薄礦層中連采機(jī)的設(shè)計(jì)方案探討

祁世棟

（三一重型裝備有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110027）

連續(xù)采礦機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)連采機(jī)）是綜合化的采礦設(shè)備，集截割、裝載、行走、噴霧降塵于一身的綜合機(jī)械化開(kāi)采設(shè)備。

目前，我國(guó)應(yīng)用的連續(xù)采礦機(jī)主要適用于中、厚礦層。隨著適合長(zhǎng)壁采礦工作面的越來(lái)越少，留下了大量的薄礦層。為了解決這些的薄礦層的開(kāi)采問(wèn)題，使用薄礦層的連續(xù)采礦機(jī)，是解決這些問(wèn)題很好的技術(shù)途徑[1-3]。

1 國(guó)內(nèi)連續(xù)采礦機(jī)的現(xiàn)狀

目前掘進(jìn)機(jī)及連續(xù)采礦機(jī)設(shè)備都是以中厚礦層為主，設(shè)備機(jī)身高度超過(guò)1.6m。掘進(jìn)適應(yīng)的礦層也都超過(guò)2m。近幾年隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)采技術(shù)的不斷發(fā)展，各礦企對(duì)薄礦層的設(shè)備需求也越來(lái)越迫切。薄礦層的采礦機(jī)及支架也陸續(xù)推出相應(yīng)的機(jī)型，而相應(yīng)的掘進(jìn)設(shè)備卻無(wú)法滿(mǎn)足薄礦層快速掘進(jìn)巷道的要求。目前普遍使用的掘進(jìn)機(jī)因?yàn)榛剞D(zhuǎn)臺(tái)等結(jié)構(gòu)限制，很難采掘低于1.6m以下的礦層。而通過(guò)對(duì)連續(xù)采礦機(jī)的改制，可以實(shí)現(xiàn)薄礦層巷道掘進(jìn)的需求[4]。

圖1 礦層掘進(jìn)示意圖

現(xiàn)有的連續(xù)采礦機(jī)的布置方案是在兩側(cè)行走履帶上方布置油箱、電控箱及操作臺(tái)等部件。這樣布置最多的優(yōu)點(diǎn)就是整機(jī)空間較高，維修換件及故障診斷方面較為方便。

而對(duì)采礦來(lái)說(shuō)，缺點(diǎn)也同時(shí)存在。例如：整機(jī)的機(jī)身都比較高，無(wú)法用于薄礦層礦礦的開(kāi)采。人在操作臺(tái)里工作，自動(dòng)化程度低，存在較大的安全隱患。

為了解決連續(xù)采礦機(jī)不能用于薄礦層的不足，需要一種機(jī)身比較矮、結(jié)構(gòu)緊湊、自動(dòng)化程度高的連續(xù)采礦機(jī)，以適應(yīng)我國(guó)薄礦層及礦層，以提高此類(lèi)工況的掘進(jìn)工作效率[5]。

2 薄礦層連續(xù)采礦機(jī)的設(shè)計(jì)方案

連續(xù)采礦機(jī)各個(gè)部件尺寸大，這其中包括了截割部、鏟板部、運(yùn)輸機(jī)、本體部、行走部、后置承部、油箱、電控箱等件。這里截割、鏟板、運(yùn)輸機(jī)、行走、后支撐等件因?yàn)樵O(shè)備所必須的功能特點(diǎn)，位置相對(duì)固定。而油箱、電控箱、操作臺(tái)這些部件，按照現(xiàn)有設(shè)備的設(shè)計(jì)是布置在履帶行走上方的臺(tái)架上。而這些部件的高度也就決定了整機(jī)的高度。

圖2 采礦機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

要想把設(shè)備機(jī)身大幅降低，滿(mǎn)足薄礦層開(kāi)采的需求。必須對(duì)這些部件做一些顛覆性的改變。將這些部件布置在不影響整機(jī)高度的空間里，將整機(jī)高度控制在1.2m以下甚至做到不足1m高。使設(shè)備適應(yīng)在1.6m以下的薄礦層。是薄礦層連續(xù)采礦機(jī)最為重要的特點(diǎn)。其中主要開(kāi)創(chuàng)性的結(jié)構(gòu)變化如下：

2.1 在現(xiàn)有連續(xù)采礦機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)上取消操作臺(tái)結(jié)構(gòu)

因?yàn)楸〉V層的使用特點(diǎn)，人如果還在操作臺(tái)里工作，高度空間難以下降，要想高度降低，必須取消操作臺(tái)結(jié)構(gòu)。改為無(wú)線控制操作方式控制連續(xù)采礦機(jī)設(shè)備，來(lái)開(kāi)采薄礦層。提升設(shè)備的智能化水平，工作面無(wú)人，最大限度的保證井下人員的安全[6]。

圖3 采礦機(jī)設(shè)計(jì)示意圖

2.2 將油箱布置在本體內(nèi)部的空腔里

由于本體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，中間為空的腔體，將油箱布置在本體中間空的腔體內(nèi)，這樣本體既可以作為整機(jī)的機(jī)架，又可以作為油箱使用，開(kāi)創(chuàng)的改變?cè)倔w的結(jié)構(gòu)用途。

節(jié)省了常規(guī)外置油箱所占用的空間。這樣的設(shè)計(jì)方案也將外置的油箱也變相的去掉了。內(nèi)置在本體內(nèi)的油箱結(jié)構(gòu)同樣的保留了外置油箱的功能[7]。

2.3 電控箱布置在行走架體內(nèi)部的空腔里

最后一個(gè)就剩下電控箱占用高度空間了，我們經(jīng)過(guò)反復(fù)論證研究，根據(jù)行走架體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用行走架體內(nèi)側(cè)的空間，將電控箱布置在行走架體內(nèi)，因?yàn)樵谠O(shè)備使用過(guò)程中經(jīng)常開(kāi)電控箱，用于設(shè)備的檢修等工作，所以將電控箱布置在行走架體外內(nèi)。

保證電控箱的功能，將整個(gè)電控箱做扁平化設(shè)計(jì)，整個(gè)箱子根據(jù)行走架里的空間設(shè)計(jì)，放置在行走架體內(nèi)部。內(nèi)側(cè)留有管路的通道，通知布置在行走架體內(nèi)部，也方便對(duì)電控箱的檢修。同樣將外置電控箱所占用的空間也是節(jié)省下來(lái)了。

按照上述創(chuàng)新的布置方式，影響整機(jī)高度的操作臺(tái)取消，油箱布置轉(zhuǎn)移到現(xiàn)有本體腔體內(nèi)，電控箱布置轉(zhuǎn)移到現(xiàn)有行走架體內(nèi)部。這樣的設(shè)計(jì)方案就將影響整機(jī)高度的部件就轉(zhuǎn)移到其他位置了。同時(shí)又把本體架體和行走架體這兩個(gè)部件從原有的功能上又賦予了新的功能[8,9]。

最大程度的利用部件的特點(diǎn)和空間進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)。能夠大幅降低整機(jī)的高度。將機(jī)身高度設(shè)計(jì)完全可控制在1.2以下甚至可以做到1m以?xún)?nèi)。

具體的方案如圖4所示。

3 結(jié)論

本文研究的薄礦層連續(xù)采礦機(jī)的研制成功，既可為薄礦層綜采做開(kāi)拓巷道使用，又可以解決我國(guó)薄礦層大量的殘采及邊角區(qū)域資源無(wú)法開(kāi)采的問(wèn)題。提升的礦產(chǎn)資源回收率，對(duì)中國(guó)資源有效開(kāi)發(fā)利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，市場(chǎng)應(yīng)用前景非常好。