煤礦主井提煤箕斗活動罐道的應用

趙進啟

（中煤科工集團南京設計研究院有限公司，江蘇南京 210031）

0 引言

國內在用主井提煤箕斗大修周期一般為（2～3）a，現場依據實際使用情況不定期進行維修或更換，傳統箕斗的更換相對比較麻煩。目前礦井生產能力越來越大，箕斗外形尺寸及重量也越來越大，由于這些特大型箕斗（分體結構）相對于中小型箕斗（整體結構）而言，自身重量，外形尺寸均大出很多。采用傳統的箕斗存放及更換方式將不得不加大井口房（井塔）的荷載，更換前更是需要拆卸大量的鋼結構件，增加了人力、物力和時間投入，還要增加井口房內起重機械數量。因此，找出一種快捷、簡單、實用的大型箕斗更換方案，將是未來設計和建設特大型高產、高效礦井的配套技術，是礦井技術發展的前沿和方向。

以內蒙古伊泰廣聯煤化有限責任公司紅慶河礦井主井提煤系統為例，采用的50t箕斗，自重約70t，為2段分體式結構，整體高度＞21m。傳統的設計方案是把備用箕斗分段懸吊于井塔下層，增加井塔局部樓層荷載≥70t；井口套架在更換箕斗時一側方向需要拆卸高度＞15m范圍內的鋼結構件及固定罐道；需要在井塔內設置一套將箕斗從備用位置移動至井口套架附近的起重運輸裝置。這種方案增加了井塔的固定荷載，加大投資；需要拆卸大量的鋼結構件，增加了人力投入和時間；井塔內相對空間狹小，在其內部換裝倒運不方便。為解決這些問題，研究了一種快速更換大型箕斗的方案。以后不再將備用箕斗重量加于井塔；設計一種快速開門機構來打開井口套架，不再拆卸套架鋼結構件及固定罐道；備用箕斗從存放點進入井塔采用一種運輸方式，不在井塔內換裝倒運。這些技術的研究和應用將縮短箕斗更換時間、降低井塔投資，對于提高大型煤礦立井提升系統的提煤能力和運行安全可靠性有重要的經濟效益和社會效益，也更符合大型現代化礦井的需求，并具有廣泛的推廣應用價值，可以借鑒于各種提煤箕斗的應用場所。

1 設計內容和技術關鍵

（1）箕斗快速更換我們研究了一套能滿足更換要求的裝備，該裝備擬用回轉機構取代傳統的拆除固定套架部分配件的方式。研究回轉機構的動作原理、材料選擇、使重量經、安全可靠、節省工程投資，提高設備可靠性。

（2）為快速更換箕斗，設計了一套自動復位裝置，計算自動復位裝置的運動阻力，盡量減小操作力，使自動復位裝置簡單可行，便于維護，復位后罐道能自動準確定位。

（3）解決自動復位裝置與井口固定套架的緊固問題，使罐道在復雜受力情況下安全可靠。

（4）改變備用箕斗過去的存放模式，提出備用箕斗存放新概念，設計適合現代化礦井大型箕斗在更換時的運輸方法，減少箕斗更換過程中的配套設備，縮短更換時間，提高提煤效率。

（5）采用新技術、新材料和新工藝。主井井口箕斗活動罐道的應用是國內首倒在用超大型礦井大型箕斗快速更換裝置，可擴展用于各行業各種提升容器的應用場所。在材料選擇方面采用國產輕型H形鋼，在強度允許的情況下盡可能利用無縫鋼管代替圓鋼。

2 結構特征描述

主井井口箕斗活動罐道整體方案分上下2層，每層活動套架兩側對開，活動套架旋轉角度要求各90°，必要時最大可達到270°（圖1）。箕斗罐道安裝于每個活動套架上，罐道隨著活動套架轉動。罐道在活動套架上的安裝與其在主井口套架上的安裝方法完全相同，不再描述。

每個活動套架設有上、下2個鉸鏈，上鉸鏈僅受圓周力，在銷軸約束下使活動套架轉動時保持直立狀態；下鉸鏈不僅受圓周作用力，還要承受整個活動套架的重力。銷軸上裝有推力圓柱滾子軸承，使轉動靈活，定位準確、可靠。軸承選擇經過嚴格計算，銷軸用薄壁無縫鋼管和鋼板組焊而成，減輕了設備重量和工程投資。

罐道隨活動套架聯動復位時，為了準確定位，設計了一套自動復位裝置（圖2）。該裝置有2個上復位裝置、1個中間復位裝置：上復位裝置的導向銷焊接于上定位塊上，上定位塊分別焊接于兩側活動套架上；下定位塊焊接于上下端井口固定套架上，由2個帶弧形的導向槽組成。在加工、安裝誤差不是太大的情況下，該裝置可以滿足自動導向并自動復位的作用。

圖1 礦井立井提煤箕斗活動罐道

圖2 自動復位裝置

3 安裝拆卸過程及注意事項

（1）安裝時，本著“先下后上”原則，先將活動罐道套架Ⅱ固定于主井井口金屬支持結構上。拆卸時，本著“先上后下”原則，先拆活動罐道套架Ⅰ后拆活動罐道套架Ⅱ。

（2）待4扇活動套架及4根軌道安裝定位后，將定位塊Ⅰ焊接于主井井口金屬支持結構上，將定位塊Ⅱ根據圖示位置焊接于上下活動罐道套架之間，采用連續角焊縫雙面焊接，焊角高度8mm。焊后不影響焊接質量的各種缺陷。

（3）罐道Ⅰ和罐道Ⅱ安裝定位：待箕斗調試結束，正常運行后，再安裝鉸鏈總成Ⅰ和鉸鏈總成Ⅱ，為確保4扇活動套架可以在90°范圍內旋轉，安裝時必需采取可靠的工藝措施，保證每扇活動套架的2根鉸鏈銷軸在同一直線上，直線度誤差≤1mm。

（4）銷軸公稱直經加工成Ф90mm時為安裝用臨時工藝銷，Ф89mm時為最終安裝銷軸。箕斗調試結束后，利用臨時工藝銷拆掉后進一步加工成最終安裝銷軸（圖3）。

圖3 銷軸

（5）鉸鏈總成安裝后并正常運行數天，將限位鋼板按圖示位置分別焊接于主井井口金屬支持結構及4扇活動套架上。

4 結論

主井井口箕斗活動罐道屬于國內大型箕斗更換方案的一種嘗試，目前已經投入使用，并得到好評。之前沒有先例可借鑒，更沒有設計經驗，本著對工作負責的精神，建設現代化礦井的一種追求，設計出一種初樣，有望今后進一步完善。