綜采放頂煤工作面運輸機驅動部推拉裝置的改進設計

王 捷

（山西焦煤西山煤電東曲礦，山西 古交 030200）

1 東曲礦28808 工作面概況

山西焦煤西山煤電東曲礦位于山西省古交市汾河南岸，井田面積13.89 km2，井田工業(yè)儲量28266.25 萬t，可采儲量24386.513 萬t，主采4 號、8 號、9 號煤，設計生產(chǎn)能力為150 萬t/a。28808 工作面位于二采區(qū)南翼，走向長度3957 m、傾斜長度265 m，煤層平均厚度為5.4 m。工作面配備：JOY-2×1000 前、后部輸送機；ZFY10200/25/42D 型支架；RMIS375+S300 型乳化液泵[1]。

東曲礦井下工作面機頭由于前、后部輸送機、組合支架、轉載機布置分離、運行分步，特別是輸送機和轉載機的分離搭接模式，對機頭過渡的工程質(zhì)量提出更高要求，過渡的好壞直接影響著生產(chǎn)能否連續(xù)推進和安全，主要原因是由于煤機在機頭截割完三角煤后推溜移動機頭驅動部時，機頭驅動部由于電機和減速器的質(zhì)量大，安裝位置靠端頭支架側，造成機頭驅動部重心向端頭支架側傾斜，堆積在驅動部前部中部槽下方的浮煤必須及時清理，否則會引發(fā)機頭驅動部上翹，影響割煤質(zhì)量事故。同樣，后部輸送機頭尾驅動部整體重心向支架側傾斜，在驅動部拉移過程中驅動部底座破壞底板，支架和驅動部間會堆積有矸煤，必須及時清理，否則后部輸送機機頭、機尾驅動部與兩端頭架間的浮煤將越積越多，會造成機頭、機尾整體上浮，造成生產(chǎn)安全事故。另外，上述兩種現(xiàn)象還易導致機頭推進速度過慢，集中來壓很容易造成機頭組合支架壓死現(xiàn)象，造成生產(chǎn)事故[2]。

針對上述情況，目前東曲礦在綜采放頂煤工作面實際生產(chǎn)過程中，前部輸送機機頭普遍采用：煤機到機頭通過反復掃刀并帶著煤機推機頭，利用煤機重力壓著機頭驅動部向下沉，利用煤機滾筒將機頭中部槽處浮煤實時清理，確保機頭驅動部保持相對水平推進；后部輸送機機頭、機尾安排一名專職清理浮煤工人，清理時機頭崗位監(jiān)護作業(yè)，確保每刀及時安全清理，干凈到位。

針對上述問題，我隊結合實際情況，經(jīng)過前期方案探討分析、現(xiàn)場加工設計、安裝，形成了前部輸送機機頭調(diào)平裝置和后部輸送機機頭和機尾起底離矸裝置設計，很好地解決了上述存在的問題，該裝置在28808 工作面進行了實踐應用，效果理想。

2 前、后部刮板輸送機驅動部推拉裝置改進設計

2.1 前部輸送機機頭調(diào)平裝置設計

2.1.1 設計方案

基于JOY-2×1000 前部刮板輸送機機頭驅動部正常狀態(tài)分析，結合機頭驅動部上翹狀態(tài)原因分析，針對性地增設了機頭驅動部的調(diào)平裝置，如圖1 所示。

圖1 機頭驅動部加設調(diào)平裝置示意圖

綜放面前部輸送機機頭在推移前進過程中，必然受到浮煤阻力影響，加之機頭驅動部和電機重力，使得機頭整體重力向支架側傾斜，必然出現(xiàn)浮煤墊底狀況。為了避免浮煤的出現(xiàn)，在機頭驅動部前方加設了調(diào)平裝置，該裝置主要由油缸底座、油缸、40 t 傳導鏈、雙向鎖組成。其中，油缸底座的主要作用是在驅動部底座推移過程中，通過耳座與驅動部底座連接，實現(xiàn)油缸的跟隨移動和移動油缸一側的固定；油缸的主要作用是根據(jù)工作采場條件給予40 t 傳導鏈不同的推力；40 t 傳導鏈的主要作用是將油缸伸縮推力傳遞至機頭驅動部底座；雙向鎖的主要作用是控制支架提供的進回液，進而控制油缸伸縮量的穩(wěn)定性[3]。

2.1.2 工作原理

主要是通過支架電磁閥操作實現(xiàn)油缸伸縮動作。油缸伸時，40 t 傳導鏈受力F，傳導鏈將力傳導至驅動部底座，加上驅動部和電機自重Mg，通過對機頭驅動部投用調(diào)平裝置受力分析可知，驅動部底座受到F合力，這樣在機頭端頭支架推移過程中，只要油缸伸縮量一定受力恒定，驅動部底座始終有一個合力作用，從而使得浮煤壓實或推擠至中部槽前方，實現(xiàn)和機頭中部槽帶載煤機推移一樣的作用，從而實現(xiàn)機頭驅動部隨著巷道底板相對水平推移[4]。

2.2 后部輸送機機頭和機尾起底離矸裝置設計

基于JOY-2×1000 后部輸送機機頭和機尾驅動部正常狀態(tài)受力分析，結合機頭和機尾驅動部拉移積矸煤狀態(tài)分析，針對性地增設了機頭和機尾驅動部滑桿和起底裝置，如圖2 所示。由起底裝置、滑道、電磁閥等部件組成的起底離矸裝置，解決了綜采放頂煤工作面后部輸送機機頭和機尾無須人工清煤情況下的正常生產(chǎn)過渡。

圖2 機頭和機尾驅動部加設滑桿及起底裝置示意圖

從機頭和機尾驅動部拉移積矸煤狀態(tài)可知，機頭、機尾減速器和電機質(zhì)量大于中部槽，驅動部整體重心向支架側傾斜，造成摩擦阻力集中到驅動部底座前端處，在端頭架拉后溜油缸動作過程中，在驅動部底座堆積煤矸。

為了減少摩擦阻力，同時不破壞底板，驅動部增設一個硬性滑道，如圖2-2 所示，驅動部拉移滑桿，如此既可避免破壞底板同時也可減少摩擦阻力。但存在的問題是驅動部整體壓在滑桿上時，支架拉后溜油缸動作無法拉動驅動部，同樣導致支架無法拉出。為了解決此問題，在電機和驅動部下方加設類似起底油缸裝置，拉架前將油缸打出，驅動部重心后移，滑桿壓重減少，阻力減小，支架拉架可帶動滑桿前移，當支架到位后將油缸收縮，然后拉驅動部使其在滑桿上行走。

從圖2 可知，固定座的主要作用是為了安裝起底油缸并確保油缸動作時不跑偏；起底油缸的主要作用是根據(jù)工作采場條件給予M30 螺栓不同的推力；油缸底座的主要作用是給予油缸伸長時一個穩(wěn)定的底板支撐受力面；固定螺栓的主要作用是將油缸伸縮推力傳遞至驅動部底座并固定起底裝置；雙向鎖的主要作用是控制支架提供的進回液，進而控制油缸伸縮量的穩(wěn)定性[5]。

3 應用效果分析

1）機頭過渡相對平直穩(wěn)定。28808 工作面運輸機驅動部推拉裝置安裝之后，煤機到機頭可實現(xiàn)一次性割透，施工作業(yè)效果穩(wěn)定且理想。基于掃刀次數(shù)減少每班可節(jié)約60 min 以上，可多生產(chǎn)一刀煤，兩個生產(chǎn)班全月可多生產(chǎn)60 刀煤，合計多生產(chǎn)60×2500 t=15萬t，經(jīng)濟效益可創(chuàng)收15 萬t×580 元/t=8700 萬元，實際在2020 年4 月份正式投用以來，生產(chǎn)產(chǎn)量較1—3 月份平均產(chǎn)量提高了19 萬t。

2）機頭過渡時，崗位工作人員減少至1 人可分步完成與設備的操作，運行設備間磨損減少。后部輸送機機頭和機尾積矸煤現(xiàn)象明顯減少，三班合計減少浮煤崗位工6 人，節(jié)約費用約120 萬元。

3）起底離矸裝置提高了后部輸送機機頭煤流約150 mm，提高了放煤效率，經(jīng)過2020 年4—5 月統(tǒng)計，因拉回煤導致后部輸送機過載次數(shù)由原來的26次/月降至8 次/月。

4）提升了機頭、機尾推進速率，保障了確保礦壓安全。自2020 年9 月28808 工作面投產(chǎn)以來，機頭過上覆采空區(qū)聯(lián)巷來壓，累計因機頭推進速度慢，造成機頭組合架壓死4 次，自2020 年4 月投用以來未出現(xiàn)壓死現(xiàn)象。

4 結語

通過對JOY-2×1000 前、后部刮板輸送機驅動部推拉裝置進行了改進設計，改進設計后設備在東曲礦綜采二隊28808 綜放工作面平穩(wěn)運行半年多，實際使用情況良好，工人反映良好，從根本上解決了前后部輸送機機頭、機尾過渡設備損耗大、生產(chǎn)效率低、人員勞動強度大、工程質(zhì)量無法保證、人員操作不安全等隱患問題。