側(cè)卸式箕斗翻矸架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉露生，謝芝明，張 帆，夏云龍，袁 佳

（中鼎國(guó)際礦山隧道建設(shè)分公司，江西 南昌 330096）

1 概況

國(guó)投塔山煤礦2#煤層資源已開(kāi)采臨近枯竭，為了煤層接續(xù)開(kāi)采，建設(shè)單位決定對(duì)下部3#～5#煤層進(jìn)行回采。副斜井原為進(jìn)風(fēng)斜井作2#煤層開(kāi)拓提升、運(yùn)輸、上下人、采用串車(chē)提升，3#～5#煤層的開(kāi)采需要對(duì)礦井風(fēng)量進(jìn)行加大，原回風(fēng)斜井無(wú)法滿足現(xiàn)有需要，故對(duì)現(xiàn)有的副斜井進(jìn)行擴(kuò)刷，形成永久通風(fēng)系統(tǒng)。副斜井設(shè)計(jì)長(zhǎng)713.2 m，坡度為24°，斷面形狀為直墻半圓拱形，掘進(jìn)斷面面積為30.78 m2。

2 問(wèn)題提出

斜井原排矸系統(tǒng)采用兩個(gè)礦車(chē)提升，由于工業(yè)廣場(chǎng)井口范圍較小受限，無(wú)法增加串車(chē)數(shù)量，同時(shí)串車(chē)提升需要掛、摘鉤，施工進(jìn)度及安全受到影響，通過(guò)項(xiàng)目主要管理人員研究決定改造成側(cè)卸式翻矸系統(tǒng)來(lái)滿足工程進(jìn)度和安全要求，由于2#煤層回采資源的枯竭，副斜井?dāng)U刷任務(wù)是整個(gè)接續(xù)工程的節(jié)點(diǎn)工程，擴(kuò)刷時(shí)間緊任務(wù)重，施工過(guò)程中最耗時(shí)間的是排矸，目前串車(chē)提升無(wú)法滿足施工要求，需要重新進(jìn)行技術(shù)改造，項(xiàng)目部工程技術(shù)人員根據(jù)進(jìn)度計(jì)算，需要選用側(cè)卸式6 m3箕斗，6m3箕斗長(zhǎng)7385mm，寬1770mm，高1840mm，軌距900 mm，才能滿足排矸要求，同時(shí)配置現(xiàn)有JK-2.5/20型號(hào)提升機(jī)，功率500 kW，長(zhǎng)35 m，高度10 m翻矸架，形成側(cè)卸式箕斗翻矸系統(tǒng)機(jī)械化作業(yè)線施工。

圖1 翻矸架安裝位置

3 翻矸架安裝與工作原理

3.1 準(zhǔn)備工作

勞動(dòng)組織采用白天長(zhǎng)班8小時(shí)制，一班10人分成3組（其中鉗工6人，電焊工3人，安裝技術(shù)負(fù)責(zé)1人），計(jì)劃共計(jì)6天完成（其中制作3天、安裝3天）。準(zhǔn)備工作的安排是：一是先由工程技術(shù)人員進(jìn)行圖紙繪制，并將制作步驟向有關(guān)人員交底；二是放線。由測(cè)量人員確定安裝中心線位置。為保證箕斗平穩(wěn)安全的運(yùn)行，防止吊道事故的發(fā)生，放線位置必須做到回風(fēng)斜井井筒中心線與提升機(jī)中心線相重合，卸矸架中心線與提升機(jī)中心線相重合；三是進(jìn)行基礎(chǔ)開(kāi)挖。

3.2 翻矸架安裝

翻矸架采用鋼結(jié)構(gòu)安裝，現(xiàn)澆底板基礎(chǔ)400mm×400 mm×500 mm （長(zhǎng)×寬×深），C30商品砼現(xiàn)澆，再安裝支架底板5，底板鋼板采用M18×450 mm高強(qiáng)度地腳螺栓固定，下梁1用槽鋼焊接固定于鋼板上，主柱2與工字鋼3焊接再用工字鋼與軌枕4焊接，其次軌枕再與主軌7焊接而成，安裝順序由井筒變坡點(diǎn)向上延伸，分部進(jìn)行間斷點(diǎn)焊，等找正無(wú)誤后再進(jìn)行滿焊，同時(shí)將加固連接件9，斜撐11，筋板8等一同焊接而成，箕斗在地面制作，曲軌先點(diǎn)焊，將箕斗吊裝到卸矸架上，牽引卸矸位置達(dá)到卸載角度30°時(shí)，將曲軌滿焊。上梁工字鋼機(jī)械吊裝后，焊接固定軌道，安裝材料均滿焊連接，箕斗在地面制作一次吊裝上卸矸架，曲軌先點(diǎn)焊，再試箕斗達(dá)到卸載角度30°時(shí)滿焊。箕斗制作結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

3.3 工作原理及結(jié)構(gòu)形式

箕斗提升至井口，當(dāng)其進(jìn)入翻矸架時(shí)，牽引速度0.75 m/s進(jìn)入曲軌，箕斗牽引框架上的導(dǎo)向輪就沿導(dǎo)向架上的斜面上升，隨著提升機(jī)牽引曲軌將箕斗右側(cè)的導(dǎo)向輪向上移動(dòng)，同時(shí)箕斗箱右側(cè)抬高左側(cè)卸矸門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟，形成向左傾斜30°，使箕斗內(nèi)的矸石靠自重滑落，完成卸矸的動(dòng)作。提升機(jī)安全開(kāi)關(guān)放在反向位置，提升機(jī)以0.5 m/s速度下放，當(dāng)箕斗在自重作用下,曲軌導(dǎo)向輪下移，左側(cè)卸矸門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，再以5 m/s速度下放進(jìn)入正常運(yùn)行軌道，直至放入井筒內(nèi)裝矸位置。翻矸架采用框架鋼結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行制作，在曲軌上設(shè)置限位開(kāi)關(guān)作為過(guò)卷保護(hù)裝置，為防止跑車(chē)，箕斗與鋼絲繩的連接采用具有防脫的保險(xiǎn)插銷(xiāo)。

3.4 排矸

工作面矸石采用ZWY-220挖斗裝巖機(jī)挖裝,配合6 m3箕斗裝運(yùn)。軌道利用現(xiàn)有30 kg/m。地面采用廈工953Ⅲ裝載機(jī)配合翻斗式運(yùn)輸車(chē)轉(zhuǎn)載矸石至永久卸矸場(chǎng)。排矸線路：工作面→挖斗裝載機(jī)→斜井（箕斗）→卸矸平臺(tái)→地面臨時(shí)堆矸場(chǎng)→裝載機(jī)→翻斗車(chē)→永久矸石場(chǎng)。

圖2 箕斗翻矸

表1 翻矸架材料計(jì)劃

4 結(jié)語(yǔ)

側(cè)卸式翻矸架制作與安裝實(shí)際4天完成，其中2天制作，2天安裝，提前2天完成工程。該機(jī)械化配套設(shè)施的作業(yè)線投入使用后大大縮減了成本支出。與前卸式翻矸系統(tǒng)相比,它在實(shí)際應(yīng)用中具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約材料，翻矸距離短，可靠穩(wěn)定,適用性好，可加快工程進(jìn)度，無(wú)需摘鉤，掛鉤，井下下放噴漿材料方便，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為企業(yè)增加了經(jīng)濟(jì)效益，值得應(yīng)用與推廣。