直角轉盤一體刮板機在山西新元公司的應用

陳小剛

（世紀萬安科技（北京）有限公司，北京 100029）

1 概述

綜采工作面的煤炭一般是通過工作面刮板輸送機和轉載機運送到順槽膠帶輸送機上，這種傳統的運輸方式存在很多問題，如轉載過程中帶回煤、進風端頭刮板輸送機占用空間大、采煤機采進風端頭煤時需要加大臥底量、交叉側卸式刮板輸送與轉載機上下鏈交叉（如雜物卡鏈等）、不利于進風端頭超前支護等等。

針對上述問題，國內外專家學者一直在探討采用90°拐彎刮板輸送機取代工作面刮板輸送機和轉載機：烏克蘭頓涅茨煤炭科學研究院的研究員A.Γ.列文為了提高里溫斯基H10煤層西部第二個工作面的回采效率,在1994年采用了新型900拐彎刮板輸送機，取得了良好成果；煤科總院太原分院崔希賢對SGD420/30型900轉彎刮板輸送機的地面整機性能測試結果進行了分析；河南省煤研所劉英華、周中平、劉鳴放認為90°拐彎刮板輸送機具有研究、推廣價值，有著廣闊的發展前景。

SZD1000/1710直角轉盤一體機由陽煤集團與德國HB布朗公司于2017年6月合作研發制造。該產品突破了刮板機直角轉彎輸送、雙面溜槽和單鏈沙克鏈輪等關鍵技術，填補了國內高端刮板機應用的技術空白，屬國內首創。集綜采工作面輸送、轉載、破碎功能于一體，通過轉盤原理應用，實現刮板單鏈輸送、90°轉彎，將輸送的煤炭經過轉載機和破碎機直接轉移到順槽膠帶輸送機。

山西陽煤集團率先在新元公司3207綜采工作面推廣使用了國內煤炭行業首部SZD1000/1710型直角轉盤一體機，大幅提升了生產效益，推動企業安全高效創新發展。

2 直角刮板機的應用

2.1 綜采工作面設備布置方式和生產工藝

山西新元煤炭有限責任公司位于山西省晉中市壽陽縣朝陽鎮草溝村，生產能力3 Mt/a，采用斜井開拓方式和長壁式綜合機械化采煤方法，無軌膠輪車輔助運輸。礦井井田面積136.77 km2，可采煤層為3#、9#、15#煤層，目前開采3#、9#煤層。3207綜采工作面位于一水平，開采3#煤層，地面標高1066.5～1135.9 m，工作面標高484.4～562.0 m，埋藏深度518.5～637.9 m。傾斜長1816 m，工作面長267.4 m，平均煤厚2.73 m，可采儲量1.57 Mt/a。采用傾斜長壁后退式綜合機械自動化采煤方法，全部垮落法處理采空區，MG400/930型雙滾筒采煤機割煤裝煤，液壓支架維護頂板，使用ZY8000-18/37D掩護式液壓支架171架，ZYG8000-18/37D掩護式過渡液壓支架2架，ZYT8000-18/37D掩護式端頭液壓支架3架，ZZG10000/22/37DA沿空留巷特殊支架6架，ZZC 8300/22/35型充填支架2架；由SZD1000/1710工轉破一體機將煤自動送入SSJ-1200/4×250帶式輸送機將煤運至煤倉。

3207綜采工作面采用“三進一回”、“Y”型通風系統方式供風。采用“三·八”制作業方式，即每日由兩個生產班生產，一個檢修班檢修。循環方式為淺截深多刀循環方式，截深為0.8 m/刀，每班3刀（班進度2.4 m）。勞動組織形式：追機平行作業。多工種不同工作地點，同一時間作業。綜采工作面采用自動化控制，通過安置在設備列車上的順槽監控中心和配套的監控設備和相關通信網絡系統實現。運煤方式為工作面工轉破一體機→進風順槽膠帶輸送機,簡化了運輸方式，減少了一部傳統綜采工作面的裝載機。

設備布置見圖1。

圖1 綜采工作面設備布置

圖2 綜采工作面設備布置效果

2.2 直角刮板機的基本參數

SZD1000/1710型工轉破一體機基本參數，見表1。

表1 SZD1000/1710型一體機性能參數

通過工作面配套設備中采煤機落裝煤能力、生產能力、順槽帶式輸送機運輸能力的比較，運輸能力的大小依次排序為：帶式輸送機（輸送能力3500 t/h）＞工轉破一體機（破碎能力3000 t/h、輸送能力2200 t/h）＞采煤機（生產能力400 t/h）。破碎能力和運輸能力能滿足綜采工作面的使用要求。

2.3 直角刮板機的特點

與傳統刮板輸送機和裝載機組成的運輸系統相比，其優勢主要有：

（1）將工作面刮板輸送與轉載機設計為一體。與傳統工作模式相比，在工作溜機頭減少了一套驅動裝置，不僅減化了設備配套，減少了故障點，節約了原轉載機司機電動機動力能耗，減少了原轉載機司機崗位配置，而且增加了該位置的通風斷面。

（2）在原工作面刮板運輸機頭的地方，設計為直角轉盤機構，用直角轉盤機構將工作面刮板輸送與轉載機結合在一起，使工作面刮板輸送與轉載機達到同步運行的效果，便于生產管理，避免了傳統交叉側卸式刮板輸送與轉載機上下鏈交叉的問題（如雜物卡鏈等）。

（3）采用轉盤式導向和單鏈輸送結構，實現了刮板連續直角變向運動，保證了煤流能夠順利轉彎，利用轉載機機頭卸煤，有效地降低煤炭運輸過程中底鏈回煤現象，保證了刮板運輸機運行可靠性。

圖3 轉盤部分

（4）普通刮板運輸機機頭變線增高，造成采煤機臥底量增加300～400 mm，裝煤效果不好；一體機優化了刮板運輸機與采煤機的配合，進風口端頭變線部分較低，采煤機臥底量較少，裝煤效果好。

（5）減少了工作面刮板運輸機與裝載機搭接機構，減少了煤塵的產生，凈化了空氣，改善了作業環境。

（6）采用可翻轉使用的雙面組合式中部槽并加底檔板結構，當中部槽中板磨損嚴重時，可以把中部槽翻轉安裝，延長了使用壽命。

圖4 雙面組合式中部槽

（7）將鏈輪齒排設計為可拆卸式，外齒磨損嚴重時，可以直接更換齒排，操作方便，降低了使用和維修成本，延長了鏈輪使用壽命。

圖5 機頭驅動鏈輪

（8）其它工作面因機頭驅動部分須配備3架端頭支架和2架過渡支架，一體機因機頭無驅動部分，所以端頭支架沒有特殊要求，與中間架規格相同。減少傳統刮板運輸機的機頭結構空間，有利于工作面端頭部位的頂板管理，安全環境得以提升。

（9）端頭對進風口高度沒有特別要求（轉盤處擋煤板高度1.3 m），普通刮板運輸機必須保證進風口高度2.5 m以上，才能滿足設備需求。

3 應用效果和改進建議

3.1 應用效果

3207綜采工作面于2017年11月22日初采，2019年2月5日進入末采期，2019年4月10日末采完畢，現設備已回收上井。其間出現地質構造11個斷層，4個異常采區，4個陷落柱。累計產煤1.5 Mt，最高月產0.36 Mt，日輸送量15000 t/d，最大輸送量達到40000 t/d。直角轉盤一體機產品優勢明顯，取得了較高的經濟效益。

2018年11月11日，中國煤炭工業協會組織相關單位在太原舉辦國內首臺SZD1000/1710轉盤式工、轉、破一體機產品觀摩及技術交流會。中國煤炭工業協會領導、中國工程院院士王國法及國內重點煤炭集團代表100多人在新元公司井下觀摩了產品運行情況，就該產品技術優勢、發展前景等進行了研討交流。認為該產品突破了刮板機直角轉彎輸送、雙面溜槽和單鏈沙克鏈輪等關鍵技術，填補了國內高端刮板機應用的技術空白，屬國內首創。

3.2 改進建議

直角轉盤一體機的優勢明顯，新元公司在使用中，不斷總結，感覺但仍存在改進空間，主要有以下幾點：

（1）破碎機部位沒有專用的滑靴及抬高裝置，牽引時有鉆地現象，對設備牽引帶來不便，也容易在破碎機前部出現浮煤堆積的狀況，增加了人工清理浮煤的勞動強度。建議增加一套類似普通轉載機的自移抬高裝置。

（2）凹凸槽長度為1.5 m，變線急促，中底板磨損嚴重，建議加長長度。

（3）溜槽側面底槽觀察孔數量不足，而且觀察孔小容易被浮煤堵塞，發生斷底鏈事故時尋找故障點費時費力。建議中部槽側面觀察孔增大，除開口槽外，每節中部槽設置一個底部槽觀察孔。

（4）開口槽的檢查口尺寸小（寬400 mm），在處理斷鏈時，刮板不容易進出檢查口，為斷鏈事故的處理帶來一定的困難。建議開口槽開口寬度增大，便于接鏈時刮板的安裝，同時，行人側拆裝不方便，建議改為煤幫側拆裝。

4 結語

直角轉盤一體機在新元公司的成功使用，發揮了產品技術優勢，取得了很好的經濟效益和社會效益。通過總結使用情況，提出改進建議，為直角轉盤一體機的推廣使用、貫徹落實“中國制造2025”強國戰略及國家煤炭工業發展“十三五”規劃要求，促進煤炭行業煤機裝備高端化、智能化、國際化發展產生積極的作用。