綜采工作面“三機(jī)搭接”優(yōu)化設(shè)計(jì)

王洪濤 賈國憲

摘 要：綜采工作面的“三機(jī)搭接”是液壓端頭支架、刮板輸送機(jī)機(jī)頭和轉(zhuǎn)載機(jī)組成的刨煤機(jī)機(jī)頭部通過機(jī)頭部底座連接在一起共同推進(jìn)，配套的刨煤機(jī)是鐵法煤業(yè)集團(tuán)引進(jìn)的第四套刨煤機(jī)組，通過在刨煤機(jī)底座上增加回轉(zhuǎn)底座較好的解決了推移過程中的別卡現(xiàn)象，為今后設(shè)備配套提供了解決思路。

關(guān)鍵詞：三機(jī)配套；設(shè)備選擇；配套關(guān)系；優(yōu)選方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.074

1 概述

綜采工作面的“三機(jī)搭接”是液壓端頭支架、刮板輸送機(jī)機(jī)頭和轉(zhuǎn)載機(jī)組成的刨煤機(jī)機(jī)頭部通過機(jī)頭部底座連接在一起共同推進(jìn)。綜采工作面“三機(jī)搭接”包括生產(chǎn)能力的配套和安裝結(jié)構(gòu)的搭接結(jié)構(gòu)配套兩方面的內(nèi)容。生產(chǎn)能力的配套相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單；而安裝結(jié)構(gòu)的搭接配和對(duì)于采煤工作面的正常生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。綜采工作面“三機(jī)搭接”的安裝結(jié)構(gòu)方面的配合就是要確定工作面刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、液壓支架幾何關(guān)系，也就是要確定他們的搭配尺寸，以使三機(jī)設(shè)備的整體推進(jìn)效能達(dá)到最佳。

以往工作面液壓支架在向前推進(jìn)時(shí)，容易造成運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭底盤支座銷軸因承載過大彎曲現(xiàn)象，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)觀察和測(cè)繪，通過將固定支座改為旋轉(zhuǎn)底座的辦法較好的解決了該問題。

2 采煤工作面“三機(jī)搭接”配套的幾何參數(shù)

采煤工作面“三機(jī)搭接”配套的幾何參數(shù)主要有：工作面端頭支架推進(jìn)行程 S、運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭部擺角θ、位組件機(jī)頭抬高量H、中心偏移量ξ。“三機(jī)搭接”配套的幾何參數(shù)的相互關(guān)系見圖1：

2.1 工作面端頭支架推移行程

對(duì)于薄煤層刨煤機(jī)綜采工作面，機(jī)頭部底座是刨煤機(jī)的機(jī)頭部輸送機(jī)機(jī)頭轉(zhuǎn)載機(jī)等連接在機(jī)頭底座上；刨煤綜采工作面推進(jìn)時(shí)由端頭支架推移千斤頂按最大行程進(jìn)行推進(jìn)移動(dòng)，采煤高度主要取決于煤層厚度、采煤工人舒適而合理的采煤空間、煤礦相關(guān)的權(quán)威性文件規(guī)定的合理采放比要求以及煤層賦存的地質(zhì)條件。綜采刨煤工作面的采煤高度的選取一般不宜選的太薄，采高太薄會(huì)使工作空間太小難以維護(hù)，給設(shè)備管理和安全管理帶來困難。綜采刨煤工作面應(yīng)當(dāng)在保證合理采放比的要求下滿足采煤工人的舒適而合理，再進(jìn)一步確定合理的推移行程。刨煤工作面端頭支架推移千斤頂行程900mm。

2.2 運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭部擺角

工作面（機(jī)頭部）刮板輸送機(jī)的中部槽槽板倒機(jī)頭部中心。由于機(jī)頭部整體推進(jìn)時(shí)輸送機(jī)本身推進(jìn)后形成一個(gè)擺角，機(jī)頭部底座與輸送機(jī)機(jī)頭連接銷將憋卡，也就是說要選取較大推進(jìn)量推進(jìn)時(shí)機(jī)頭與底座銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)力也就越大。

2.3 刨煤機(jī)機(jī)頭部底座旋轉(zhuǎn)軸座結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

刨煤機(jī)機(jī)頭部底座推移到極限位置時(shí)，旋轉(zhuǎn)底座上的圓盤、座套、壓板等使得刨煤機(jī)機(jī)頭部底座形成能旋轉(zhuǎn)一定角度的機(jī)構(gòu)。原刨煤機(jī)機(jī)頭部底座，是一個(gè)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的固定底座使工作面適應(yīng)性較差，不利于端頭底板三角區(qū)大距離推進(jìn)，使推移刮板輸送機(jī)時(shí)機(jī)頭部的推移憋卡不順暢。刨煤機(jī)機(jī)頭部底座經(jīng)改進(jìn)后增加了圓盤、壓板、旋轉(zhuǎn)機(jī)頭架，適應(yīng)增大推進(jìn)距離，以提高刨煤機(jī)的推進(jìn)性能。如圖2。

在旋轉(zhuǎn)機(jī)頭架周圍增加了三個(gè)浮動(dòng)壓塊，這三個(gè)壓塊有效控制了旋轉(zhuǎn)機(jī)頭架的活動(dòng)量。使得這個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)既能在推進(jìn)的過程中靈活旋轉(zhuǎn)，又有效限制了它的活動(dòng)范圍，恰到好處地解決推進(jìn)憋卡不順暢的問題，提高了采煤效率。

2.4 定位組件抬高量

這個(gè)定位組件向上抬起一定高度，避免了由于運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾串動(dòng)造成機(jī)頭部與轉(zhuǎn)載機(jī)的干涉問題。在刨煤工作面正常刨煤的過程中，機(jī)頭部組件推進(jìn)時(shí)由于高度差容易與轉(zhuǎn)載機(jī)干涉，定位組件的底面倒機(jī)頭架底板面距離。端面距的大小對(duì)工作時(shí)的回轉(zhuǎn)機(jī)頭架推進(jìn)和旋轉(zhuǎn)起著至關(guān)重要的作用，抬高過小極易造成機(jī)頭串動(dòng)時(shí)與轉(zhuǎn)載機(jī)干涉現(xiàn)象，也有可能使機(jī)架干涉或推移不順暢，造成機(jī)頭架的損壞。

2.5 中心偏移量

定位組件中心位置向轉(zhuǎn)載機(jī)中心線方向偏移100mm，解決運(yùn)輸機(jī)落煤“舔貨”問題。在刨煤機(jī)正常運(yùn)行的過程中，為了保證刨煤機(jī)刨頭割不到刮板輸送機(jī)的鏟煤板，必須保證刨煤機(jī)的煤壁對(duì)側(cè)的最外沿的刨齒尖與刮板輸送機(jī)的鏟煤板邊緣有一定的間距，這個(gè)間距被稱為鏟板間距。鏟板間距過大不利于鏟煤板裝煤，給正常生產(chǎn)增加難度；鏟板間距過小會(huì)使刨煤機(jī)頭割打鏟煤板，造成刨煤機(jī)的損壞。一般鏟板間距的取值范圍。合理選擇鏟板間距應(yīng)根據(jù)煤層的軟硬程度和煤層底板的起伏狀況等綜合地質(zhì)條件來確定。

3 “三機(jī)搭配”出現(xiàn)問題的解決實(shí)例

通過以上分析，逐步找出了我公司小青礦及山西鑫巖煤礦生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的工作面“三機(jī)搭接” 問題的原因：刨煤機(jī)機(jī)頭整體推進(jìn)時(shí)，由于機(jī)頭位置推進(jìn)時(shí)，水平方向出現(xiàn)有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，而底座是銷軸硬鏈接不能隨其轉(zhuǎn)動(dòng)致使設(shè)備別卡導(dǎo)致設(shè)備損壞的事故。為了解決此問題，我們重新定做機(jī)頭底座鏈接的機(jī)頭座，使其能旋轉(zhuǎn)一定角度，起到了良好的效果。

近期大興礦南五901工作面的“三機(jī)搭接”也采用了這種連接方式，地面試驗(yàn)效果良好。

4 總結(jié)

在煤礦生產(chǎn)實(shí)際工作中，如何做到“三機(jī)搭接”配套的先進(jìn)合理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及幾何學(xué)、地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、采礦學(xué)、機(jī)電等多門學(xué)科，同時(shí)又是提高礦井綜采工作面生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的前提。目前的“三機(jī)搭接”配套新型設(shè)計(jì)還是以“經(jīng)驗(yàn)類比”為主，雖然基本上能夠滿足生產(chǎn)需要，但在某些環(huán)節(jié)上還存在著嚴(yán)重的不合理現(xiàn)象。工作面“三機(jī)搭接”的配套關(guān)系不是唯一的。也就是說，刨煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)的完全協(xié)調(diào)搭接可以有效改善推進(jìn)性能、能力以及幾何尺寸吻合。高產(chǎn)高效綜采工作面的“三機(jī)搭接”新型應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，因地制宜，根據(jù)本礦井煤層的開采條件，選用合理的搭接形式。

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作者簡(jiǎn)介：王洪濤（1971-），男，遼寧調(diào)兵山人，工程師，從事煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)工作。