濾煤翻卡裝置在采煤工作面的研制與應用

2021-03-13 03:03:18高寶安高家旺

山東煤炭科技 2021年2期

高寶安高家旺馬濤

（棗莊大興礦業有限責任公司，山東棗莊 277319）

1 概況

棗莊大興礦業有限責任公司地質條件是國內煤礦開采中極少見的，“三軟”煤層，粉狀，煤層平均傾角：≤30°。綜采工作面三機配套，選用ZPY4800/14/28QS 液壓支架，MG170/410-WD 型雙滾筒采煤機，SGZ630/264 刮板輸送機。

工作面受地質因素影響，俯斜開采，材料道地質標高高于運輸巷標高，由于頂板賦存裂隙水，生產期間，老塘頂板垮落后，裂隙水從老塘側溢出流入人行道，順著人行道流向機頭方向，水流沖帶著大量煤渣源源不斷地涌入運輸巷水溝和潛水泵周圍，煤渣清挖稍有不及時就會堵塞潛水泵護罩，造成工作面順槽溜子運輸原煤含水量大，轉載皮帶上山運輸期間大量的含水原煤從皮帶上滑落至機尾，造成機尾“淤死”，嚴重時甚至將底皮帶淤埋10多米遠，大量的含水淤煤只有等待工作面運輸干煤后混裝一起才能運走，嚴重地制約著工作面的安全生產。經過數日觀察、分析，自制加工出一種濾煤翻卡裝置，投入使用后，達到了理想的效果，被一線職工親切稱為“機器人”。

2 工作面地質條件

2北301 工作面傾向長度50～138 m，平均94 m，傾角平均為30°，煤層厚度平均4.4 m，以黑色亮煤、鏡煤為主，煤層有滑面，顯魚鱗薄片狀；工作面局部受火成巖侵蝕。現開采一分層，俯采，采高2.2 m，工作面采空區采用全部垮落法管理頂板。工作面水文情況簡單，主要受上覆砂巖含水層影響，在推采過程中，采空區頂板垮落，頂板裂隙水從38#～43#架老塘側滲出，最大涌水量達8 m3/h，涌水沿人行道流淌到運輸巷溜子尾，而且帶有大量的煤渣涌入。故在溜子尾向外5 m 處安裝1 臺BQS30-80-18.5/N潛水排沙電泵，敷設Φ108 mm 高壓膠管到北翼采區外環水倉，每班安排1 人專門負責排水和清挖水溝、潛水泵周圍的淤煤工作。由于疏放水溝長度較短，在水溝中又用錨網和塑料網設置了二級過濾。生產期間，清淤人員要長時間站在水溝里不停地用鏟子清挖淤煤，稍有空閑水溝里淤煤就會堵塞潛水泵葉輪，造成潛水泵不能正常排水，水位很快就會淹沒溜子尾。當工作面出煤時，原煤被水浸泡。為了控制順槽溜子和原煤少帶水，工作面溜子只有點動啟動，將原煤堆積在順槽溜子尾部（堆積量不能多，多了工作面溜子就會“喝回頭煤”），再聯系啟動順槽溜子，以此類推，運輸過程中造成工作面溜子、順槽溜子、順槽皮帶頻繁的帶載啟動，浪費電能，損壞設備，影響生產。

3 濾煤翻卡裝置的設計

（1）順槽巷道水溝及支護結構

2北301 下順槽巷道寬度3.4 m，高2.8 m，單體支柱配合1.2 m 鉸接頂梁平行巷道支設，30 m 內支設三排，30 m 以外支設兩排，柱距1.2 m。因頂板傾角較大，上部肩窩必須使用方木在超前棚上打木垛護頂。下幫寬度0.8 m，設臨時水溝，寬0.6 m，深0.6 m，全煤。

（2）濾煤翻卡裝置結構

① 根據工作面支架壓力、單體支柱間距、水溝寬度和深度，濾煤斗選用63 mm×35 mm×800 mm伸縮式液壓缸，外形尺寸800 mm×500 mm×500 mm，自制加工翻卡滑道、導向輪，選用FHS125/31.5型單片閥、Φ10 m×15 m/35 MPa 高壓膠管、Φ10 mm 高壓直通、Φ12.5-6×19 鋼絲繩10 m 及繩卡4 個。

② 選用L75×6 mm 角鐵800 mm×500 mm 加工濾煤斗U 型框架，選用50 mm×8 mm 帶鐵作為框架橫撐，選用Φ50 mm×800 mm 圓鋼作滑道，在兩個滑道起點前各焊1 個加強筋，選用3 根退役的錨索鉆桿捆綁式焊接在一起，在其兩端焊接自制加工的滑輪，選用退役的阻燃皮帶內側濾網，選用4 mm×360 mm葫蘆鏈卡在濾煤斗的一側作為閉鎖，選用2 mm×2 mm 菱形塑料網作外側濾網，如圖1。

圖1 U 型濾煤斗

（3）翻卡裝置附件

選用δ10 鋼板240 mm×160 mm 的 1 塊，選用50 mm×8 mm 帶鐵加工單片閥固定架，固定架背面焊接與單體活柱連接的卡纜；選用δ16 鋼板340 mm×180 mm 加工單體支柱底座，在鋼板的一端焊接Φ120 mm×20 mmO 型圈，便于放置單體支柱，在鋼板的另一端焊接U 型口，安裝固定伸縮式液壓缸的底部，選用Φ75 mm、Φ125 mm 鋼管加工液壓缸與支柱固定的連體卡纜。

（4）連接及使用

① 清挖水溝長度10 m，將潛水泵放到水溝的末端，一是便于潛水泵和翻卡裝置安裝及使用操作，二是延長水溝離開工作面溜子頭，降低積水高度，避免積水流淌到刮板機尾侵濕原煤，再將濾煤翻卡裝置放在潛水泵的前邊過濾浮煤。

② 在運輸巷人行道支護的空間中，專門支設1棵支柱將液壓缸的底座壓住，在液壓缸與單體支柱的中間位置用連體卡纜分別固定，將單片閥固定在旁邊的單體活柱上，高度1.3 m 便于操作。

③ 用2 根Φ10 mm×15 m 高壓膠管分別從端頭支架高壓閥和回液管連接到單片閥進液端，用2根Φ10 mm×5 m 高壓膠管分別從單片閥的出液端連接到伸縮式液壓缸進、出端。

④ 在翻卡裝置和伸縮式液壓缸的正上方錨網上各掛1 個導向輪，用3 分鋼絲繩從2 個導向輪中穿過，鋼絲繩一端與翻卡裝置橫桿固定鼻用繩卡固定，鋼絲繩的另一端與伸縮式液壓缸孔用繩卡固定，翻卡裝置與液壓缸的鋼絲繩應保持適當受力，確保翻卡裝置不留余繩。在放置翻卡裝置側面的兩棵支柱間固定1 根Φ20 mm 螺紋連鎖拉桿，用于翻卡裝置的支點。

⑤ 操作單片閥柄將伸縮式液壓缸伸出800 mm，濾煤裝置放在潛水泵前面水溝里，啟動潛水泵排水。水流經過濾煤斗的過濾，很快將水溝里的積水排出，溢煤被阻擋在濾煤斗里。待溢煤積滿后，看護人員操作單片閥柄，伸縮式液壓缸縮回，濾煤裝置被提起，液壓缸達到600 mm 時，濾煤裝置已超過翻卡裝置的支點，將操作閥手柄回到零位，伸縮缸停止，看護人員拉動濾煤裝置的閉鎖鏈，濾煤裝置從水平位置側翻120°，濾煤斗里的溢煤一部分翻卡在刮板機中，一部分沉積在濾煤斗底部的夾角里。此時，操作手柄使液壓缸伸出，濾煤裝置從120°繼續側翻160°將溢煤全部卡到運輸溜子中，操作手柄使液壓缸縮回，濾煤斗提起超過600 mm時，操作手柄使液壓缸伸出，將濾煤斗再重新放進水溝里，將閉鎖鏈閉鎖，以此類推，如圖2。