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2 0 0 8年第3 期 煤矿机 电 l 0 7 综掘工作面快速掘进系统设备的改造 刘绪玉 兖州矿业集团公司 兴隆庄煤矿 ，山东 兖州 2 7 2 1 0 2 摘 要 介绍了兴隆庄煤矿综掘工作面设备 改造和生产工艺的优化情况 ， 经 改造后， 提高 了综掘 工作面生产能力 ， 并取得 了良好 的经济效益。 关键词 综掘工作面； 掘进机；带式输送机； 改造 中图分类号 T D 4 2 1 ． 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1- 0 8 7 4 2 0 0 8 0 30 1 0 7 0 3 1 引言 I mp r o v e me n t o f Sp e e d ． He a d i n g E q u i p ； n tp e e d e a c l i n q b _ q u l p me n t I _ i n F u l l - me c h a n iz e d Ga t e wa y L ／ U 一 X i n g l o n g z h u a n g C o a l Mi n e ， Y a n z h o u Mi n i n g G r o u p C o 兴隆庄煤矿为大型现代化矿井 ， 近年来 随着综 采设备 自动化 、 机电一体化程度不断提高 ， 采煤工作 面推进速度 增快 ， 采 掘衔接 的矛盾也越来越 突 出。 为解决上述问题 ， 我矿优化了综掘生产工艺 ， 对综掘 工作面生产设备进行 了改造 ， 保证 了矿井 生产接续 的正常进行 。 2 现状及存在问题 1 现状 兴隆庄煤矿年生产能力为 6 0 0万 t ， 巷道准备掘 进量约 2 0 0 0 0 m ／ a ， 其 中， 煤 巷 开 拓 量 为 1 6 0 0 0 1 8 0 0 0 m。综掘工作面采用锚 网支护技术 ， 主要使用 1 5 0 J 型综掘机完成落煤、 装煤工作， 使用 s D 一 8 0型 带式输送机完成煤炭的运输 ， 利用 调度 绞车完成辅 助运输任务 。 2 存在问题 1 S D 一 8 0型带式输送机 机尾随着巷道 的掘进 不断后移， 完成与综掘机的搭接， 保证煤流系统的正 常运行。由于无专用 拉移装置 ， 现由综掘机通过链 条拉移后移， 这种工作方式效率低， 安全隐患多， 而 且机尾经拉移后位置不易控制 ， 易造成胶带 的跑偏。 2 由于工作面采用锚网支护的方式， 工作面迎 头支护材料如锚杆、 锚网、 锚固剂等以及油脂、 配件 等使用调度绞车运输 ， 当工作面地质条件复杂、 掘进 进尺长时需要多台绞车接力运输 ， 并需安排大量人 员专 门从事辅助运输工作 ， 这种运输方式不仅增加 了生产成本还存在诸多安全隐患。 3 1 5 0 J 型综掘机截割部回转速度慢， 铲板部 耙装能力弱 ， 输送机运量小。 4 在综掘工作 面生产循环周期 中， 顶板支护的 时间约 占4 0 ％ ， 支护时间长。我矿在巷道支护过程 中原先 主要使用 MQ T - 5 5 J型气动锚杆钻机钻顶板 锚杆孔和锚索孔 ， 使用 MQ S 一 6 0 ／ 2 ． 1型气动手持式 帮锚杆钻机钻帮锚杆孔 ， 钻孔过程中稳定型差 ， 需要 人工给螺杆螺母提供预紧力 ， 劳动强度大 。 5 生产过程 中机尾的后移 、 胶带 的调偏 、 支护 材料的运输等辅助工作都需要占用生产时间。 3 解决方案 为发挥综掘设备的生产效能， 减少安全隐患， 我 矿根据综掘工作面生产装备和生产工艺的特点， 优 化了生产工艺和辅助运输系统。 1 改进综掘机 实际生产时， 在每个生产循环过程中， 综掘机大 部分时间是为截割、 耙装和运输等生产状态提供稳 定的支撑， 每完成一次生产循环， 综掘机仅向前移动 0 ． 8 m， 因此 ， 综 掘机行走速度 的快慢对生产效率影 响非常小 ， 如果在泵站输 出功率不变的情况下 ， 增加 维普资讯 l 0 8 煤矿机 电 2 0 0 8年第3 期 截割部 、 耙装部和运输机的动力 ， 可大大缩短截割落 煤和耙装运煤的时间， 提高生产效率。据此， 厂家为 我矿提供 了 S 1 5 0 J A型综掘机 ， 与 1 5 0 J型机相 比， 性能参数见表 1 。 表 1 S l 5 0 J型-ff S 1 5 0 J A型综掘机性能比较 机 型⋯ ／k W 率 ． ／k 蜱 W 最 ● 改进后的综掘机与原型机相比， 泵站功率增加 了2 0 k w， 加大了落煤、 装运煤部件的动力供给， 减小 了行走功率， 增大了耙装能力和运输能力。 S 1 5 0 J 型机动力系统有一个二联柱塞泵和一个 三联柱塞泵， 通过齿轮分配箱与电动机装配在一起 组成动力泵站， 改进后的S 1 5 0 J A型综掘机改变了上 述方式， 采用了一个组合变量泵直接与电机连接， 简 化 了动力 系统的配置 ， 有利于配件的组织供应 以及 维修、 更换。 2 提高带式输送机生产能力 为了增加 S D 一 8 0型带式输送机的运输距离和储 带长度 ， 我矿采 用 了 7 5 k W 的 电动机 代替 原 来 的 4 0 k W电动机， 使输送机的运输距离由8 0 0 m提高到 1 2 0 0 m左右， 最大储带长度增加到 1 2 0 m， 改进后的 输送机性能参数如下表 2 。 表2 S D- 8 0型输送机改造前、 后的技术参数 皇 堂垂 重塑 壁 竺 堡 堂 熊堂 堕 竺 40 k W 2 2 8 0 0 4 0 0 1 0 0 7 5 k W 2 2． 5 1 0 0 0 ～1 2 0 0 6 3 0 1 2 0 3 改造带式输送机机尾 1 实现机尾迈步式 自移功能 对 S D 一8 0 型带式输送机用槽钢将承载段和输送 机机尾焊接成一整体， 在槽钢上焊接耳座， 连接调高 千斤顶和推移千斤顶 ， 利用综 掘机泵站输 出的动力 使千斤顶动作， 实现整体机尾迈步式 自移功能。其 工作方式如下 ①抬高千斤顶 1 供液， 活塞杆伸出， 将整体机尾抬离底板； ②推移千斤顶 2 供液， 活塞杆 受力伸出， 给整体机尾一个向后的推力， 当推力足够 大时， 抬高千斤顶底座滚轮5 在导轨上滚动， 将整体 机尾向后推移， 完成一次移动； ③当推移千斤顶2活 塞杆伸出到机尾向后移动一个步距后， 抬高千斤顶 1 活塞杆回缩， 将整体机尾落在巷道底板上， 抬高导 轨 4 脱离底板， 此时将推移千斤顶2活塞杆收缩， 将 导轨 4向后拉移一个步距 ， 完成一个工作循环 ， 即实 现整体机尾 的一次迈步式 自移 。 自移装置及调偏装置结构见图 1 所示。 机尾调偏装置 迈步 自 移装置 机尾调偏装置 图1 带式输送机机尾迈步式自移装置示意图 1 一 抬高千斤顶； 2一 拉移千斤顶； 3 一 联接槽钢； 4一 导轨； 5一 底座滚轮； 6一 调高千斤顶； 7 一 调偏底座箱； 8 一 机尾滚筒 2 实现整体机尾的调偏功能 在整体机尾前方和后方增设调偏装置， 装置由 底座箱和调高千斤顶组成 ， 调高千斤顶上端耳座焊 接在整体机尾联接槽钢上， 下端固定在基座内， 基座 与底座箱内的滑块铰接， 底座箱内固定一个双向伸 缩千斤顶， 千斤顶带动滑块在滑移槽内左右滑动来 实现整体机尾的侧向调偏。 4 采用多种运输方式 我矿综掘工作面需要供应 的物料主要有支护材 料、 综机配件、 各种油脂等。其中综机配件属于备用 设备， 运输工作量小， 除定期更换油脂外， 设备正常 运转需要补充的油脂用量少 ， 加注次数也不频繁 ， 运 输工作量也不大； 支护材料使用地点集中， 使用量 大 ， 因此 ， 支护材料的运输是辅助运输主要的工作。 为了改变多台调度绞车接力运输的状况 ， 我矿 根据生产 、 地质情况 ， 使用无极绳连续牵引车代替绞 车运输 ， 并在 S D 8 0型带式输送机机尾前方增设 自 动卸料平 台， 利用输送机底带运输支护材料 。图 2 为卸料平台结构示意图。 由图 2可知 ， 卸料挡板与胶带中心线成 4 5 。 角 ， 当随胶带运行的物料遇到挡板后， 在平行于挡板分 力 F 的作用下， 物料从胶带上滑落， 完成 自动卸除 过 程 。 5 提高支护设备性能 根据地质条件和生产工艺要求， 选用性能较好 的 MQ T B 一 8 0 ／ 2 ． 0型帮锚杆钻机进行施工 ， 该钻机可 适用于岩石硬度．厂 ≤8的煤巷、 半煤巷的锚杆支护作 业， 既可钻锚杆孔 ， 又可钻锚索孔， 还可搅拌和安装 树脂药卷类锚杆 、 锚索 ， 可实现锚杆螺母一次安装拧 紧， 达到初锚预紧力的要求。该钻机具有体积小， 重 维普资讯 2 0 0 8年第3 期 煤矿机 电 1 0 9 上带 ＼ ． 底 煤炭运输方 向 机架 挡板 挡板 底带运行方 向 图 2 自动卸料平台结构示意 图 量轻 ， 操作简单 ， 维护方便工作时可稳定在设定点 ， 运转稳定 ， 可靠性 高 ， 使用 寿命 长 ， 与 MQ S - 6 0 ／ 2 ． 1 帮锚杆钻机相 比， 使用 MQ T B 一 8 0 ／ 2 ． 0型帮锚杆钻机 进行作业可缩短支护时间4 0 ％左右 ， 提高支护效率。 6 优化生产工艺 将带式输送机承载段的数量由4节增加为 6节 每节承载段 3 m长 ， 保证综掘机连续掘进 1 8 m无 需拉移输送机机尾 ， 并将整体机尾拉移工作 留在检 修班完成 ， 以增加生产班生产时间， 并在进行支护作 业时采用多机多组平行作业 ， 以减少支护时间。 下转第 1 2 0页 上接第 1 0 6页 r， lⅣ L 1 L 3 s i n o 2 0． 2N1 由换层力可知 ， r， ≥0 ． 2 N 图 3 托罐机构 受力状况 仍以鄂庄煤矿副井提升机参数为例。 该 自动换层阻尼托罐摇台主要 由托爪 、 调力机 构 、 自动复位机构 、 缓冲机构和换层机构等机械部分 和液压部分组成 ， 如图 4所示。 图 4托罐摇 台示意 图 1一托爪 ； 2一调力机构 ； 3一自动复位机构 ； 4一缓 冲机构 ； 5一换层机构 当罐笼以爬行速度落在托爪上时， 托爪在弹簧 推力作用下给出一定托力 ， 在此托力的作用下 ， 罐笼 被缓冲停下， 其缓冲量限定在 2 0～ 3 0 ra m， 两端不用 摇台直接利用固定轨道可实现与罐笼内轨面搭接要 求。由于弹簧的推力来 自预先调定好的压力， 因而 当弹簧压力调好后， 系统的工作性能便被确定了。 当罐笼全速落下。 即发生暾罐时， 罐笼首先作用在托 爪上 。托爪托力被限定 ， 不足 以停下罐笼 ， 托爪压缩 缓冲机构下转 ， 让罐笼通过。此时托爪下转 ， 让罐笼 通过 ， 实现防蹴功能。换层时， 液压驱动机构使托爪 下转 ， 并用 固定 的液压 阻尼力补偿提升绳 的弹性伸 长 ， 使罐笼平稳下放 ， 完成其换层要求。 如果在罐笼上提过程 中碰撞托爪 ， 专 门设计 的 自动让步机构能使托爪上转 ， 让罐笼通过 ， 不会造成 卡罐现象 。集 中提人时 ， 先收回托爪。 罐笼换层 时 ， 首先启 动液压 系统 ， 操纵换 向阀 或按钮 ， 使驱动油缸拉动托罐机构 ， 使 托爪下翻 缓慢收回 ， 同时通过液压 阻尼力 的支撑保证罐笼平 稳下放 ， 罐笼底盘通过后， 电磁阀换 向， 使托爪可 自 动复位伸出 也 可手动操作 ， 等待承接上一层 ； 多 层罐笼依次循环动作， 各层装卸完毕后， 托爪全部收 回， 罐笼可 自由上下运动 ， 即完成全部换层操作。在 托爪未收回即上提罐笼时 ， 托爪 自动退让使罐笼通 过 。罐笼通过后 ， 自动复位机构使托爪伸 出， 保持承 接等待状态。当发生罐笼过放事故时， 托爪的托罐 力将超过预先调定的蹴罐力 ， 防暾罐机构使托爪 自 动退让 ， 保证罐笼安全通过 ， 解除井底暾罐隐患。 4结 语 阻尼托罐摇台利用液压阻尼与弹簧相结合的弹 性力补偿技术 ， 解决了罐笼进出车的平稳问题， 使立 井提升罐笼的进出车平稳、 快捷， 利用受力元件平衡 与失稳实现换层托罐 ， 有效改善 了井口、 井底进出车装 备的使用性能， 提高了进出车的安全眭 和作业效率。 作者简介 王成军 1 9 6 5 一 ， 男， 高级工程师。1 9 8 8年毕业于山东 矿业学院， 现在鄂庄煤矿从事煤矿机电 技术管理工作。 收稿日期 2 0 0 8 0 1 2 2 ； 责任编辑 陈锡强 维普资讯 1 2 0 煤矿机 电 2 0 0 8年第3期 试验发现冲沙效果和射流动能有关 ， 且通过系列 比尺模 型试验， 得出射流 冲沙的临界判别条件是动能为某一临界 值 ， 通过进一步分析还得出射流能量中能转化为水流紊动能 量的百分比。通过算例给出了有压输水系统中计算射流冲 沙参数的方法。 高压水射流冲沙的效果主要与射流的动能有关 ， 而与射 流的动量无明显关系。水仓清淤， 其冲刷淤积的临界值 E 1 6 ． 1 ， 即大于或小于此临界值就会淤积较多或完全不淤积， 对其它结构体型不同的有压管路， 其临界值不同， 但冲刷效 果均与射流动能有关。射流提供给水流挟沙的有效动能 占 射流能量的 1 4 ％左右。根据这个结论 ， 在射流冲沙方式的有 射流管 射流 管 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 d 3 2 1 a 1 2 5模型冲沙效果 射流功能E 1 6 ． 1 0 压通道中， 得出需要的单管射流动能。需要的射流管数则根 据单管冲刷控制范围及有压管路长度计算。试验采用了二 管冲沙 ， 经比较是最佳的。 3 具体实施方法 如图2示， 在煤矿主排水系统的内外水仓地板上设置一 条 5 0 m m的多孔镀锌管， 孔径、 出V I 方位和间距视矿井水 的泥沙含量、 水仓地板倾角和所布置的冲沙管数量而定， 冲 沙管布置在水仓中间则上、 左、 右三面开孔， 从首端至末端开 孔孔径可逐渐加大， 如泥沙含量较大， 可以在轨道外边多布 置两条冲沙管， 且冲沙管可以多开孔， 或者开较大的孔径 ， 以 使冲沙效果更好。 射流管 射流管 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 4 3 2 1 b 1 2 5模型 冲沙效果 射流功能 E1 6 ． 0 6 图 2 两管冲沙效果示意图 冲沙管的供水可以是直接来 自地面供水系统， 利用矿井 水处理后的清洁水 、 主排水泵的出水， 主排水管内排出的矿 井水 。 4 配合冲淤的其他措施 1 各条带式输送机与主排水沟所在的轨道大巷的联接 巷设置两个以上沉淀池 ， 轮流沉淀带式输送机巷冲出的大量 煤泥沙， 保证每天有专职人员进行清挖。 2 主排水沟所在的轨道大巷清扫的所有杂物及运输矿 车撒落的煤泥沙一定不能扫进排水沟内， 可以考虑在轨道大 巷或者用开躲避硐方式多设置几个沉淀池 ， 上边加盖大板防 止行人掉入。此沉淀池也安排每天有专职人员进行清挖。 3 水仓 V I 外设置两个以上沉淀池 ， 轮流沉淀主排水沟 内的煤泥沙， 保证每天有专职人员进行清挖， 进水仓前的水 沟设置多道篦子并保证每天有专职人员进行清理。 4 内外水仓轮流使用 ， 对某仓冲不尽排不走的沉积煤 泥沙， 在清理前可以选仓内低洼处设置小水泵每天进行排 水， 使仓内沉积的煤泥沙几近结成干块状再进行清仓， 这样 所挖的煤泥沙因为干燥成块状可以多装车， 且在运输途中不 会有稀泥浆洒在轨道大巷造成污染。 5 经济效益 采用以上技术性措施 ， 如果能将矿井排水流含沙量提高 到 1 0 ％左右， 每年可以减少 2～ 3次清淤， 以每次清淤直接发 生的人工费和问接的设备折旧费约 1 0余万 ， 每年节约 2 0 3 0万元， 解决了因清淤而造成的工厂环境污染难题。 收稿 日期 2 0 0 80 2 2 1 本栏责任编辑 周丛笑 上接第 1 0 9页 支护材料由输送机底带输送 ， 运输时间短 ， 大件 物料尽量集 中在检修班运输 ， 以便人员集 中不影 响 生产。 4效果分析 1 综掘机装载 、 运输能力得到提高 ， 工作面迎 头支护时间缩短， 支护质量得到提高， 班平均进尺由 4 m提高到 5 ． 6 m， 月进尺最高达到 4 8 0 m， 达到了快 速掘进的 目的。 2 运输距离加长了， 减少了设备使用台数， 简 化了供电系统 ， 节约 了设备租赁费。自移机尾 的应 用不仅降低了职工的劳动强度还有利于安全生产的 进行 ， 调偏装置可快速 、 安全地完成机尾胶带的调偏 工作 ， 提高了生产效率。 3 运输系统的优化不仅减少了设备， 降低了 工人 的劳动强度 ， 同时，由于带式输送机分担 了部 分运输任务 ， 缓解了辅助运输工作的压力， 工作面运 输能力得到提高。 4 新型支护设备 的应用 ， 提高了支护质量和 支护效率， 实现了快速支护的目的； 支护质量 的提 高， 保证了巷道的一次成型， 降低了巷道返修率。 作者简介 刘绪玉 1 9 7 4一 ， 男， 工程师。1 9 9 8年毕业于山东工业 大学材料科学与工程学院， 现在兖矿集团公司兴隆庄煤矿综机维修 中心从事技术工作。 收稿日期 2 0 0 8 0 1 1 5 ； 责任编辑 陈锡强 维普资讯