常停机时，要查明故障原因排除故障，严禁频繁重载启车损坏设备，防止强行启机拉断链条。3.7加强监督考核力度，定期重点针对检查矿井机电管理职能部门及机电分管领导，每月将严格对刮板运输机链条维护管理情况进行重点检查，对未按照三机标准化检修内容及周期对刮板螺栓、压条，哑铃销、分链器等进行检查紧固，未配备测链器、测链器不完好，链条不进行测量记录，以及遇断层、冲刷构造时不制定设备安全运行措施或措施执行不到位等问题，进行从严监督管理考核。3.8总结断链故障经验，提高链条制造质量通过总结历史断链故障的经验，吸取历史断链故障的教训，采购新链条时，在技术要求中提出有针对性的技术条款。在链条的生产制造中，应该在首先保证链条外形尺寸的前提下，充分考虑链条的机械性能指标，并结合煤矿井下实际工况，结合设备运转中受力状态、腐蚀、磨损、疲劳、变形等情况，使其设计生产的链条能够选取优良的原材料，不仅具有合理的结构形状和几何尺寸，更具备优良的机械性能。4结语通过对刮板运输机断链故障的归纳梳理，利用有效的检测检验手段，分析断链故障发生的主要原因，从而有针对性的制定相应的预防措施和相关标准，可以有效的减少链条断链故障的发生，提高设备开机率，延长刮板运输机的使用寿