快速處置型漏煤斗設計與研究

金世明

(國能神東煤炭集團有限責任公司石圪臺煤礦，陜西 榆林 719315)

0 引言

煤礦的煤炭運輸系統大多采用帶式輸送機，從連續采煤機掘進工作面(以下簡稱連掘工作面)、綜采工作面至順槽膠帶機、集中運輸膠帶機、主運輸膠帶機，從井下將煤炭運輸至地面通常需要經過多條膠帶機的搭接和連續運輸，無論是垂直搭接、平行搭接、還是其他搭接方式，膠帶機與膠帶機的搭接點通常會使用漏煤斗進行轉載。

漏煤斗在使用過程中，會經常性的出現因大塊矸石和大塊煤、煤泥和巖泥的堆積引起的漏煤斗卡堵，為了安全有效地盡快處理漏煤斗的卡堵，往往需要停止搭接點處的上部膠帶機和下部膠帶機，再由人員通過使用大錘、撬杠等工具進行人工疏通卡堵，甚至需要采取安全保護措施后進入漏煤斗內處理，通常為了保障作業人員的安全，往往需要1人監護1人處理，延長了處理時間，降低了處理效率，影響了系統運輸和所服務綜采工作面、連掘工作面的正常生產，如果是主運輸系統還將影響全礦井的正常生產。同時，對開展膠帶機的減人增效造成了極大影響。

為此，需要設計一種便于操作，縮短處置時間甚至是不停機就可以處理的漏煤斗，在減少對煤礦正常生產甚或不影響正常生產的前提下，安全快捷地處理漏煤斗卡堵。

1 設計研究思路

在分析經常出現的漏煤斗卡堵類型和對應的處理方式的基礎上，以減少處理難度、提高處理過程安全系數、減少處理人次、降低處理人員的勞動強度為目的，在不需要停止膠帶機運行的前提下完成漏煤斗卡堵的快速處理。

1.1 常見的卡堵類型

結合現場實際的使用情況，漏煤斗一般會使用鋼材組合焊接而成，其中會有鋼板作為接煤板使用，為了減少落料對膠帶機帶面的沖擊損傷，通常會將接煤板設計制作成有一定傾斜角度作為緩沖。在漏煤斗發生卡堵時，總結為3種類型的卡堵，并給出對應的處置方法，以便在設計研究快速處置型漏煤斗時提出解決辦法。

1.1.1 第1種類型的卡堵

因為大塊煤和大塊矸石的堆積卡堵，此種卡堵基本是因為綜采工作面或者連掘工作面的頂板比較破碎，支護難度大，支護不到位后發生局部的漏頂，產生的大塊矸石會連續性的在膠帶機上運輸，遇到漏煤斗時會出現一塊體積較大或者長寬高等尺寸較大的矸石直接將漏煤斗全部卡堵，這種情況在有片狀矸石時最為常見；還有多塊體積相對較大的矸石連續堆積在漏煤斗內，形成相互擠壓作用后造成漏煤斗的卡堵，這種情況多見于運輸大量中等大小的塊狀矸石或煤時。處理時，需要人員進入或使用撬杠、大錘等將大塊矸石或煤進行破碎，再慢慢進行疏導，直至卡堵處理完畢，處理難度較大，處理時間較長，處理過程較危險，需要采取一些安全技術措施。

1.1.2 第2種類型的卡堵

因為體積中等的塊狀矸石和煤在漏斗內形成小范圍堆積卡堵，此時漏煤斗內還有部分空間和縫隙，不會造成完全的卡堵，當貨量不大時可以繼續漏下貨物，此時膠帶機上運輸的小塊正常體積的煤塊或者末煤會在通過堆積縫隙的過程中逐漸將縫隙填滿，造成漏煤斗的完全卡堵。處理此種類型卡堵時，通常會使用水管將小塊狀矸石或煤、末煤等沖走后，再使用其他工具將體積稍大的卡堵物進行清理，直至將全部卡堵物清理完畢，處理難度較第1種相對簡單，但因為需要水的沖洗，會影響煤質發熱指標，沖下的煤泥水還會給漏煤斗區域的衛生清理造成影響，同時在處理的過程中需要沖洗和疏通交替，處理時間比較長。

1.1.3 第3種類型的卡堵

因為綜采工作面或連掘工作面受地質條件的影響，出現大量的截割矸石情況，此時會產生大量的巖粉，巖粉的比重較煤要大，而且當巖粉遇到水后會增加粘度，在漏煤斗內不斷的附著積累，逐漸造成漏煤斗的過煤空間越來越小，直至漏煤斗完全卡堵。處理此類卡堵通常采用水沖洗法，需要高壓大流量沖洗水管不斷進行沖洗，直至漏煤斗被疏通，處理該類卡堵的危險系數最小，但需要大量的沖洗水，需要非常長的處理時間，而且會受到水量和水壓的因素綜合影響處理效率。

1.2 漏斗卡堵處理思路

根據漏煤斗的3種卡堵類型、處理方式和處理過程，在處理漏煤斗卡堵時，只需要按照已有的卡堵情況進行局部的疏通，使卡堵后有足夠的空間逐漸將卡堵的矸石或煤順著漏斗方向依靠自重漏出后，慢慢形成更大的空間，即可實現完全的暢通，因此需要以一種更加安全、更加方便快捷的方式擴大漏煤斗的已有空間，即可快速地將卡堵的漏煤斗疏通，實現快速處置漏煤斗卡堵的目的。可以使用一套液壓系統控制的、將漏煤斗空間擴大的方式來進行設計。

2 快速處置型漏煤斗

需要根據漏煤斗的設計制造加工方式進行施工難度最低、最利于實現的快速處置型漏煤斗的設計。通常漏煤斗會采用焊接的方式形成固定式的漏斗，想要擴大漏煤斗的空間就需要對漏煤斗進行改造，如果大量改動漏煤斗會使漏煤斗的強度降低，所以需要一種不影響漏煤斗正常強度，又能實現漏斗空間調節的方案。

2.1 設計研究方案

以最難處理的溜煤眼下方安裝的漏煤斗為例，為了保證處理人員的安全，不發生潰倉等事故，嚴禁人員從下口進入觀察處理，嚴禁采用水沖法從上口處理煤倉堵塞。以此種類型的漏煤斗進行說明，如圖1所示。漏煤斗通常安裝在溜煤眼下方的頂板上，按照快速處置型漏煤斗的設計研究思路，可以將漏煤斗的傾斜接煤點設計成活動板，在頂板上固定安裝2個液壓油缸，分別位于漏煤斗的左右兩側(以皮帶上的煤流方向作為正前方)，活動板與漏煤斗的固定結構采用鉸接連接，液壓油缸與活動板也采用鉸接連接。漏煤斗發生卡堵后，可通過液壓油缸的伸出將活動板推動，擴大漏煤斗的空間，使堆積的矸石或煤自然落下，實現漏煤斗卡堵的快速處置，工作原理如圖2所示。

圖1 快速處置型漏煤斗的結構

圖2 快速處置型漏煤斗的工作原理

由于只需要2個液壓油缸，并且活動板需要承擔的推力和液壓油缸所需要提供的推力和拉力都相對較小，該裝置只需要配置簡單的液壓控制系統，使用1個手動三位四通換向閥可實現對該裝置的操控，也可以配套使用電磁換向閥實現遠程控制或者進一步演變為自動控制等。而且操作和維護相對簡單，沒有復雜的系統維修、維護、使用需要，不過分占用空間，非常易于實現和應用。

液壓油缸的固定端可采用錨索等方式固定，也可預埋基礎件后進行安裝，或者可以采用焊接法、螺栓連接等方式，非常簡便易行，液壓油缸出現故障后，也極易維修或者更換。油缸與活動板分別安裝在漏煤斗的前方和后方，在實際應用中，可以采用將液壓油缸與活動板安裝在同一側的方式進行使用，當油缸伸出時活動板與漏煤斗閉合，當漏煤斗發生卡堵時，將液壓油缸的活塞收回，即可實現活動板的打開，實現快速處置漏煤斗卡堵的作用。而液壓油缸和活動板的安裝，可以因地制宜，圖1只是列舉安裝在煤倉溜煤眼下方的一種方式，按照礦井的使用經驗，當安裝在皮帶的任意轉載點時，均可以采用此方法進行安裝，具有很強的通用性和使用性。

按照此種方式，無論出現何種類型的漏煤斗卡堵，都能夠通過液壓系統的使用，實現輕松、快捷地處理漏煤斗的卡堵。為了保障漏煤斗正常使用時活動板和油缸的正常使用，不會受到大塊矸石和煤的沖擊造成變形和損壞，可以在漏煤斗上安裝銷軸固定裝置，當漏煤斗未發生卡堵，不需要進行疏通時，保持液壓油缸的回縮狀態，使活動板與漏煤斗之間處于閉合狀態，此種快速處置型漏煤斗的加工和制作經濟也方便。

2.2 使用優點及問題說明

2.2.1 裝置的優點說明

采用此種快速處置型漏煤斗，將會大大地縮減處理時間，提高處理效率，減少作業人員，降低處理作業的強度，使操作人員遠離進入漏煤斗的風險，不會因處理漏煤斗卡堵造成膠帶機運輸系統停機影響。其維護難度低，操作簡單，加工制作方便，非常易于應用和實現，具有很強的應用推廣價值。對于避免因漏煤斗卡堵造成的堆煤等事故的發生也能起到很好的作用，對于絕大多數膠帶機的轉載點非常適用，也將為逐漸發展的膠帶機的無人值守起到穩定系統可靠性的作用。

2.2.2 可能存在的問題說明

安裝時需要考慮液壓泵站的配置，包括電源、控制保護等，受到安裝條件的影響，對于漏煤斗高度相對較低，或者搭接點的空間有一定限制的位置，安裝難度大，使用維護的難度也會相對較大；其次，安裝使用的經濟成本較固定式的普通漏煤斗相對較高，對于使用時間短，運輸條件好，運輸貨物量為顆粒狀或塊狀體積相對較小且比較均勻穩定，地質條件好沒有矸石或者漏頂條件等類型的運輸時，使用意義不大。

3 結論

快速處置型漏煤斗原理和結構簡單，可實施性強，穩定可靠，可根據實際條件和情況等采取具體的安裝和使用方式，有很強的調整和變化空間，可靈活根據轉載點的空間和采場條件進行安裝，具有推廣和借鑒意義。