綜采放頂煤工作面運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)部推拉裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)

王 捷

（山西焦煤西山煤電東曲礦，山西 古交 030200）

1 東曲礦28808 工作面概況

山西焦煤西山煤電東曲礦位于山西省古交市汾河南岸，井田面積13.89 km2，井田工業(yè)儲(chǔ)量28266.25 萬(wàn)t，可采儲(chǔ)量24386.513 萬(wàn)t，主采4 號(hào)、8 號(hào)、9 號(hào)煤，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為150 萬(wàn)t/a。28808 工作面位于二采區(qū)南翼，走向長(zhǎng)度3957 m、傾斜長(zhǎng)度265 m，煤層平均厚度為5.4 m。工作面配備：JOY-2×1000 前、后部輸送機(jī)；ZFY10200/25/42D 型支架；RMIS375+S300 型乳化液泵[1]。

東曲礦井下工作面機(jī)頭由于前、后部輸送機(jī)、組合支架、轉(zhuǎn)載機(jī)布置分離、運(yùn)行分步，特別是輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)的分離搭接模式，對(duì)機(jī)頭過(guò)渡的工程質(zhì)量提出更高要求，過(guò)渡的好壞直接影響著生產(chǎn)能否連續(xù)推進(jìn)和安全，主要原因是由于煤機(jī)在機(jī)頭截割完三角煤后推溜移動(dòng)機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部時(shí)，機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部由于電機(jī)和減速器的質(zhì)量大，安裝位置靠端頭支架側(cè)，造成機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部重心向端頭支架側(cè)傾斜，堆積在驅(qū)動(dòng)部前部中部槽下方的浮煤必須及時(shí)清理，否則會(huì)引發(fā)機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部上翹，影響割煤質(zhì)量事故。同樣，后部輸送機(jī)頭尾驅(qū)動(dòng)部整體重心向支架側(cè)傾斜，在驅(qū)動(dòng)部拉移過(guò)程中驅(qū)動(dòng)部底座破壞底板，支架和驅(qū)動(dòng)部間會(huì)堆積有矸煤，必須及時(shí)清理，否則后部輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾驅(qū)動(dòng)部與兩端頭架間的浮煤將越積越多，會(huì)造成機(jī)頭、機(jī)尾整體上浮，造成生產(chǎn)安全事故。另外，上述兩種現(xiàn)象還易導(dǎo)致機(jī)頭推進(jìn)速度過(guò)慢，集中來(lái)壓很容易造成機(jī)頭組合支架壓死現(xiàn)象，造成生產(chǎn)事故[2]。

針對(duì)上述情況，目前東曲礦在綜采放頂煤工作面實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，前部輸送機(jī)機(jī)頭普遍采用：煤機(jī)到機(jī)頭通過(guò)反復(fù)掃刀并帶著煤機(jī)推機(jī)頭，利用煤機(jī)重力壓著機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部向下沉，利用煤機(jī)滾筒將機(jī)頭中部槽處浮煤實(shí)時(shí)清理，確保機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部保持相對(duì)水平推進(jìn)；后部輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾安排一名專(zhuān)職清理浮煤工人，清理時(shí)機(jī)頭崗位監(jiān)護(hù)作業(yè)，確保每刀及時(shí)安全清理，干凈到位。

針對(duì)上述問(wèn)題，我隊(duì)結(jié)合實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)前期方案探討分析、現(xiàn)場(chǎng)加工設(shè)計(jì)、安裝，形成了前部輸送機(jī)機(jī)頭調(diào)平裝置和后部輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾起底離矸裝置設(shè)計(jì)，很好地解決了上述存在的問(wèn)題，該裝置在28808 工作面進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，效果理想。

2 前、后部刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)部推拉裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1 前部輸送機(jī)機(jī)頭調(diào)平裝置設(shè)計(jì)

2.1.1 設(shè)計(jì)方案

基于JOY-2×1000 前部刮板輸送機(jī)機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部正常狀態(tài)分析，結(jié)合機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部上翹狀態(tài)原因分析，針對(duì)性地增設(shè)了機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部的調(diào)平裝置，如圖1 所示。

圖1 機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部加設(shè)調(diào)平裝置示意圖

綜放面前部輸送機(jī)機(jī)頭在推移前進(jìn)過(guò)程中，必然受到浮煤阻力影響，加之機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部和電機(jī)重力，使得機(jī)頭整體重力向支架側(cè)傾斜，必然出現(xiàn)浮煤墊底狀況。為了避免浮煤的出現(xiàn)，在機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部前方加設(shè)了調(diào)平裝置，該裝置主要由油缸底座、油缸、40 t 傳導(dǎo)鏈、雙向鎖組成。其中，油缸底座的主要作用是在驅(qū)動(dòng)部底座推移過(guò)程中，通過(guò)耳座與驅(qū)動(dòng)部底座連接，實(shí)現(xiàn)油缸的跟隨移動(dòng)和移動(dòng)油缸一側(cè)的固定；油缸的主要作用是根據(jù)工作采場(chǎng)條件給予40 t 傳導(dǎo)鏈不同的推力；40 t 傳導(dǎo)鏈的主要作用是將油缸伸縮推力傳遞至機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部底座；雙向鎖的主要作用是控制支架提供的進(jìn)回液，進(jìn)而控制油缸伸縮量的穩(wěn)定性[3]。

2.1.2 工作原理

主要是通過(guò)支架電磁閥操作實(shí)現(xiàn)油缸伸縮動(dòng)作。油缸伸時(shí)，40 t 傳導(dǎo)鏈?zhǔn)芰，傳導(dǎo)鏈將力傳導(dǎo)至驅(qū)動(dòng)部底座，加上驅(qū)動(dòng)部和電機(jī)自重Mg，通過(guò)對(duì)機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部投用調(diào)平裝置受力分析可知，驅(qū)動(dòng)部底座受到F合力，這樣在機(jī)頭端頭支架推移過(guò)程中，只要油缸伸縮量一定受力恒定，驅(qū)動(dòng)部底座始終有一個(gè)合力作用，從而使得浮煤壓實(shí)或推擠至中部槽前方，實(shí)現(xiàn)和機(jī)頭中部槽帶載煤機(jī)推移一樣的作用，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部隨著巷道底板相對(duì)水平推移[4]。

2.2 后部輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾起底離矸裝置設(shè)計(jì)

基于JOY-2×1000 后部輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾驅(qū)動(dòng)部正常狀態(tài)受力分析，結(jié)合機(jī)頭和機(jī)尾驅(qū)動(dòng)部拉移積矸煤狀態(tài)分析，針對(duì)性地增設(shè)了機(jī)頭和機(jī)尾驅(qū)動(dòng)部滑桿和起底裝置，如圖2 所示。由起底裝置、滑道、電磁閥等部件組成的起底離矸裝置，解決了綜采放頂煤工作面后部輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾無(wú)須人工清煤情況下的正常生產(chǎn)過(guò)渡。

圖2 機(jī)頭和機(jī)尾驅(qū)動(dòng)部加設(shè)滑桿及起底裝置示意圖

從機(jī)頭和機(jī)尾驅(qū)動(dòng)部拉移積矸煤狀態(tài)可知，機(jī)頭、機(jī)尾減速器和電機(jī)質(zhì)量大于中部槽，驅(qū)動(dòng)部整體重心向支架側(cè)傾斜，造成摩擦阻力集中到驅(qū)動(dòng)部底座前端處，在端頭架拉后溜油缸動(dòng)作過(guò)程中，在驅(qū)動(dòng)部底座堆積煤矸。

為了減少摩擦阻力，同時(shí)不破壞底板，驅(qū)動(dòng)部增設(shè)一個(gè)硬性滑道，如圖2-2 所示，驅(qū)動(dòng)部拉移滑桿，如此既可避免破壞底板同時(shí)也可減少摩擦阻力。但存在的問(wèn)題是驅(qū)動(dòng)部整體壓在滑桿上時(shí)，支架拉后溜油缸動(dòng)作無(wú)法拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)部，同樣導(dǎo)致支架無(wú)法拉出。為了解決此問(wèn)題，在電機(jī)和驅(qū)動(dòng)部下方加設(shè)類(lèi)似起底油缸裝置，拉架前將油缸打出，驅(qū)動(dòng)部重心后移，滑桿壓重減少，阻力減小，支架拉架可帶動(dòng)滑桿前移，當(dāng)支架到位后將油缸收縮，然后拉驅(qū)動(dòng)部使其在滑桿上行走。

從圖2 可知，固定座的主要作用是為了安裝起底油缸并確保油缸動(dòng)作時(shí)不跑偏；起底油缸的主要作用是根據(jù)工作采場(chǎng)條件給予M30 螺栓不同的推力；油缸底座的主要作用是給予油缸伸長(zhǎng)時(shí)一個(gè)穩(wěn)定的底板支撐受力面；固定螺栓的主要作用是將油缸伸縮推力傳遞至驅(qū)動(dòng)部底座并固定起底裝置；雙向鎖的主要作用是控制支架提供的進(jìn)回液，進(jìn)而控制油缸伸縮量的穩(wěn)定性[5]。

3 應(yīng)用效果分析

1）機(jī)頭過(guò)渡相對(duì)平直穩(wěn)定。28808 工作面運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)部推拉裝置安裝之后，煤機(jī)到機(jī)頭可實(shí)現(xiàn)一次性割透，施工作業(yè)效果穩(wěn)定且理想?；趻叩洞螖?shù)減少每班可節(jié)約60 min 以上，可多生產(chǎn)一刀煤，兩個(gè)生產(chǎn)班全月可多生產(chǎn)60 刀煤，合計(jì)多生產(chǎn)60×2500 t=15萬(wàn)t，經(jīng)濟(jì)效益可創(chuàng)收15 萬(wàn)t×580 元/t=8700 萬(wàn)元，實(shí)際在2020 年4 月份正式投用以來(lái)，生產(chǎn)產(chǎn)量較1—3 月份平均產(chǎn)量提高了19 萬(wàn)t。

2）機(jī)頭過(guò)渡時(shí)，崗位工作人員減少至1 人可分步完成與設(shè)備的操作，運(yùn)行設(shè)備間磨損減少。后部輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾積矸煤現(xiàn)象明顯減少，三班合計(jì)減少浮煤崗位工6 人，節(jié)約費(fèi)用約120 萬(wàn)元。

3）起底離矸裝置提高了后部輸送機(jī)機(jī)頭煤流約150 mm，提高了放煤效率，經(jīng)過(guò)2020 年4—5 月統(tǒng)計(jì)，因拉回煤導(dǎo)致后部輸送機(jī)過(guò)載次數(shù)由原來(lái)的26次/月降至8 次/月。

4）提升了機(jī)頭、機(jī)尾推進(jìn)速率，保障了確保礦壓安全。自2020 年9 月28808 工作面投產(chǎn)以來(lái)，機(jī)頭過(guò)上覆采空區(qū)聯(lián)巷來(lái)壓，累計(jì)因機(jī)頭推進(jìn)速度慢，造成機(jī)頭組合架壓死4 次，自2020 年4 月投用以來(lái)未出現(xiàn)壓死現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)JOY-2×1000 前、后部刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)部推拉裝置進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，改進(jìn)設(shè)計(jì)后設(shè)備在東曲礦綜采二隊(duì)28808 綜放工作面平穩(wěn)運(yùn)行半年多，實(shí)際使用情況良好，工人反映良好，從根本上解決了前后部輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾過(guò)渡設(shè)備損耗大、生產(chǎn)效率低、人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、工程質(zhì)量無(wú)法保證、人員操作不安全等隱患問(wèn)題。