大采高工作面刮板轉(zhuǎn)載機和破碎機的改造設計

祁靈通，趙 強

(山西晉煤集團 金鼎煤機礦業(yè)有限責任公司，山西 晉城 048006)

1 大采高工作面刮板轉(zhuǎn)載機和破碎機存在的問題

晉煤集團寺河礦是一座千萬噸級大型現(xiàn)代化高產(chǎn)高效生產(chǎn)礦井，綜采工作面配套設備為超重型設備，主要有SGZ1000/3×855型刮板輸送機、艾柯夫SL500型采煤機、ZY12000/28/62型液壓支架、SZZ1200/400型轉(zhuǎn)載機、PLM3500型破碎機、SSJ1400/3×400型皮帶運輸機等。在回采過程中，隨著采煤工作面的不斷推進，煤炭運輸設備也要隨之前行，但井下工作面工況復雜，地質(zhì)條件惡劣，首先是沿頂掘進順槽留底煤時形成的軟底板；其次，回采過程中頂、底板壓力增大，同時受采動影響，順槽內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)嚴重的底鼓、幇鼓現(xiàn)象；再加上設備自身體積和重量龐大等因素，經(jīng)常造成順槽轉(zhuǎn)載機和破碎機推進難度大，煤炭開采設備和運輸設備銜接不暢，輔助工作時間長，生產(chǎn)效率低下等問題[1]。大采高工作面順槽運輸設備的推進原理是：位于刮板機機頭的端頭支架推進的同時皮帶機自移機尾的推移油缸拉回，從而實現(xiàn)設備的向前推進。轉(zhuǎn)載機落地段溜槽和破碎機聯(lián)接，在順槽內(nèi)推進時與底板形成滑動摩擦，由于底板煤質(zhì)偏軟、表面凹凸不平、傾角大使得滑動摩擦阻力增大，設備推進困難。

2 刮板轉(zhuǎn)載機和破碎機的改造設計

為了突破順槽轉(zhuǎn)載機和破碎機行走靠拉移、端頭架推移的傳統(tǒng)推進模式，結(jié)合寺河礦工作面復雜多變的工況條件，對轉(zhuǎn)載機和破碎機的結(jié)構(gòu)設計和推進原理進行了更深入的研究分析，決定對順槽轉(zhuǎn)載機和破碎機的推進方式進行技術(shù)改造，主要是在轉(zhuǎn)載機和破碎機兩側(cè)設計加裝配套的邁步自移裝置，設備推進時首先通過自移裝置的調(diào)高油缸將轉(zhuǎn)載機落地段溜槽和破碎機抬起架空，減少設備與順槽底板的接觸面積，然后再通過布置在轉(zhuǎn)載機和破碎機兩側(cè)的軌道與滾輪配合將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，降低設備推進時的摩擦阻力；在傾角偏大順槽內(nèi)，端頭架推進困難，此時可有效利用調(diào)高油缸和推移油缸使轉(zhuǎn)載機和導軌互為支點，實現(xiàn)設備自身的邁步自移功能[2]。主要解決的問題如下：

(1) 變滑動摩擦為滾動摩擦，降低設備推進時的摩擦阻力，解決順槽轉(zhuǎn)載機和破碎機的推進困難問題。

(2) 順槽轉(zhuǎn)載機和破碎機實現(xiàn)自行前移功能，減少輔助時間。

(3) 整體結(jié)構(gòu)可與原有順槽轉(zhuǎn)載機和破碎機結(jié)構(gòu)互換，自移裝置也可在原設備基礎上升級改造，避免了產(chǎn)品更新?lián)Q代造成的設備資源浪費。

(4) 輔助推進工作量減少，從而降低勞動強度，提高整機設備的安全性能。

(5) 可適用于大傾角順槽工作面，有效地解決大傾角順槽內(nèi)的設備推進困難問題。

2.1 主要方案的設計

(1) 邁步自移裝置設計：根據(jù)順槽轉(zhuǎn)載機、破碎機的重量分布特點及采煤推進的工藝要求，設計行走步距合理、液壓操作安全方便的邁步自移裝置。

(2) 轉(zhuǎn)載機推移槽設計：在轉(zhuǎn)載機落地段溜槽與破碎機之間加裝推移槽，槽體兩側(cè)設計有支撐塊，用于聯(lián)接邁步自移裝置。

(3) 破碎機改進設計：在原有破碎機兩側(cè)設計支撐塊和推移塊，與邁步自移的調(diào)高裝置聯(lián)接。

2.2 配套邁步自移裝置設計

新設計的邁步自移裝置主要由導軌、滾輪架、聯(lián)接架、液壓系統(tǒng)等部件組成，如圖1所示。其中液壓系統(tǒng)由調(diào)高油缸、推移油缸、操縱閥、高壓管路及輔件等組成。邁步自移裝置安裝示意圖如圖2所示。

邁步自移裝置主要參數(shù)如下：

工作壓力(kPa)： 31.4；

調(diào)高油缸推力(kN)： 6×384.9；

調(diào)高油缸拉力(kN)： 6×139.3；

調(diào)高油缸行程(mm): 250；

推移油缸推力(kN)： 2×246.5；

推移油缸拉力(kN)： 2×125.7；

推移油缸行程(mm)： 1 100。

圖1 新設計的邁步自移裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 新設計邁步自移裝置安裝示意圖

邁步自移主要是通過改變傳統(tǒng)推進方式使轉(zhuǎn)載機、破碎機與自移裝置導軌互為支點，實現(xiàn)設備的自身前移功能，如圖3所示。

圖3 轉(zhuǎn)載機與導軌互為支點實現(xiàn)自身前移

2.3 轉(zhuǎn)載機推移槽設計

根據(jù)設計需求在原轉(zhuǎn)載機落地段溜槽基礎上加裝一節(jié)推移槽，用于聯(lián)接邁步自移裝置，共同實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機的前移，推移槽安裝結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

2.4 破碎機的改進設計

對原破碎機進行升級改造，在保證原產(chǎn)品互換性的前提下設計支撐點和推移點，用于聯(lián)接邁步自移裝置，改進后的破碎機如圖5所示。

2.5 刮板轉(zhuǎn)載機和破碎機改進前、后主要技術(shù)性能比較

刮板轉(zhuǎn)載機和破碎機改進前、后主要技術(shù)性能對比見表1。由表1可知，改進后的大采高工作面順槽轉(zhuǎn)載機、破碎機具有摩擦阻力小，推進速度快，全液壓控制等優(yōu)勢，大大提高了整機設備的安全性能，縮短輔助推進工作量，降低了工人的勞動強度，有效地解決了順槽轉(zhuǎn)載機、破碎機由于重量重、底板軟等因素造成的推進困難問題，提高了生產(chǎn)效率；尤其是在大傾角順槽內(nèi)可有效利用調(diào)高油缸和推移油缸的配合，使轉(zhuǎn)載機和導軌互為支點實現(xiàn)設備自身的邁步自移功能，具有其他推進方式不可比擬的優(yōu)越性。

圖4推移槽安裝結(jié)構(gòu)示意圖圖5改進后的破碎機

表1 刮板轉(zhuǎn)載機和破碎機改進前、后主要技術(shù)性能對比

3 推廣應用

該項技術(shù)設計有效地緩解了轉(zhuǎn)載機、破碎機推進行走困難的被動局面，尤其在大傾角順槽中使用時具有其他推進方式不可比擬的優(yōu)越性，可操作性強，推廣應用前景十分廣闊。

以寺河礦300 m工作面為例，解決了順槽轉(zhuǎn)載機、破碎機推進困難問題后，每班可多割1/4刀煤，一天兩班，一年以240個工作日計算，每年可提高產(chǎn)量30.8萬噸。晉煤集團各大礦井共有8個～10個大采高工作面，全部改造升級后，每年可提高原煤產(chǎn)量200余萬噸，經(jīng)濟效益相當可觀。