帶式輸送機(jī)穿風(fēng)門(mén)防風(fēng)流逆流裝置應(yīng)用

楊育波

（山西沁和能源集團(tuán)有限公司南凹寺煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048000）

南凹寺煤業(yè)井下工作面掘進(jìn)過(guò)程中，因出料運(yùn)輸系統(tǒng)需要，出料設(shè)備常布置于風(fēng)門(mén)處，需要穿過(guò)風(fēng)門(mén)墻，如果設(shè)備安裝不嚴(yán)密，會(huì)出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象，風(fēng)流調(diào)節(jié)機(jī)制受限[1-2]。特別是巖巷掘進(jìn)過(guò)程中，運(yùn)輸系統(tǒng)采用刮板輸送機(jī)出料，由于設(shè)備自身安裝嚴(yán)密性不足，造成漏風(fēng)進(jìn)一步加劇，且刮板輸送機(jī)使用中極易發(fā)生故障，維修期內(nèi)致使生產(chǎn)效率降低，維修成本急劇增加?；诼╋L(fēng)嚴(yán)重、設(shè)備固定及可變成本增加、生產(chǎn)效率受影響嚴(yán)重等問(wèn)題，對(duì)井下運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改良優(yōu)化。

1 刮板輸送機(jī)穿風(fēng)門(mén)墻弊端

1.1 降低調(diào)節(jié)風(fēng)量

南凹寺煤業(yè)采掘工作面多，通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，井下設(shè)備陳舊，風(fēng)流調(diào)節(jié)機(jī)制無(wú)法實(shí)現(xiàn)風(fēng)量?jī)?yōu)化配置，造成現(xiàn)有井下通風(fēng)系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足工作面需求風(fēng)量。作為風(fēng)流主要調(diào)整設(shè)施的風(fēng)門(mén)，由于刮板輸送機(jī)在出料過(guò)程中要穿過(guò)風(fēng)門(mén)墻，形成輸送通道，出料運(yùn)輸過(guò)程中無(wú)法保證通風(fēng)密閉性，風(fēng)量損失加劇，使得風(fēng)流調(diào)節(jié)效率進(jìn)一步降低[3]。

1.2 設(shè)備自身不足

（1）鏈條壽命縮短

設(shè)備運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致鏈條使用疲勞，磨損變形嚴(yán)重，刮板槽與鏈條匹配度降低，出料過(guò)程中小矸石易嵌入間隙中，造成鏈條緊繃卡死，進(jìn)一步縮短鏈條有效使用期限，甚至?xí)霈F(xiàn)斷鏈?zhǔn)鹿蔥4]。

（2）鏈條飄滑嚴(yán)重

溜槽槽幫經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間磨損，溜槽無(wú)法有效卡住鏈條，再加上刮板缺失，使得鏈條發(fā)生滑鏈和飄鏈。若鏈條附近有人員經(jīng)過(guò)，易導(dǎo)致人身安全事故。

（3）鏈條跳鏈頻率高

溜槽經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間磨損，其平直度不再精準(zhǔn)，在小矸石影響下，分鏈器無(wú)法保證鏈輪咬住鏈條，跳鏈頻率增多。

（4）電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷損壞

當(dāng)鏈條發(fā)生卡鏈以及溜槽夾矸事故，導(dǎo)致刮板輸送機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，若使設(shè)備強(qiáng)行高負(fù)荷運(yùn)行，或頻繁啟停設(shè)備，最終導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)燒毀。

（5）出料效率低

由于刮板輸送機(jī)設(shè)備自身特點(diǎn)，在出料時(shí)受阻力較大，且阻力與長(zhǎng)度成正比，降低運(yùn)輸系統(tǒng)整體效率。

1.3 設(shè)備運(yùn)行成本高

南凹寺煤業(yè)掘進(jìn)工作面現(xiàn)有刮板輸送機(jī)40 臺(tái)，以每套設(shè)備單價(jià)27 萬(wàn)元算，依據(jù)過(guò)往設(shè)備維修費(fèi)用臺(tái)賬資料數(shù)據(jù)，平均每年每套設(shè)備維修成本可達(dá)10.78 萬(wàn)元，約占總價(jià)40%。以第一年設(shè)備使用狀態(tài)計(jì)算，忽略由于設(shè)備檢修而發(fā)放的檢修工工資，以及自然危害對(duì)設(shè)備損壞而產(chǎn)生的維修費(fèi)用額外增加，單套設(shè)備每天需3 人輪班操作，每人工資、績(jī)效、獎(jiǎng)金等平均以每月6000 元計(jì)，單月人工支付共計(jì)1.8萬(wàn)元，即年人工支付為21.6 萬(wàn)元，單套設(shè)備第一年至少投入總費(fèi)用為59.4 萬(wàn)元。

2 風(fēng)門(mén)改造優(yōu)化

2.1 防風(fēng)流逆流裝置

防風(fēng)流逆流裝置如圖1。整套裝置由4 部分結(jié)構(gòu)組件組成，其中1、3 結(jié)構(gòu)部分分別對(duì)應(yīng)于2、4結(jié)構(gòu)部分，各為一組部件，各組對(duì)應(yīng)部分結(jié)構(gòu)相同，兩組部件一組布置于風(fēng)門(mén)墻體進(jìn)風(fēng)側(cè)，另一組布置于回風(fēng)側(cè)，整套裝置協(xié)作控制風(fēng)流逆流。

圖1 防風(fēng)流逆流裝置示意圖（m）

2.1.1 結(jié)構(gòu)部分1-3 組加工工藝

（1）主體結(jié)構(gòu)。利用50 mm×50 mm×5 mm角鋼將5 mm 厚鋼板焊接成為主體結(jié)構(gòu)，焊接完成后主體結(jié)構(gòu)尺寸為1.1 m×0.5 m×1.0 m。

（2）防逆風(fēng)結(jié)構(gòu)。防逆風(fēng)結(jié)構(gòu)采用廢舊皮帶內(nèi)襯鋼板形式，整體形狀制成扇形，扇形部分弧度參照主皮帶弧度，保證出料工藝順利進(jìn)行基礎(chǔ)上，在逆風(fēng)方向起到防逆風(fēng)作用，另一端采用夾板與螺絲固定，增強(qiáng)防逆風(fēng)整體結(jié)構(gòu)抗壓能力。

（3）夾板結(jié)構(gòu)。采用一塊0.54 m×0.02 m 開(kāi)孔鋼板與長(zhǎng)0.54 m 的DN20 鋼管焊接而成。

（4）轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)。利用DN15 鋼管撬動(dòng)主體預(yù)留孔洞及DN20 鋼管，組成轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)。

（5）托輥結(jié)構(gòu)。為便于安裝皮帶托輥，皮帶托輥卡槽焊接于距主體結(jié)構(gòu)底部0.2 m 處。

（6）固定結(jié)構(gòu)。距結(jié)構(gòu)主體底部上向0.67 m處與2 根長(zhǎng)0.5 m 短節(jié)皮帶縱梁焊接，可與主皮帶縱梁固定。便于使用0.1 m 開(kāi)孔角鋼對(duì)風(fēng)門(mén)墻上防風(fēng)流逆流裝置進(jìn)行二次固定，可將2 根開(kāi)孔角鋼布置于裝置結(jié)構(gòu)主體上部及側(cè)部。

2.1.2 結(jié)構(gòu)部分2-4 組加工工藝

防逆風(fēng)結(jié)構(gòu)：材質(zhì)僅采用廢舊皮帶進(jìn)行加工，無(wú)需鋼板內(nèi)襯。加工成型后，扇形與主皮帶弧度相匹配，切割成單段2～3 cm 長(zhǎng)的簾狀。其余結(jié)構(gòu)部分與1～3 組加工工藝相同。

2.2 帶式輸送機(jī)優(yōu)點(diǎn)

（1）運(yùn)距長(zhǎng)。帶式輸送機(jī)相較于刮板輸送機(jī)在運(yùn)距性能上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。南凹寺煤業(yè)帶式輸送機(jī)運(yùn)距最遠(yuǎn)可達(dá)2000 m 以上，并且在運(yùn)輸能力上也高于刮板輸送機(jī)。

（2）持續(xù)作業(yè)。帶式輸送機(jī)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)出料，出料過(guò)程平穩(wěn)，撒料較少，更易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能控制，提高運(yùn)輸效率。

（3）能耗少。由帶式輸送機(jī)自身特點(diǎn)，在出料過(guò)程中，上下皮帶都以托輥進(jìn)行支撐，部件間摩擦阻力較小，相較于刮板輸送機(jī)阻力可降低約20%，降低能源消耗，日常設(shè)備維護(hù)工作簡(jiǎn)單。設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)完善，有效保障帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）成本低。帶式輸送機(jī)采用的是將主皮帶直接穿過(guò)風(fēng)墻，由此可節(jié)省刮板輸送機(jī)多余設(shè)備及其附屬崗位人員費(fèi)用，且?guī)捷斔蜋C(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，機(jī)具磨損小，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低[5-6]。

2.3 主帶式輸送機(jī)運(yùn)輸工藝

南凹寺煤業(yè)3 采區(qū)運(yùn)輸下山掘進(jìn)工作面運(yùn)輸系統(tǒng)共采用5 部輸送機(jī)進(jìn)行出料，其中第3 部為刮板輸送機(jī)，運(yùn)距為60 m。依據(jù)運(yùn)輸線路布置，該刮板輸送機(jī)要穿過(guò)帶式輸送機(jī)尾部車(chē)場(chǎng)風(fēng)門(mén)墻，與后續(xù)帶式輸送機(jī)相連。第2 部設(shè)備為帶式輸送機(jī)，本次采用取締第3 部刮板輸送機(jī)方式，精簡(jiǎn)輸送機(jī)數(shù)量，以第2 部帶式輸送機(jī)直接穿過(guò)帶式輸送機(jī)尾部車(chē)場(chǎng)風(fēng)門(mén)墻，使帶式輸送機(jī)運(yùn)距達(dá)到260 m。

在該風(fēng)門(mén)墻處安裝防風(fēng)流逆流裝置，結(jié)構(gòu)部分1～3 組布置于風(fēng)門(mén)墻進(jìn)風(fēng)側(cè)，2～4 組布置于回風(fēng)側(cè)。為防止漏風(fēng)，裝置與墻體間縫隙用水泥砂漿或者填縫劑填滿(mǎn)，使風(fēng)門(mén)墻處于密閉空間。若使帶式輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，裝置與主皮帶連接時(shí)，應(yīng)預(yù)制0.5 m縱梁，輔以H 架調(diào)整膠帶通過(guò)對(duì)應(yīng)通道，使其處于平直狀態(tài)。

3 應(yīng)用效果分析

（1）優(yōu)化崗位配置

南凹寺煤業(yè)秉持著“智能化、無(wú)人化、高效化”的智能發(fā)展理念，不僅最大限度提高生產(chǎn)技術(shù)水平，還要減少無(wú)用崗位及固定崗位的設(shè)置。之前采用刮板輸送機(jī)時(shí)，需要穿風(fēng)墻運(yùn)輸，相應(yīng)增加1 個(gè)固定崗位和相關(guān)維修崗位，與礦山發(fā)展理念不符。裝置使用后，與之相關(guān)崗位均可取消，實(shí)現(xiàn)崗位精簡(jiǎn)配置。

（2）增加有效通風(fēng)量

由于南凹寺煤業(yè)初始為小煤礦，前期掘進(jìn)不規(guī)范施工，導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，風(fēng)阻大，流經(jīng)路徑曲折，各工作面風(fēng)量分配不足，風(fēng)量損失嚴(yán)重。前期通過(guò)調(diào)節(jié)主扇扇葉角度來(lái)增加總風(fēng)量，導(dǎo)致主扇風(fēng)險(xiǎn)增加。使用帶式輸送機(jī)穿過(guò)風(fēng)門(mén)墻增設(shè)防風(fēng)流逆流裝置后，提高風(fēng)流密閉性，減少風(fēng)量損失。

（3）能源消耗低

通過(guò)對(duì)刮板輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)功率消耗測(cè)定，即使維持其基本運(yùn)轉(zhuǎn)，也會(huì)消耗總功率30%以上，且消耗占比與延設(shè)距離成正比。與之相比，帶式輸送機(jī)在同等條件下消耗功率占刮板輸送機(jī)20%～30%。

（4）運(yùn)行穩(wěn)定

當(dāng)工作面遇到斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，需運(yùn)矸石，刮板輸送機(jī)穿風(fēng)門(mén)墻工藝弊端越發(fā)明顯。3采區(qū)運(yùn)輸下山掘進(jìn)工作面在2020 年3 月16 日遇上斷距3 m 以上正斷層，全巖掘進(jìn)，矸石量激增，最終導(dǎo)致刮板輸送機(jī)故障率劇增。后經(jīng)改為帶式輸送機(jī)直穿風(fēng)門(mén)墻后，運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行一直安全穩(wěn)定，工作面掘進(jìn)進(jìn)度得以保障。

（5）節(jié)約成本

與帶式輸送機(jī)比較，刮板輸送機(jī)在穿風(fēng)門(mén)墻時(shí)，要多設(shè)置一整套設(shè)備，加上相關(guān)崗位，成本投入會(huì)增加。另外，刮板輸送機(jī)機(jī)件之間磨損較大，日常維護(hù)及維修費(fèi)用較高。經(jīng)過(guò)改善后，帶式輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，崗位精簡(jiǎn)，固定成本和可變成本投入均減少。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)出料設(shè)備改裝，以及對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可行性論證，在南凹寺煤業(yè)掘進(jìn)工作面應(yīng)用且設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。運(yùn)行結(jié)果顯示設(shè)備維修成本大大降低，風(fēng)門(mén)墻密閉性良好，風(fēng)流調(diào)節(jié)效率提高，滿(mǎn)足工作面風(fēng)量要求，保障井下運(yùn)輸系統(tǒng)高效運(yùn)行，大大節(jié)約固定及可變成本，為相關(guān)礦井提供參考。