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摘要：本文分析了钢丝绳芯强力胶带断带的原因，提出了预防断带的措施，并以某矿井为例，介绍了该矿井主斜井带式输送机为预防断带及减小断带造成事故所配置的设备。
关键词：断带预防检测系统 断带抓捕
Study on Belt Security Measures of Large-scale Belt Conveyor
at Main Inclined Shaft
LIU Hai-bin
(Wuhan Design and Research Institute of China Coal Technology ＆ Engineering Group，Wuhan，430064，China)
Abstract: This paper analyzed the reasons for thrust belt with strong tape, and put forward measures to prevent broken belt. And then we take the large-scale belt conveyor at main inclined shaft in a coal mine as an example, introduce the measures taken to prevent thrust belt and configurations of equipment to reduce the accidents caused by the broken belt.
Key words: thrust belt; prevent; detection system; belt capture
中图分类号：TD528文献标识码： A
一、研究的背景及意义：
二十世纪初，根据采矿工业的需求人们设计并开始使用带式输送机，随着发展的需要，对输送带的强度、耐磨性和经济性提出了更高的要求，从而促使用户与输送带的制造厂和输送机的设计者共同开发了强度更高、更经济的输送带。实践证明钢绳芯不仅具有很好的挠性而且还可以承受极高的输送带张力。随着煤炭运输自动化的发展和煤炭运输量及运输距离的不断增加，长距离，大运量的强力输送机的应用越来越普遍。我国大中型煤矿井下的运输巷道、主斜井及部分露天矿相继使用高强度的钢丝绳芯胶带输送机。现在钢绳芯输送带已在世界上得到了广泛的应用。
带式输送机在使用过程中，由于皮带的长期、高负荷运转和一些意外因素，会造成横向断带事故。对于倾角大、距离长、负荷大的上运带式输送机，一旦发生断带下滑或因逆止器失效造成的逆转事故，由于重力和惯性的作用，断裂的胶带将与胶带上的物料一同迅速下滑将胶带和物料一同堆积在输送机的下方机头处，同时摧毁皮带机机架、损坏设备、堵塞运输巷道，造成长时间的停产和重大经济损失，甚至人员伤亡，后果极其严重。
例如 1994年5月20日和7月31日，山東省某煤矿330 采区钢丝绳芯胶带输送机在正常生产运转中，连续两次发生断带事故。2002 年底淮北某煤矿连续发生五起输送机胶带接头拉断事故。1989～1995年，大同某集团有7部主斜井胶带输送机发生断带事故。1982 年到2004 年，河南某集团共发生断带事故 24 起。因此为了预防断带及使断带后事故影响最小，针对钢绳芯胶带研究和采取安全防护措施具有十分重要的意义。
二、断带事故原因分析
1、输送带被挤压卡死、托辊、滚筒转动不灵活、输送带拖地或磨机架等非正常机械摩擦和装载过量都会导致输送带承受的牵引力增加甚至是大幅度急剧增加，一旦牵引力大于带体特别是带接头的实际抗拉强度时，就会造成断带事故。
2、若用带式输送机运机电设备、支护材料和大煤块矸石等大体积、高硬度、尖锐的物体时，特别是这些物体从带式输送机转载到另一部带式输送机时，很有可能将输送带带体内或钢丝绳芯输送带的钢丝绳芯砸伤甚至砸断，坚硬物体卷入滚筒也有可能将带体或钢丝绳损伤，输送带带体或钢丝绳断裂后，输送带的抗拉强度降低，当抗拉强度低于输送带实际承受的牵引力时，也会造成断带事故。
3、使用中的输送带承载表面的橡胶层难免会有破损，若使用时间较长或运料管理不好，输送带表面橡胶层会有很多破裂口。由于井下煤水腐蚀性很强，破损处带芯或钢丝绳和煤水接触，很快就会被腐蚀损坏，抗拉强度下降，甚至发生断带事故。
4、输送带的接头处是最容易出现断裂的薄弱环节。质量较好的硫化接头其抗拉强度也只正常带体的90％，机械接头抗拉强度仅为正常带体的60％左右。输送带接头，特别是钢丝绳芯输送带的硫化接头对接头材料、工艺、接头形式等要求非常严格，任何环节出现问题都会导致接头抗拉强度大幅度下降，现场中80％以上的断带都发生在接头处。
5、对于钢丝绳芯强力皮带，长期运行后，钢丝绳芯的锈蚀、疲劳、断裂或因皮带硫化接头抽动，也会造成断带。
三、断带的预防及保护：
1、加强运行管理，对于运行中旋转不灵活的托辊、滚筒等及时更换或找正；对于输送带有挤压、拖地、磨机架的及时修正，及时更换老化和损坏的胶带，避免事故的发生。
2、从加强管理人手，选用高质量的设备、输送带和接头材料；加强现场管理，提高设备维护、检修质量，改善设备运行环境，确保设备完好运行；强化运料管理，坚决杜绝用带式输送机运机电设备、支护材料和大块矸石等物体。
3、加强对输送带接头的硫化，特别是硫化接头的管理，严格把关接头制作工艺，建立硫化接头的技术档案，确保接头质量可靠。
4、对于大带强、关键性胶带积极配置胶带在线检测装置和断带抓捕器等新技术、新设备以预防、控制断带事故。采用胶带在线检测装置，并定期对胶带
状况检测，预防断带事故的发生。在输送机机身装备断带抓捕器，以备应急之用，一旦断带发生，抓捕器马上动作，迅速抓住下滑的输送带，防止断带酿成重大事故。
四、在线检测与断带抓捕配置案例
山西某1000万吨矿井主斜井采用带式输送机完成提升任务，其主要技术参数如下：输送能力Q=3500t/h，带宽B=1800mm，带速v=4.8m/s，倾角β=6°，机长L=3450m。传动滚筒总轴功率P0=6376kW，采用4×2240kW变频电机头部集中驱动，胶带为ST6300阻燃钢网抗撕裂型钢丝绳芯胶带。
表001输送机主要设备配置表
胶带在线检测
目前市场上应用较广泛的在线检测装置，有磁漏检测和X射线成像两种原理。该矿主斜井带式输送机配置 CBM“钢芯胶带远程无损检测系统cbmRemoteMFT”，该装置通过磁漏检测的原理工作，可以精确的检测到胶带破断、腐蚀、接头抽动等异常。并且可以通过对胶带覆盖胶采用硬度计的测量，生成盖胶硬度、厚度的数据，远程预测覆盖胶的使用寿命。该系统经济实用且非常可靠，目前已在世界上数百万米的皮带上得到应用，客户可以根据检测结果知道胶带的维护保养计划，大大地延长了胶带的安全使用寿命，该系统具有如下特点：
（1）硬件部分永久安装在皮带机机架上，软件部分安装在监控室或者任何的办公室PC机上，客户可以随时进行扫描检测，同时观察到扫描结果，并把结果存储，可以与上次检测结果进行比较。
（2）CBM 公司对该皮带定期进行远程扫描检测，如果发现任何异常，都会即时以各种方式通知到客户现场。
（3）胶带在正常运行时，可以进行扫描检测。
（4）安装调试后，CBM 公司的技术人员对胶带的状况出具全面的报关，内容包括：
a. 精确、详细的钢芯损坏点的统计(完全断芯、部分断芯或者是锈蚀等)；
b. 对胶带维护保养提出建议；
c. 钢芯损坏点的详细解读描述；
d. 胶带覆盖胶的厚度检测，及胶带覆盖胶使用寿命的预测；
e. 胶带覆盖胶的硬度检测；
f. 胶带接头损坏点或者抽动的检测统计及解读描述；
CBM 检测技术的检测准确性（损坏点程度、位置）极高，可以大幅减小特大型主斜井带式输送机钢绳芯胶带的断带几率。
2、断带抓捕器
目前避免断带事故多采用断带抓捕的原理进行断带保护，有液压式、电气式、机械式等。根据抓捕位置和抓捕力的分配，有分散式和集中式两种。
本矿井主斜井带式输送机采用南非CBA公司生产的CBA断带抓捕器。该抓捕器属于集中式机械抓捕方式。抓捕器是独立于输送机之外，有独立于带式输送机的断带检测及抓捕系统，一旦发生断带事故，启动断带保护装置，通过压紧机构、支撑机构与输送带的上、下表面之间的强大摩擦力来完成制动。其基本结构由机架、上抓捕臂、下抓捕臂、配重架、配重块、抓捕靴、托辊等组成。正常工作时上下抓捕臂上的托辊与输送带接触，并跟随输送带运转。相当于悬浮托辊使用，输送带张力使其自身保持很大的刚度。加之其上运载的物料重力，可以平衡抓捕器配重块的重力所产生的转矩，实现正常的运转。这种断带抓捕器不需要独立的断带检测装置，其自身就能第一时间感知断带事故的发生。当断带事故发生时，输送带张力会骤然下降，失去张力的输送带会回弹并发生松弛，此时输送带和物料作用于悬浮托辊上的作用力大大减小，不足以维持原来的平衡，上下抓捕臂在配重块的驱动下带动抓捕靴快速可靠地将滑动的上下输送带分别制动在靴块与上下横梁之间。带式输送机正常运转的过程中，输送带纵向应力会产生波动，抓捕臂会有微小的起伏，但整体的平衡不会被打破，抓捕器更不会误动作。
该抓捕器全带宽方向抓捕，抓捕力强。集中式抓捕的主要优势是全带宽方向、上下输送带同时抓，抓捕力大，可靠性高；抓捕装置结构坚固，抓捕力不通过输送机机架传递：维护工作量少。事故恢复时间大大节省。缺点是：体积庞大，系统复杂，成本较高，且通常只对发生断带事故概率较高的位置进行抓捕，有较大的抓捕盲区。
上运皮带可能会由于磨损或者撕裂造成断带，该抓捕器安装在头部滚筒附近，可以同时对承载段、回程段皮带进行抓捕。也可以在皮带机停机维护保养时，夹持固定皮带。CBA断带抓捕器区别于国内的各种结构型式的抓捕设备（如沿线布置的夹钳式断带抓捕器，或采用检测元件+液压执行机构的整体式断带抓捕器等等）。其采用的是全自动结构，原理简单可靠。
CBA 断带抓捕器特点：
适合于任何宽度和倾角的上运带式输送机机 SABS 认证材料 （南非国家标准局），CSIR 核准（南非科学工业技术委员会 ）安装在头部滚筒附件，适用于恶劣的煤矿环境， 数秒之内抓捕断带，还可以配置辅助安全装置。
该矿为预防断带及减小断带事故配备了澳大利亚CBM在线检测系統和南非CBA断带抓捕器，为我国特大型主斜井带式输送机胶带安全设备配置提供了一个范例。
[1] 徐振华，储凡雪．两起钢丝绳芯输送带断裂事故的分析及对策[J]．工业安全与防尘，1998(11) ：36-38
[2] 刘昌友．朱仙庄煤矿强力输送机断带事故透析[J]．煤炭技术，2004，23 (2)
[3] 张宏明等．斜井胶带输送机断带事故的发生和预防[J]．河北煤炭，2001，1：28-29
[4] 亢田堂．钢丝绳芯胶带断带浅析[J]．同煤科技，1996，1：20-21
[5] 陈旭昌等．钢丝绳芯带式输送机断带事故原因与预防[J]．矿山机械，2004，6
[6] 愚刃．钢丝绳芯胶带断带事故的预防[J]．煤矿机电，1996，2：30-32
作者简介：刘海滨（1979- ），山东平原人，工程师，毕业于山东科技大学机械设计制造及其自动化专业，现主要从事煤矿、选煤厂机械方面的设计研究。
关键词：断带预防检测系统 断带抓捕
Study on Belt Security Measures of Large-scale Belt Conveyor
at Main Inclined Shaft
LIU Hai-bin
(Wuhan Design and Research Institute of China Coal Technology ＆ Engineering Group，Wuhan，430064，China)
Abstract: This paper analyzed the reasons for thrust belt with strong tape, and put forward measures to prevent broken belt. And then we take the large-scale belt conveyor at main inclined shaft in a coal mine as an example, introduce the measures taken to prevent thrust belt and configurations of equipment to reduce the accidents caused by the broken belt.
Key words: thrust belt; prevent; detection system; belt capture
中图分类号：TD528文献标识码： A
一、研究的背景及意义：
二十世纪初，根据采矿工业的需求人们设计并开始使用带式输送机，随着发展的需要，对输送带的强度、耐磨性和经济性提出了更高的要求，从而促使用户与输送带的制造厂和输送机的设计者共同开发了强度更高、更经济的输送带。实践证明钢绳芯不仅具有很好的挠性而且还可以承受极高的输送带张力。随着煤炭运输自动化的发展和煤炭运输量及运输距离的不断增加，长距离，大运量的强力输送机的应用越来越普遍。我国大中型煤矿井下的运输巷道、主斜井及部分露天矿相继使用高强度的钢丝绳芯胶带输送机。现在钢绳芯输送带已在世界上得到了广泛的应用。
带式输送机在使用过程中，由于皮带的长期、高负荷运转和一些意外因素，会造成横向断带事故。对于倾角大、距离长、负荷大的上运带式输送机，一旦发生断带下滑或因逆止器失效造成的逆转事故，由于重力和惯性的作用，断裂的胶带将与胶带上的物料一同迅速下滑将胶带和物料一同堆积在输送机的下方机头处，同时摧毁皮带机机架、损坏设备、堵塞运输巷道，造成长时间的停产和重大经济损失，甚至人员伤亡，后果极其严重。
例如 1994年5月20日和7月31日，山東省某煤矿330 采区钢丝绳芯胶带输送机在正常生产运转中，连续两次发生断带事故。2002 年底淮北某煤矿连续发生五起输送机胶带接头拉断事故。1989～1995年，大同某集团有7部主斜井胶带输送机发生断带事故。1982 年到2004 年，河南某集团共发生断带事故 24 起。因此为了预防断带及使断带后事故影响最小，针对钢绳芯胶带研究和采取安全防护措施具有十分重要的意义。
二、断带事故原因分析
1、输送带被挤压卡死、托辊、滚筒转动不灵活、输送带拖地或磨机架等非正常机械摩擦和装载过量都会导致输送带承受的牵引力增加甚至是大幅度急剧增加，一旦牵引力大于带体特别是带接头的实际抗拉强度时，就会造成断带事故。
2、若用带式输送机运机电设备、支护材料和大煤块矸石等大体积、高硬度、尖锐的物体时，特别是这些物体从带式输送机转载到另一部带式输送机时，很有可能将输送带带体内或钢丝绳芯输送带的钢丝绳芯砸伤甚至砸断，坚硬物体卷入滚筒也有可能将带体或钢丝绳损伤，输送带带体或钢丝绳断裂后，输送带的抗拉强度降低，当抗拉强度低于输送带实际承受的牵引力时，也会造成断带事故。
3、使用中的输送带承载表面的橡胶层难免会有破损，若使用时间较长或运料管理不好，输送带表面橡胶层会有很多破裂口。由于井下煤水腐蚀性很强，破损处带芯或钢丝绳和煤水接触，很快就会被腐蚀损坏，抗拉强度下降，甚至发生断带事故。
4、输送带的接头处是最容易出现断裂的薄弱环节。质量较好的硫化接头其抗拉强度也只正常带体的90％，机械接头抗拉强度仅为正常带体的60％左右。输送带接头，特别是钢丝绳芯输送带的硫化接头对接头材料、工艺、接头形式等要求非常严格，任何环节出现问题都会导致接头抗拉强度大幅度下降，现场中80％以上的断带都发生在接头处。
5、对于钢丝绳芯强力皮带，长期运行后，钢丝绳芯的锈蚀、疲劳、断裂或因皮带硫化接头抽动，也会造成断带。
三、断带的预防及保护：
1、加强运行管理，对于运行中旋转不灵活的托辊、滚筒等及时更换或找正；对于输送带有挤压、拖地、磨机架的及时修正，及时更换老化和损坏的胶带，避免事故的发生。
2、从加强管理人手，选用高质量的设备、输送带和接头材料；加强现场管理，提高设备维护、检修质量，改善设备运行环境，确保设备完好运行；强化运料管理，坚决杜绝用带式输送机运机电设备、支护材料和大块矸石等物体。
3、加强对输送带接头的硫化，特别是硫化接头的管理，严格把关接头制作工艺，建立硫化接头的技术档案，确保接头质量可靠。
4、对于大带强、关键性胶带积极配置胶带在线检测装置和断带抓捕器等新技术、新设备以预防、控制断带事故。采用胶带在线检测装置，并定期对胶带
状况检测，预防断带事故的发生。在输送机机身装备断带抓捕器，以备应急之用，一旦断带发生，抓捕器马上动作，迅速抓住下滑的输送带，防止断带酿成重大事故。
四、在线检测与断带抓捕配置案例
山西某1000万吨矿井主斜井采用带式输送机完成提升任务，其主要技术参数如下：输送能力Q=3500t/h，带宽B=1800mm，带速v=4.8m/s，倾角β=6°，机长L=3450m。传动滚筒总轴功率P0=6376kW，采用4×2240kW变频电机头部集中驱动，胶带为ST6300阻燃钢网抗撕裂型钢丝绳芯胶带。
表001输送机主要设备配置表
胶带在线检测
目前市场上应用较广泛的在线检测装置，有磁漏检测和X射线成像两种原理。该矿主斜井带式输送机配置 CBM“钢芯胶带远程无损检测系统cbmRemoteMFT”，该装置通过磁漏检测的原理工作，可以精确的检测到胶带破断、腐蚀、接头抽动等异常。并且可以通过对胶带覆盖胶采用硬度计的测量，生成盖胶硬度、厚度的数据，远程预测覆盖胶的使用寿命。该系统经济实用且非常可靠，目前已在世界上数百万米的皮带上得到应用，客户可以根据检测结果知道胶带的维护保养计划，大大地延长了胶带的安全使用寿命，该系统具有如下特点：
（1）硬件部分永久安装在皮带机机架上，软件部分安装在监控室或者任何的办公室PC机上，客户可以随时进行扫描检测，同时观察到扫描结果，并把结果存储，可以与上次检测结果进行比较。
（2）CBM 公司对该皮带定期进行远程扫描检测，如果发现任何异常，都会即时以各种方式通知到客户现场。
（3）胶带在正常运行时，可以进行扫描检测。
（4）安装调试后，CBM 公司的技术人员对胶带的状况出具全面的报关，内容包括：
a. 精确、详细的钢芯损坏点的统计(完全断芯、部分断芯或者是锈蚀等)；
b. 对胶带维护保养提出建议；
c. 钢芯损坏点的详细解读描述；
d. 胶带覆盖胶的厚度检测，及胶带覆盖胶使用寿命的预测；
e. 胶带覆盖胶的硬度检测；
f. 胶带接头损坏点或者抽动的检测统计及解读描述；
CBM 检测技术的检测准确性（损坏点程度、位置）极高，可以大幅减小特大型主斜井带式输送机钢绳芯胶带的断带几率。
2、断带抓捕器
目前避免断带事故多采用断带抓捕的原理进行断带保护，有液压式、电气式、机械式等。根据抓捕位置和抓捕力的分配，有分散式和集中式两种。
本矿井主斜井带式输送机采用南非CBA公司生产的CBA断带抓捕器。该抓捕器属于集中式机械抓捕方式。抓捕器是独立于输送机之外，有独立于带式输送机的断带检测及抓捕系统，一旦发生断带事故，启动断带保护装置，通过压紧机构、支撑机构与输送带的上、下表面之间的强大摩擦力来完成制动。其基本结构由机架、上抓捕臂、下抓捕臂、配重架、配重块、抓捕靴、托辊等组成。正常工作时上下抓捕臂上的托辊与输送带接触，并跟随输送带运转。相当于悬浮托辊使用，输送带张力使其自身保持很大的刚度。加之其上运载的物料重力，可以平衡抓捕器配重块的重力所产生的转矩，实现正常的运转。这种断带抓捕器不需要独立的断带检测装置，其自身就能第一时间感知断带事故的发生。当断带事故发生时，输送带张力会骤然下降，失去张力的输送带会回弹并发生松弛，此时输送带和物料作用于悬浮托辊上的作用力大大减小，不足以维持原来的平衡，上下抓捕臂在配重块的驱动下带动抓捕靴快速可靠地将滑动的上下输送带分别制动在靴块与上下横梁之间。带式输送机正常运转的过程中，输送带纵向应力会产生波动，抓捕臂会有微小的起伏，但整体的平衡不会被打破，抓捕器更不会误动作。
该抓捕器全带宽方向抓捕，抓捕力强。集中式抓捕的主要优势是全带宽方向、上下输送带同时抓，抓捕力大，可靠性高；抓捕装置结构坚固，抓捕力不通过输送机机架传递：维护工作量少。事故恢复时间大大节省。缺点是：体积庞大，系统复杂，成本较高，且通常只对发生断带事故概率较高的位置进行抓捕，有较大的抓捕盲区。
上运皮带可能会由于磨损或者撕裂造成断带，该抓捕器安装在头部滚筒附近，可以同时对承载段、回程段皮带进行抓捕。也可以在皮带机停机维护保养时，夹持固定皮带。CBA断带抓捕器区别于国内的各种结构型式的抓捕设备（如沿线布置的夹钳式断带抓捕器，或采用检测元件+液压执行机构的整体式断带抓捕器等等）。其采用的是全自动结构，原理简单可靠。
CBA 断带抓捕器特点：
适合于任何宽度和倾角的上运带式输送机机 SABS 认证材料 （南非国家标准局），CSIR 核准（南非科学工业技术委员会 ）安装在头部滚筒附件，适用于恶劣的煤矿环境， 数秒之内抓捕断带，还可以配置辅助安全装置。
该矿为预防断带及减小断带事故配备了澳大利亚CBM在线检测系統和南非CBA断带抓捕器，为我国特大型主斜井带式输送机胶带安全设备配置提供了一个范例。
[1] 徐振华，储凡雪．两起钢丝绳芯输送带断裂事故的分析及对策[J]．工业安全与防尘，1998(11) ：36-38
[2] 刘昌友．朱仙庄煤矿强力输送机断带事故透析[J]．煤炭技术，2004，23 (2)
[3] 张宏明等．斜井胶带输送机断带事故的发生和预防[J]．河北煤炭，2001，1：28-29
[4] 亢田堂．钢丝绳芯胶带断带浅析[J]．同煤科技，1996，1：20-21
[5] 陈旭昌等．钢丝绳芯带式输送机断带事故原因与预防[J]．矿山机械，2004，6
[6] 愚刃．钢丝绳芯胶带断带事故的预防[J]．煤矿机电，1996，2：30-32
作者简介：刘海滨（1979- ），山东平原人，工程师，毕业于山东科技大学机械设计制造及其自动化专业，现主要从事煤矿、选煤厂机械方面的设计研究。