Опыт эксплуатации механических соединений Flexco для стыковки конвейерных лент

Ю.А.Кондрашин, генеральный директор, А.Н.Комраков, гл. механик, НПК «Трансбелт»;
Вальтер Зюльцле, генеральный директор фирмы Anker-Flexco GmbH;
Рудольф Вебер, менеджер фирмы Anker-Flexco GmbH по России и странам СНГ;
Г.Г.Беккер, зам. технического директора ЗАО шахта «Распадская»;
А.В.Кирсанов, главный механик ОАО шахта «Первомайская»;
С.И.Ястремский, зам. директора по производству ОАО «Воркутауголь»

Одной из основных задач реструктуризации угольной отрасли является создание рентабельных предприятий, способных устойчиво работать в условиях рынка. Решение этой задачи осуществляется через концентрацию горных работ, применение новых технологий и надежной высокопроизводительной техники, что в свою очередь приводит к увеличению нагрузок на конвейерный транспорт, надежная и бесперебойная работа которого в значительной степени определяет эффективность функционирования предприятия в целом.

Анализ работы конвейерного транспорта показывает, что одним из узких мест остается стыковка конвейерных лент. Если вопросы стыковки конвейерных лент на магистральных конвейерах, в основном, решаются положительно способами горячей или холодной вулканизации, то на участковых конвейерах в 90% случаев резинотканевые конвейерные ленты соединяются механическим способом устаревшими малоэффективными соединениями: заклепками, либо самодельными П-образными скобами внахлестку. Отсюда и все негативные последствия: низкий срок службы стыка (2–3 месяца); большие эксплуатационные расходы на подстыковку и перемонтаж стыков; высокий расход конвейерной ленты (минимум 2 м ленты отрезается при перемонтаже 1 стыка, что при современном уровне цен на ленты весьма убыточно); увеличение количества стыковых соединений на конвейер за счет появления коротких кусков лент; разбивание роликов стыком, выполненным внахлестку и т.д. В конечном итоге это приводит к простоям конвейерных линий и значительным экономическим потерям шахты.

Вместе с тем, стыковка конвейерных лент современными механическими способами имеет свою довольно значительную область применения и обладает, по сравнению с другими способами, рядом серьезных, в особенности для условий угольных шахт, преимуществ. Прежде всего, это незначительное время и простота стыковки, что весьма существенно в аварийных ситуациях на участковых конвейерных штреках и на проходке, где производится периодическое сокращение или наращивание конвейеров.

Анализ применяемых в мировой практике типов механических соединений для стыковки конвейерных лент показывает, что наибольшее распространение получили механические шарнирные соединения «Штальгрубер», Mato (Германия) и Flexco (США) различных конструкций: проволочные, пластинчатые, болтовые и т.п. В России, к сожалению, отсутствуют предприятия, специализирующиеся в производстве подобных конструкций, и на шахтах применяются в небольшом объеме соединения фирмы Mato.

В Европе широко применяются соединения различных фирм и, в большинстве случаев, конвейерные ленты поставляются совместно с соединениями, тип которых определяет заказчик.

Наиболее интересен опыт применения механических соединений конвейерных лент в США, где преимущественно используется технология стыковки фирмы Flexco. На участковых выработках угольных шахт успешно применяются в основном пластинчатые шарнирные соединения Flexco при длине конвейеров до 2-х км и нагрузках на очистной забой от 6 до 20 тыс. т/сут.; стыки при этом отрабатывают две лавы. При сокращении конвейера ленту не разрезают, а демонтируют соединительные стержни и высвободившиеся куски ленты с шарнирами складируют под разгрузочной секцией конвейера для повторного использования в следующей лаве. Демонтаж стыка производится по мере износа шарниров. Подобная технология обеспечивает значительную экономию дорогостоящей конвейерной ленты и сокращение эксплуатационных затрат и расходных материалов на перемонтаже стыков.

Фирма Flexible Steel Lacing Co. (США) производит разъемные (шарнирные) и неразъемные соединения Flexco (рис.1, табл. 1). Наибольшее распространение в угольных шахтах получили разъемные (шарнирные) заклепочные соединения Rivet Hinged (рис. 1, а).

Для изготовления соединений применяются металлы и сплавы, учитывающие разнообразные условия эксплуатации конвейеров.

В большинстве случаев применяются соединения из оцинкованной стали, характеризующиеся хорошей устойчивостью к абразивному износу и благоприятной устойчивостью к коррозии. Следует отметить, что механические соединения Flexco практически не вызывают искрения при прохождении по роликам конвейера, очистным устройствам, а также при монтаже стыка. Это качество соединений особенно важно при их применении в шахтах и пожароопасных производствах.

Заклепки для шарнирных соединений изготавливают из оцинкованной стали и нержавеющей стали. Размер заклепки выбирается для каждого типоразмера шарнира в зависимости от толщины ленты.

Соединяются шарниры с помощью стержней из оцинкованной стали или нержавеющей стали. С учетом различных условий эксплуатации конвейеров стержни изготавливаются с броней и нейлоновой оболочкой, либо без них. Нейлоновая оболочка облегчает установку стержня и увеличивает срок его службы в условиях сильной коррозии.

Установка шарнирных заклепочных соединений Rivet Hinged производится с помощью монтажного устройства, включающего ведущий блок заклепок, загонщик заклепок и молоток (рис. 2). Ведущий блок позволяет устанавливать заклепки для монтажа четырех шарниров, а загонщик обеспечивает прошивание ленты пятью заклепками и одновременное их расклепывание.

Для получения качественного и надежного стыка края конвейерной ленты обрезают с помощью устройства Belt Cutters (рис.3).

При необходимости механические соединения могут быть установлены заподлицо с поверхностью ленты. Для этого с помощью устройства FSK-1 (рис. 4) сверху и снизу ленты снимают слой обкладки необходимой толщины, чтобы «утопить» пластины шарниров. Такой способ монтажа механических соединений позволяет увеличить их срок службы за счет уменьшения контакта транспортируемого груза с пластинами соединений. Это особенно благоприятно при транспортировании абразивного крупнокускового материала.

На основании положительного опыта по применению технологии Flexco в США и Европе НПК «Трансбелт» совместно с фирмой Anker-Flexco, являющейся импортером в Европе изготовителя фирмы Flexible Steel Lacing Co., в течение 3 лет проводила эксплуатационные испытания механических соединений конвейерных лент на ряде предприятий России, в т.ч. на угольных шахтах «Распадская» и «Первомайская».

Причем фирма Anker-Flexco рекомендовала к испытаниям только пластинчатые заклепочные соединения (производя и проволочные соединения), т.к. по данным фирмы они обеспечивают лучшие, по сравнению со скобами Flexco (Wire Hook, F-Series) и Mato (20K, 20ПА, U30A), эксплуатационные показатели.

По данным фирмы пластинчатые соединения держат предел прочности в течение всего срока службы. В начале 1990-х годов в США были проведены сравнительные испытания пластинчатых соединений RAR51/2, R6 и скоб F12 (Flexco) – аналог скоб Mato. Испытания на разрыв были выполнены в два этапа: сразу после монтажа соединений и после 6 месяцев эксплуатации. В результате установлено, что прочность стыков на первом этапе примерно была одинакова, на втором этапе соединения RAR51/2 и R6 потеряли 10% прочности, а соединение F12 – 50%. Причем наибольший срок службы достигнут на соединениях типоразмера R6. В связи с этим пластинчатые соединения Flexco завоевали самую большую долю мирового рынка на подземных работах. В США 50 из 60 конвейеризированных шахт используют соединения Flexco. Сорок шахт эксплуатируют только пластинчатые соединения R5 и R6.

Испытания на разрыв проведены также на польских лентах производства АО «ZGG» (табл. 2).

Как видно из таблицы самые высокие результаты достигнуты на лентах PCV.

На первом этапе испытаний в России был испытан на прочность в ВОСТНИИ контрольный стык шарнирными соединениями Flexco типа R6 на ленте пятипрокладочной 2ШТК1000 (5; 4.5(3.5 производства ЗАО «Курскрезинотехника». Результаты испытаний показали, что прочность стыка составила 52% от прочности ленты, что соответствует российским нормам. После испытания проведен монтаж стыковых соединений на шахтах «Распадская», «им. С.М.Кирова», «Комсомолец», «Заречная», в основном на бывших в употреблении лентах ЗАО «Курскрезинотехника» при средней длине конвейера 1000 м и нагрузках на забой 3–5 тыс.тонн/сут. В результате эксплуатационных испытаний установлено, что срок службы стыка составляет 1–2 года в зависимости от условий эксплуатации. Более масштабные эксплуатационные испытания проведены на шахтах «Распадская» и «Первомайская». Причем на шахте «Распадская» испытания проведены в экстремальных условиях: длина конвейеров достигала 1500 м, нагрузка на лаву, оборудованную комплексом JOY, до 25 тыс.тонн/сут. (конвейерная лента пятипрокладочная прочностью 1000 Н/мм производства ЗАО «Курскрезинотехника). В результате стыки свободно отработали одну лаву. Претензий на качество стыковых соединений не поступало. К настоящему времени почти все конвейерные участки шахты перешли на стыковку ленты соединениями Flexco.

На шахте «Первомайская», где в основном эксплуатируются резинотканевые ленты, в 2000 г. сложилась аварийная ситуация в связи с порывами стыков ленточных конвейеров. На шахте возникли большие простои, а следовательно и потери добычи. Были опробованы почти все имеющиеся механические соединения для стыковки лент, в том числе скобы Mato и соединения ЗАО «Сибтензоприбор» (г.Топки). Последнее длительное время безуспешно занимается подделкой монтажных устройств и соединений Flexco и даже ухитрилось получить авторское свидетельство на запатентованную и эксплуатируемую в течение многих лет во всех странах мира технологию и средства стыковки Flexco. (Патенты США: US4,065,045 – самоустанавливающиеся заклепки типа SR; US4,625,369 – шарнирные соединения с усиленной петлей; US 4,620,657 – устройства для стыковки типа MSRТ; US4,688,711 – ведущий блок для монтажа заклепок типа SR700; US423,749 – шарнирные соединения с низким профилем и смотровым окошком.)

Однако, только применение оригинальной продукции Flexco позволило шахте выйти на безаварийную работу ленточных конвейеров. К настоящему времени стыковые соединения Flexco безаварийно проработали на участковых и магистральных конвейерах шахты «Первомайская» более одного года.

В результате опытной эксплуатации на шахтах Кузбасса и Воркуты установлены следующие достоинства соединений Flexco:

•    прочность стыковых соединений на резинотканевых лентах составляет 60%, а на лентах с цельнотканым каркасом – 75% от прочности ленты;

•    пожаробезопасность стыка (при монтаже и эксплуатации не происходит искрообразование за счет применения специальных сплавов, стыки не отслаиваются и не задираются);

•    продолжительность монтажа стыка составляет 40–60 мин. в зависимости от ширины ленты;

•    простота (использование ручного инструмента), низкая трудоемкость и исключение ошибок при монтаже, комфортность труда слесаря;

•    срок службы стыка 1–2 года (против 3 месяцев при традиционном стыке);

•    исключается необходимость резки ленты при сокращении конвейера;

•    обеспечивается экономия ленты (на одной перестыковке достигается экономия более 2 м);

•    качество металла, применяемого в шарнирах, позволяет их использовать повторно;

•    соединения обеспечивают плавное, без ударов, прохождение ленты по роликам, барабанам и устройствам очистки ленты;

•    монтажные устройства, приспособления для резки ленты и снятия обкладок обладают высокой надежностью (за время интенсивной эксплуатации в течение 3-х лет ни одна деталь не вышла из строя).

Испытания на шахтах Восточного Донбасса («Гуковская», «Алмазная», «Обуховская») показали, что шарнирные соединения были подвержены интенсивному износу из-за высокой абразивности антрацита. Положение усугубилось агрессивностью шахтных вод. В результате срок службы соединений из оцинкованной стали составил 4–5 месяцев. Снятие обкладок и «утапливание» шарниров позволило уменьшить контактирующую с углем поверхность и увеличить срок службы соединений до 8 месяцев. Однако все равно наблюдались сильная коррозия и износ. В конечном итоге для условий шахт Восточного Донбасса были рекомендованы соединения из износостойкого сплава и соединительные стержни из нержавеющей стали.

Положительные результаты получены в результате испытания соединений Flexco на коксохимическом производстве ОАО «Северсталь». На этом предприятии испытывались шарнирные заклепочные соединения из оцинкованной стали и стали стойкой к химическим воздействиям, а также шарнирные болтовые соединения. К настоящему времени срок эксплуатации соединений достиг одного года и претензий от производственников не поступало.

Испытания были проведены также на ОАО «АЗОТ» (г.Новомосковск), где взамен дорогостоящей в условиях химкомбината технологии склеивания применены шарнирные соединения Flexco и выполнен стык ленты ПВХ шириной 3 м и толщиной 3 мм. Стоимость стыковки при этом уменьшена в 4 раза. Стык работает более полугода без замечаний.

Болтовые неразъемные соединения на Российских угольных шахтах в основном используются для ремонта продольных порывов резинотканевых и резинотросовых лент. В отличие от П-образных скоб болтовые пластинчатые соединения Bolt Solid Plate обеспечивают надежный ремонт таких порывов ленты и позволяют значительно сократить время простоя конвейера при ее ремонте. Для установки болтовых соединений применяется простой ручной инструмент.

В 2001 г. на шахте «Гуковская» имел место продольный порыв ленты РТЛ-1500 на длине около 500 м. Для ремонта использовались П-образные проволочные скобы и болтовые соединения Flexco. П-образные скобы через 30–60 мин. работы конвейера разгибались и края ленты в месте порыва расходились. Болтовые соединения обеспечили надежное соединение поврежденной ленты.

Эффективность применения болтовых соединений для ремонта конвейерных лент очевидна. С одной стороны, быстро без замены ленты, можно запустить конвейер, с другой стороны, значительно продлевается срок службы ленты.

К настоящему времени накоплен достаточно большой положительный опыт эксплуатации механических заклепочных шарнирных соединений Rivet Hinged и болтовых неразъемных соединений Bolt Solid Plate более чем на 15 угольных шахтах Кузбасса, Воркуты, Восточного Донбасса («Распадская», «Первомайская», «Чертинская», «Заречная», «Колмогоровская», ш/у «Антоновское», АИК «Соколовская», «Инская», «Кыргайская», «Воркутинская» «Комсомольская», «Аяч-Яга», «Обуховская», «Гуковская», «Замчаловская», и т.д.) и заводах металлургической (ОАО «Северсталь», «Тулачермет») и химической промышленности (ОАО «Новомосковская акционерная компания «АЗОТ»).

Научно-производственная компания «Трансбелт», являясь официальным представителем фирмы Anker-Flexco GmbH (Германия) в России, постоянно внедряет механические соединения Flexco на угольных шахтах и промышленных предприятиях России и предлагает сотрудничество в области стыковки конвейерных лент. Предупреждая об опасности применения подделок механических соединений Flexco, появившихся в последнее время в Кузбассе, предлагаем только оригинальное оборудование и гарантируем его надежную и эффективную эксплуатацию на ваших предприятиях.

На оборудование Flexco для стыковки и ремонта лент получено разрешение Госгортехнадзора РФ № РРС04-5026 от 21.12.2001 г.

и «Сертификат соответствия» № POCC US.МШ 03. А00080.  

Журнал "Горная Промышленность" №2 2002