掘進機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機自動轉(zhuǎn)載連接裝置的分析與應用

武學宏

（西山煤電集團西曲礦，山西 古交 030200）

0 引言

當前，在煤礦井下掘進機的設計和制造中，掘進機只能進行直線或小角度轉(zhuǎn)動掘進的工作需要，對于大角度（40°～90°）拐彎工況掘進機自身無法完成轉(zhuǎn)動掘進，對于大角度（40°～90°）轉(zhuǎn)動時的掘進拐彎，主要是依靠人工掘進完成巷道大角度拐彎后，再把掘進機拐過去開始掘進工作。從當前的實踐應用情況來看，采用人工完成大角度拐彎巷道掘進效率非常低，工人勞動強度大。

盡管很多煤礦也設計了掘進機自行完成巷道大角度拐彎掘進施工工藝，但是實施時發(fā)現(xiàn)掘進機轉(zhuǎn)載機在大角度轉(zhuǎn)彎時根本無法完成煤炭轉(zhuǎn)載工作，主要表現(xiàn)在：第一，掘進機轉(zhuǎn)載機大角度轉(zhuǎn)彎時，與掘進機機身干涉，轉(zhuǎn)不過去；第二，轉(zhuǎn)載機大角度轉(zhuǎn)動后，轉(zhuǎn)載帶式輸送機的皮帶偏離出掘進機刮板輸送機機頭落煤區(qū)，不能與掘進機刮板輸送機完成煤炭正常轉(zhuǎn)載對接。

針對上述情況，設計一種掘進機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置，實現(xiàn)掘進機的大角度（40°～90°）掘進拐彎，同時完成掘進機刮板輸送機煤炭正常轉(zhuǎn)運是非常有意義的，該裝置在西山煤電集團西曲礦井下18406 回風順槽進行了工業(yè)性試驗[1-4]。

1 自動轉(zhuǎn)載連接裝置的設計

1.1 設計原理

掘進機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置的設計利用“拋物線中心立軸旋轉(zhuǎn)法”工作原理，設計和制造了大角度立軸錐盤座，實觀二運架萬向擺動。將上部輸送機機頭落煤拋物線垂直中心作為下部輸送機的水平良轉(zhuǎn)立軸，實現(xiàn)二部輸送機大角度完全轉(zhuǎn)載。結構上，利用顯進機機架尾部二運連接成上下左右可調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)骨，實現(xiàn)一運和二運的大角度拐彎，煤流完全順利自動轉(zhuǎn)載。

1.2 結構分析工藝流程

掘進機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置結構如圖1 所示，主要包括連接柱、立銷、帶式輸送機機架、橫架、立架、承載梁、包箍、軸、立銷等部件。

圖1 自動轉(zhuǎn)載連接裝置結構示意圖

用2 根包箍將承載梁與掘進機轉(zhuǎn)載機原連掛連接在轉(zhuǎn)載帶式輸送機機架下部，將橫架與轉(zhuǎn)載帶式輸送機機架固接；用軸將立架與橫架相鉸接；將立架底部的立銷插人承載梁前部的立孔中。承載梁前部的立孔垂直中心與掘進刮板輸送機機頭的落煤區(qū)中心點相重合。

轉(zhuǎn)載機機架可以以立銷的垂直中心線為軸線進行水平大角度旋轉(zhuǎn)，保證掘進機刮板輸送機與掘進機轉(zhuǎn)載帶式輸送機在大角度（40°～90°）相對轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)載機輸送帶不偏離出掘進機刮板輸送機機頭落煤區(qū)，掘進機刮板輸送機能夠完成煤炭正常轉(zhuǎn)載。轉(zhuǎn)載機機架可以以軸的軸線為中心作上下擺動，保證轉(zhuǎn)載機行走時隨著地面高低不平上下擺動。

1.3 裝置特點分析

掘進機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置可以有效保證溫進機刮板輸送機機頭落煤中心與二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機運行方向中心線始終保持一致，轉(zhuǎn)載機輸送帶不偏離掘進機刮板輸送機機頭落煤區(qū)。

實現(xiàn)了掘進轉(zhuǎn)載帶式輸送機在大角度掘進中能夠相對上下、左右大幅度轉(zhuǎn)動，有效解決了煤巷掘進上下坡、拐育大角度掘進難題。

順利完成掘進機刮板輸送機煤炭正常轉(zhuǎn)載，提高掘進效率和設備周轉(zhuǎn)率，避免了重復設備投入和搭接漏煤強行拐彎問題，讓高效掘進邁出新的步伐。

1.4 使用條件

適用條件為煤礦掘進機領域，是煤礦掘進機在煤礦巷道大角度拐彎的掘進中，掘進機轉(zhuǎn)載漏式輸送機與進機連掛的一種新技術和裝置；實用新型、裝置結構簡單，適用大角度（40°～90°）相對轉(zhuǎn)動：針對轉(zhuǎn)載帶式輸送機與掘進機原掛連的水平旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)卡拌的地質(zhì)變化區(qū)域適應性強；對掘進機刮板輸送機機頭落煤中心偏移的條件適應性強，保證掘進機刮板輸送機與圓進機轉(zhuǎn)載帶式輸送機在大角度掘進時，安全高效運行，順利完成掘進各項作業(yè)。

2 工業(yè)性試驗及效果分析

掘進機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置在西曲礦井下18406 回風順槽進行了工業(yè)性試驗，對自動轉(zhuǎn)載連接裝置應用前后的指標進行對比分析。

2.1 自動轉(zhuǎn)載連接裝置應用前相關指標值分析

西曲礦對低瓦斯礦井巷道開口，進行了施工統(tǒng)計。據(jù)統(tǒng)計，該礦共計開口巷道5 個，其中機掘開口4 個、炮掘開口0 個、人工風鎬開口1 個，機掘開口占比80%，人工風鎬開口占比20%。機掘開口效率，開口施工長度平均為5 m，用時3 個小班，效率為1.7 m/班，每班出勤人數(shù)為10 人。人工風鎬開口效率，開口施工長度平均為20 m，用時15 個小班，效率為1.3 m/班，每班出勤人數(shù)8 人。2021 年上半年掘進進尺為3172m，其中人工風鎬施工巷道長度為20 m，占比0.63%；炮掘長度為93 m，占比2.93%；機掘長度為3059 m，占比96.44%。

2.2 自動轉(zhuǎn)載連接裝置應用后相關指標值分析

自動轉(zhuǎn)載連接裝置經(jīng)過研究、設計、制造、地面試驗和改進后，在西山煤電集團西曲礦井下18406 回風順槽進行了工業(yè)性試驗，實現(xiàn)了掘進機大角度拐彎開口掘進機刮板輸送機與二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機的順利煤流轉(zhuǎn)載，實現(xiàn)了掘進機大角度拐彎開口截割、礦裝、運輸、轉(zhuǎn)載的同步工作。與人工風鎬開口、炮據(jù)開口和掘進機端煤開口等工藝相比，“掘進機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置”運行以來，礦井巷道開口和拐彎施工統(tǒng)計，機掘開口原來施工長度平均為5 m，用時1 個小班，同比減少2 個小班，效率為4～5 m/班，與原來機掘相比提升60%；每班出勤人數(shù)減少為6～8 人。人工風鎬開口施工長度平均為20 m，用時4 個班，減少11 個小班，效率提升90%。每次開口、拐彎成本同比下降7000 元。5 個掘進面，可節(jié)約35000 元，減少刮板輸送機、帶式輸送機設備投入費用指標35 萬元，總計節(jié)約增效38.5 萬元。

自動轉(zhuǎn)載連接裝置的應用實現(xiàn)了掘進機大角度拐彎的運煤連續(xù)性和拐彎順利，提高了掘進機大角度拐彎的工作效率和工作效果，解決了常村煤礦掘進機大角度巷道開口煤運系統(tǒng)和裝備技術的難題。該設計為今后西曲礦和西山煤電集團各礦掘進機大角度開口開創(chuàng)了新的方法、工藝和裝備，提供了經(jīng)驗和支持，具備良好的推廣應用價值。

3 結語

掘進機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置的應用可以實現(xiàn)掘進機與其機尾懸掛的煤運帶式輸送機（二運）之間的大角度（±90°）相對擺。實現(xiàn)在掘進機大角度拐彎開口時，掘進機刮板輸送機（一運）機頭落煤大部分依然能夠落在二運帶式輸送機上。滿足強度要求，提高掘進機大角度開口效率，大幅度減輕掘進機大角度拐彎時工人勞動強度。實現(xiàn)掘進機大角度拐彎一體性掘進，提高了掘進工作效率，提升了現(xiàn)場作業(yè)安全系數(shù)，減少了設備投運成本，節(jié)約增效明顯。該自動轉(zhuǎn)載連接裝置在西山煤電集團西曲礦井下18406 回風順槽進行了工業(yè)性試驗，拐彎開口技術和裝備可以減小掘進機開口抹角尺寸和抹角量，與原來機掘相比，效率提升60%，減輕工人勞動強度，增加掘進和煤礦經(jīng)濟效益。人工風鎬開口效率提升90%，可以淘汰人工風鎬開口，替代炮掘開口，提高了安全性和掘進效率，大大減輕工人的勞動強度[5-6]。