浅谈煤矿井下破碎机使用现状及改进_郭江.pdf

煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 0引言 破碎机是实现煤炭综合机械化开采的关键设 备，负责将工作面所采出的大块原煤及矸石进行充 分破碎， 然后进入运输系统内， 对于保障煤炭高效运 输及设备安全运转至关重要。当前我国各大矿区使 用的破碎机多与转载机配套使用，对经过的原煤及 矸石进行破碎， 使其顺利通过转载机， 然后进入皮带 输送机[1-3]。 但是由于井下工作环境较差， 尤其是当工 作面夹矸较多、 工作面过断层期间， 破碎机长时间、 高负荷工作， 破碎机容易出现故障， 工作效率下降， 甚至导致设备损坏、 煤炭无法运出、 工作面停产等严 重后果。本文即针对煤矿常见的锤式破碎机使用现 状进行分析，并基于云冈矿的具体条件进行针对性 改进， 从而提高破碎机的工作稳定性， 降低故障率， 保障工作面安全高效生产。 1锤式破碎机使用现状分析 锤式破碎机在我国各大矿区得到广泛应用， 其 工作原理主要是靠冲击来完成煤岩块的破碎，当破 碎机工作时， 电机带动转子作高速旋转， 煤岩块进入 破碎机内， 受到高速回转的锤头打击、 剪切、 研磨作 用从而被破碎， 破碎后继续受到挡板、 筛条的筛选， 大于筛孔尺寸的煤岩块阻留在筛板上继续受到锤头 的打击和研磨， 直到破碎至所需粒度后排出机外。 锤 式破碎机按照转子数目可分为单转子和双转子破碎 机，按照转子回转方向可分为定向锤式和可逆式破 碎机， 按照锤头排数可分为单排式、 双排式或多排式 破碎机，按照锤头装配方式可分为固定锤式破碎机 和活动锤式破碎机[4,5]。 但是锤式破碎机在井下使用过程中，同样存在 诸多问题一是破碎机的进料方式导致破碎效率较 低， 工作面所出煤、 矸全部进入破碎机腔体内， 容易 引起破碎腔及出口堵塞，且小块度煤矸及粉煤还缓 冲了对大块的冲击破碎， 导致破碎效率降低； 二是破 碎机锤头连接方式及强度较低，容易脱落且故障率 高， 需要对锤头的连接方式进行改进， 并提高锤头的 强度；三是破碎机一般搭配转载机使用，通用性不 佳， 不能适用炮采工作面及薄煤层工作面， 机动性差 移机困难。 2改进方案设计 根据对破碎机使用现状的分析，提出破碎机的 改进方案， 主要集中在三个方向 一是对煤矸进行提 浅谈煤矿井下破碎机使用现状及改进 郭江 （大同煤矿集团有限公司云冈矿 ，山西 大同 037000 ） 摘要 针对当前煤矿井下破碎机的应用局限性， 如安装使用受限、 破碎效率低、 故障率高等， 提出了 改进方案， 包括基于条状筛口的煤矸筛选装置、 锤头质量及尺寸的优化设计、 破碎机安装及应急旁通 落煤口的设计等， 并基于研究成果， 研发出 PLCM1000 型锤式破碎机， 并成功在国内试点矿井进行了 应用， 技术经济效益显著。 关键词 锤式破碎机 ； 条状筛口； 锤头优化； 设备研发 中图分类号 TD451文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2020 ） 06-0192-03 Talking about the Status Quo and Improvement of Underground Coal Crusher GUO Jiang （Datong Coal Mine Group Co., Ltd. Yungang Mine , Datong 037000 ，China ） Abstract Aiming at the current application limitations of coal mine underground crushers, such as limited installation and use, low crush- ing efficiency, high failure rate, etc., an improvement plan is proposed, including optimization of the coal sifter screening device based on the stripe sieve, optimization of hammer quality and size Design, installation of crusher and design of emergency bypass coal landing, etc. Based on the research results, PLCM1000 hammer crusher was developed and successfully applied in domestic pilot mines, with signifi- cant technical and economic benefits. Keywords hammer crusher; bar screen; hammer head optimization; equipment development 192 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 前筛选，通过宽度为 150mm 的条状筛口过滤小块， 只通过大块煤矸进行破碎；二是改进锤头的连接方 式， 变刚性连接为转动铰接， 减小冲击损耗， 同时优 化锤头质量及尺寸， 提高其强度； 三是变破碎机与转 载机配套安装为独立安装， 使其适应条件扩宽， 且便 于移机。 2.1筛选装置设计 根据筛选要求， 粒度在 150mm 以内的煤矸不需 要破碎， 仅破碎 150mm 以上的煤矸。筛选装置是在 破碎机的导料槽的斜面滑道上设置宽度 150mm 的 条状筛口，小粒度的煤矸可直接通过条状筛口进入 出煤口，而粒度大于 150mm 的煤矸则无法进入筛 口， 借助重力作用滚入破碎机内进行破碎， 并在破碎 机下部出料口安装孔径为 150mm 的方形筛网， 破碎 合格的煤矸通过筛网后进入溜煤口，破碎不合格则 进行重复破碎，直至粒径小于 150mm。筛选的关键 装置为导料槽及条状筛口， 导料槽上的横向杆取消， 防止阻挡煤矸， 同时， 综合考虑便于小粒度煤矸下滑 入溜煤口及大粒度煤矸滑入破碎机，将导料槽的斜 面倾角设置为 40。导料槽条状筛口及破碎机整体 布置如图 1 所示。 1导料槽条状筛口；2外壳；3基座； 4破碎机构；5电机；6调节丝杠 图 1 导料槽条状筛口及破碎机整体布置图 2.2锤头的优化设计 破碎机的破碎机构包括主轴、锤头、锤座等部 件， 将锤头与锤座连接结构优化为销轴铰接， 可很大 程度上降低锤头对锤座的冲击，破碎时对主轴的冲 击作用也大大降低。 锤头布置形式为双排对称布置， 共设计 2 排 4 个锤头， 如图 2 所示。 同时， 为提高锤头强度， 延长其使用寿命， 合理 优化单个锤头的质量， 锤头质量过小， 不利于破碎大 块坚硬岩石， 锤头质量过大， 又会造成能耗浪费， 且 不利于合理优化设备尺寸。 综合破碎机转速、 破碎机 功率、 有效功耗率、 锤头数量、 转子半径及相关系数， 计算确定锤头质量为 50kg。在确定锤头质量的基础 上， 对锤头的尺寸进行优化[6,7]， 优化后的锤头尺寸如 图 3 所示。 1挡板；2从动轮；3,8轴承盖；4轴承基座 5主轴；6锤头 （2 排 4 个） ；7锤头基座 图 2破碎机主轴及锤头设计图 图 3锤头尺寸优化设计图 2.3破碎机安装方式改进 改进后的破碎机可单独按照并使用，很好的适 用于各类型煤层 （溜煤眼） 的上口， 安装时将带式输 送机的机头布置于破碎机导料口上方， 并抬高 3， 与导料口保持合理间隙。 同时， 为避免破碎机出现故 障时影响煤炭运输， 在安装时设计旁通式落煤口， 将 破碎机导料槽的条状筛口的底座改进为铰接，并使 用活动插销连接， 当破碎机出现故障， 拔掉插销， 筛 口底座下摆，输送机运出的煤炭可不经过破碎机直 接落入溜煤口， 可在应急情况下不经过破碎程序， 而 直接外运原煤， 减少生产影响。 3结语 在参考煤矿现用破碎机的基础上，总结其优缺 点， 充分考虑煤矿现场的应用条件， 对矿用锤式破 碎机进行合理改进，研发出 PLCM1000 型锤式破碎 机， 并成功在国内试点矿井进行了应用。总体来看， 与在工作面端头出提前破碎煤、 矸相比， 简化了工 作面的生产工艺， 减少了工作面设备数量及安装工 作， 但大块煤矸外运后再破碎， 对皮带输送机磨损 有所增加。但整体上看， 改进后的破碎机应用条件 （下转第 197 页） 193 ChaoXing