帶式輸送機(jī)底部積煤清理裝置設(shè)計(jì)與實(shí)踐

沈雪梅

（潞安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 潞安 046200）

0 引 言

帶式輸送機(jī)在礦井生產(chǎn)過(guò)程中作為主要運(yùn)輸設(shè)備之一，其運(yùn)行狀態(tài)和礦井的經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)。帶式輸送機(jī)具有運(yùn)輸距離遠(yuǎn)、運(yùn)輸能力大、連續(xù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但在運(yùn)輸過(guò)程中，受皮帶跑偏、載荷不均勻或皮帶上附著煤塵不能及時(shí)得到清理等因素影響，皮帶底部積煤嚴(yán)重，影響帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致設(shè)備磨損嚴(yán)重。近年來(lái)，由于皮帶積煤導(dǎo)致的重大傷亡事故時(shí)有發(fā)生，在煤礦生產(chǎn)中也是制約礦井安全的重要因素[1-9]。為了解決輸送機(jī)底部積煤?jiǎn)栴}，諸多專(zhuān)家學(xué)者進(jìn)行了多方面的研究，并取得顯著的成果。在借鑒學(xué)習(xí)前人成果的基礎(chǔ)上，以王莊煤礦帶式輸送機(jī)的運(yùn)行現(xiàn)狀為工程背景，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種帶式輸送機(jī)底部積煤清理裝置，并在該礦帶式輸送機(jī)進(jìn)行實(shí)踐，具有良好的清煤效果，進(jìn)一步解放勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)率，減小事故率。

1 帶式輸送機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

王莊煤礦皮帶二隊(duì)共10部皮帶，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，在目前輸送機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，存在以下問(wèn)題。

（1）帶式輸送機(jī)運(yùn)輸距離長(zhǎng)，如主運(yùn)輸皮帶長(zhǎng)3 km，由于支架偏托輥設(shè)置不合理、托輥支架具有不同程度的變形，在運(yùn)輸過(guò)程中，皮帶以出現(xiàn)跑偏的現(xiàn)象，煤體灑落在皮帶沿線，堆積在皮帶底部。皮帶下的積煤不僅僅影響著正常的生產(chǎn)作業(yè)循環(huán)，對(duì)托輥、輸送帶的磨損，降低了帶式輸送機(jī)機(jī)械部件的使用壽命，導(dǎo)致提前更換設(shè)備[10]；皮帶底部積煤，有可能引起火災(zāi)，嚴(yán)重威脅礦井安全。

（2）皮帶沿線積煤，堆積在皮帶底部，由于井下環(huán)境復(fù)雜，空間有限，極難清理干凈。積煤清理主要以人力清理為主，目前王莊煤礦皮帶下的積煤清理完全由人工用大鐵鍬清理，費(fèi)工費(fèi)時(shí)且效率低下，難以滿足生產(chǎn)需求。

2 底部積煤清理裝置設(shè)計(jì)

2.1 積煤清理裝置的組成和工作原理

依據(jù)王莊煤礦帶式輸送機(jī)積煤的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了底部積煤清理裝置，該套裝置主要由特種小推車(chē)、提升機(jī)、氣動(dòng)液壓站3部分組成。特種小推車(chē)放置在皮帶底部可以行走，提升機(jī)放置在皮帶底部外側(cè)，氣動(dòng)液壓站放置在皮帶一側(cè)可以沿軌道一側(cè)。針對(duì)已有的積煤清理裝置，該裝置具有集鏟、運(yùn)、推、提一體化底煤清理的功能，適合于皮帶底部含有鐵絲、棉紗、油質(zhì)、硬矸積煤的清理，同時(shí)其適用環(huán)境的功能增強(qiáng)。由于皮帶底部空間狹小，原有的積煤清理裝置無(wú)法進(jìn)入皮帶底部，不能真正的徹底完成積煤清理，而特種小推車(chē)充分借鑒蟹爪式鑿巖機(jī)的蟹爪結(jié)構(gòu)，中部加微型輸送帶，采用推斗往外推，這樣可以在不轉(zhuǎn)彎的情況下將犄角的積煤通過(guò)鏟斗輸送帶轉(zhuǎn)運(yùn)到推斗這邊，可以最大限度的完成積煤清理。同時(shí)采用履帶行走，充分適應(yīng)煤礦復(fù)雜地形。積煤清理裝置具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 積煤清理裝置的組成Fig.1 Composition of coal cleaning device

底部積煤清理裝置設(shè)計(jì)的工作原理主要是，氣動(dòng)液壓站通過(guò)外接高壓風(fēng)管將壓縮空氣能轉(zhuǎn)化為液壓能，為泵站行走、小推車(chē)工作、提升機(jī)工作提供動(dòng)力。小推車(chē)通過(guò)鏟斗將隱蔽處的鏟到中部輸送帶上，中部輸送帶將煤運(yùn)至推斗前，推斗將煤推至寬敞路面。提升機(jī)將路面的積煤進(jìn)一步提升至皮帶運(yùn)走，完成一個(gè)清煤循環(huán)。

2.2 積煤清理裝置的工藝流程

為了該套底部積煤清理裝置能夠在生產(chǎn)過(guò)程中順利運(yùn)行，按照其組成編制了專(zhuān)門(mén)的工藝流程圖，如圖2所示。

圖2 工藝流程示意Fig.2 Process flow diagram

特種作業(yè)小車(chē)采用前推、中運(yùn)、后鏟的特殊工藝將積煤由狹小空間推至寬敞路面。鏟斗將積煤通過(guò)蟹爪旋轉(zhuǎn)、履帶推力將積煤鏟至中部輸送帶，中部輸送帶將積煤運(yùn)至推斗前，推斗在履帶提供的推力下將積煤清理至寬敞路面。

提升機(jī)通過(guò)前置蟹爪式鏟斗將積煤鏟至提升機(jī)輸送帶，輸送帶將積煤提升至一定高度后由簸箕自溜到主運(yùn)輸皮帶拉走，完成一個(gè)清煤循環(huán)。依次各架按此順序完成清煤工作。

氣動(dòng)液壓站通過(guò)風(fēng)管與井下靜壓風(fēng)管連接，由風(fēng)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)油泵工作，油泵將高壓油預(yù)先儲(chǔ)存在4個(gè)蓄能器中供給整套設(shè)備動(dòng)力能源。

2.3 適用場(chǎng)所及安全措施

2.3.1 積煤清理裝置的適用場(chǎng)所

與現(xiàn)有技術(shù)比較，該裝備采用一種全新的開(kāi)放式的清煤過(guò)程，這樣受到煤矸粒度、檢修雜物、鐵絲棉紗等的影響很小，實(shí)用性強(qiáng)，加裝履帶行走可進(jìn)一步提高設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)能力。

特種小推車(chē)：小推車(chē)采用履帶驅(qū)動(dòng)，理論上45°傾角以下的坡度都可適用。受裝備尺寸影響，要求底皮帶距底板距離不小于50 cm。

提升機(jī)：坡度要求與小推車(chē)相似，只是提升高度不能大于2 m，否則容易傾倒。

2.3.2 積煤清理裝置的安全措施

由于積煤堆積在皮帶底部，井下環(huán)境復(fù)雜，空間有限，在使用該裝置時(shí)應(yīng)注意安全。小推車(chē)在皮帶底部工作，皮帶運(yùn)行中要注意推斗、鏟斗盡量不要觸及運(yùn)行中的底皮帶。提升機(jī)作業(yè)時(shí)地形起伏不宜過(guò)大，防止傾倒，運(yùn)行中人員站位適當(dāng)，防止溜矸傷人。

3 現(xiàn)場(chǎng)使用效果

該套裝置在王莊煤礦91采區(qū)集中運(yùn)輸皮帶試運(yùn)作，很好的適應(yīng)了王莊礦91集中運(yùn)輸皮帶的工況，單部皮帶節(jié)省清煤人工3人，改善了皮帶維護(hù)環(huán)境。在使用該裝置后解決了輸送機(jī)積煤難清理、皮帶底部積煤導(dǎo)致火災(zāi)及皮帶磨損的難題，并大幅度減少了帶式輸送機(jī)的維護(hù)人員，進(jìn)一步解放了勞動(dòng)力，提高了經(jīng)濟(jì)效益，就目前輸送機(jī)維護(hù)人員崗位配備計(jì)算，每部皮帶減少專(zhuān)職清煤工每天3人，每人按平均工資每年8萬(wàn)元，成本為3×8=24萬(wàn)；皮帶二隊(duì)總共10部皮帶，成本為24×10=240萬(wàn)，這僅為定崗人員，還有不定期組織的大規(guī)模清煤工作，人員的安全問(wèn)題的得到了保障，為礦井生產(chǎn)筑起安全防火墻。

4 結(jié) 語(yǔ)

該清理裝置在王莊煤礦的使用效果良好，解決了輸送機(jī)積煤難清理、皮帶底部積煤導(dǎo)致火災(zāi)及皮帶磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，改善了主運(yùn)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行環(huán)境，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益，在同類(lèi)型礦井的帶式輸送機(jī)上可以推廣使用。