综采综放工作面全封闭转载机的结构设计与应用.pdf

第 48 卷 2020 年第 1 期 提运 编 辑 严 瑾 24 综采综放工作面全封闭转载机的 结构设计与应用 杨雪峰，李克光 中煤张家口煤矿机械有限责任公司 河北张家口 076250 摘要在综采综放工作面中，转载机机尾与输送机机头卸料处 俗称“三角地带” 的工作环境最为恶 劣，转载机机尾处的空间狭小，给设备的维护与检修以及人员的行走带来了极大的不便，是事故多发 的地段。为了改善此处的工作环境，通过液压缸伸缩，使得侧挡板、顶盖板及人梯相对运动，实现了 转载机机尾的全封闭。 关键词综采综放工作面；转载机；机尾全封闭 中图分类号TD421.74 文献标志码B 文章编号1001-3954202001-0024-04 Structural design and application of fully-enclosed stage loader on fully-mechanized mining and top coal caving work face YANG Xuefeng, LI Keguang China Coal Zhangjiakou Coal Mining Machinery Co., Ltd., Zhangjiakou 076250, Hebei, China AbstractOn fully-mechanized mining and top coal caving work face, the working surroundings of the tail of the stage loader and the discharging location of the head of the conveyor commonly known as the triangle zone is the worst, and the space of the tail of the stage loader is narrow, which brings great inconvenience for the equipment maintenance and repair as well as the walking of personnel, s an accident-prone area. In order to improve its working surroundings, the relative movement of the side baffle, the top cover plate and the human ladder was achieved through the expansion and contraction of the hydraulic cylinder, so as to realize the closure of the tail of the stage loader. Key Wordsfully-mechanized mining and top coal caving work face; stage loader; full closure of tail 作者简介杨雪峰，男，1981 年生，本科，工程师，主要从事 刮板输送机及转载机的设计工作。 在 综采[1]及综放开采中，工作面输送机将采煤机 截割下的原煤卸载至顺槽转载机中。由于采煤 工作面与运送顺槽巷道成一定的角度，当顶板条件 欠佳或顶板压力过大，采煤机在此割煤时，在输送 机机头与转载机机尾交接处极易发生偏帮而产生大 块煤炭，而此处又恰好是端头支架与过渡支架的结合 部位，对顶板的管理较为复杂。在传统设计中，转 载机中部是封闭的，但并未对卸料槽那段区间进行封 闭，从实际使用效果看，传统设计并未达到真正从本 质上防止事故发生。经井下实际勘察并结合矿方的意 见，为了完全杜绝事故的发生，达到国家及局里零事 故的要求，笔者提出了一种既不影响工作流程，又能 减少事故发生的转载机全封闭装置的理念，并付诸于 实践，先后在同煤集团马家梁矿、永定庄矿、白洞矿 及四老沟等矿正式投入实际生产中，取得了很好的效 果。 1 转载机机尾的工作环境分析 由于综放回采工艺中转载机布置最为复杂，因此 以此为例进行说明。在综放工作面中，顺槽转载机的 配套形式一般为转载机主体 转载机机尾 迈步作业 自移 皮带自移机尾 或行走小车 破碎机。在转载 机机尾周围的主要设备有端头支架、前后部输送机[2] 机头及其传动装置和各种液压管路系统等等。转载机 万方数据 第 48 卷 2020 年第 1 期 提运 编 辑 严 瑾 25 机尾正处于工作面运送顺槽交汇的地段，由于偏帮， 此处产生的大块煤在转向过程中 从工作面输送机中 向运送顺槽转载机转向 90 容易出现堆积散落的现 象，极易发生事故。此处顶板支护及综放回采工艺更 为复杂，条件更为严酷，并且是作业维修工人经常往 返的区域，这些因素都给正常作业带来很大的安全隐 患。此外，后部刮板输送机担负输送放顶煤的作业， 煤块较大容易翻滚，也增加了作业的不安全程度。转 载机机尾环境如图 1 所示。 2 转载机机尾全封闭装置设计 2.1 全封闭装置理念、要求及原理 1 全封闭装置的理念 为打造本质安全的工 作环境，实现人员伤亡零事故率，预防和消除转载机 机尾段由于存在的安全隐患而发生的二次设备及人员 损伤，向智能化生产目标迈进。 2 全封闭装置的要求 在采煤机截割煤炭 时，转载机机尾只保留正常的卸煤口；当处于检修状 态时，转载机机尾全部封闭。 3 全封闭装置的原理 利用转载机机体侧方 的伸缩挡板、上方的伸缩护架及可实现上下翻转的柔 性槽体等部件，通过液压缸的伸缩实现对转载机的封 闭。在该方案中多处设计了可伸缩挡板，是充分考虑 了井下的作业空间，以及对推移过程中产生的敞开区 域的弥补，同时也考虑到便于检修和清理三角区煤炭 等问题。 2.2 全封闭转载机机尾与传统转载机机尾的 比较 在传统转载机中，从转载机机尾第一块入料槽开 始到转载机机头，此段区域均为封闭结构，而从转载 机机尾第一块入料槽开始到转载机机尾为卸料区域， 此段区域均为单侧敞开式结构。由于此区域单侧完全 敞开面向工人，而且是工人作业和行走的主要区域， 极易发生生产安全事故。 在全封闭转载机机尾的设计中，吸取了传统转载 机设计的优点，并针对传统转载机机尾卸料处单侧完 全敞开的这一安全隐患，对卸料段的顶盖板、卸料槽 侧板进行了全新的可伸缩式设计；针对大块煤通过时 易造成入料槽盖板损坏这一隐患，设计了可自动翻转 式柔性盖板入料槽；针对传统设计中的固定人梯处无 法封闭这一情况，设计了可伸缩式通道人梯。 2.3 全封闭装置结构特点 1 整体实现了转载机的全封闭； 2 在设计上既考虑了可能受大块煤矸石冲击部 位的强度，也考虑了整体结构的柔性； 3 整体设计便于井下观察、检修与维护； 4 所有部件均便于拆卸，结构上避免了采用大 块材质，方便运输，便于井下更换； 5 基本实现了自动化，没有因该装置的增加而 过多地增加工人的劳动强度； 6 在安全上实现了更大的保障。 2.4 全封闭装置结构设计 2.4.1 转载机全封闭原则 除运输机机头与转载机搭接处留有必要的煤流通 道外，其他区域均应实现封闭，以确保人员不会因各 种意外情况坠入转载机；但不能因转载机的封闭而影 响生产。 2.4.2 转载机机尾封闭结构 转载机机尾处于三角地带，周围有输送机机头及 端头支架等设备，是工人经常通过的地方，属于事故 易发生地带。传统设计中，此处是敞开的，即机尾的 侧方及上方没有任何保护措施，一旦有人员及物件从 此处坠入转载机中，后果不堪设想。本设计中，在机 尾的侧方 靠煤壁侧 设计了可伸缩式双层挡板，在机 尾上方设计了可伸缩式护板组件，使得转载机机尾在 保证了与周围环境合理配套的同时，大大增加了此处 维修工人的安全性。机尾封闭结构如图 2 所示，其组 成为机尾伸缩护板 机尾挡板 伸缩挡板。 1. 端头支架 2. 转载机 3. 前部输送机 4. 后部输送机 图 1 转载机机尾环境 Fig. 1 Surroundings of tail of stage loader 1. 机尾伸缩护板 2. 机尾挡板 3. 伸缩挡板 4. 机尾 图 2 机尾封闭结构 Fig. 2 Structure of tail closure 万方数据 第 48 卷 2020 年第 1 期 提运 编 辑 严 瑾 26 2.4.3 柔性槽体封闭结构 根据综放工艺中煤块大的特点，本设计采取了可 翻转式的柔性槽体封闭结构。当输送较大煤块时，液 压缸收回，活动翻板向上旋转，增大了过煤空间，既 防止设备损坏，又利于大块煤的通过。另外，在柔性 槽体的侧方还设计了双向可伸缩式挡板，保证在采煤 机割煤后的移架及推溜过程中转载机能适时随动，及 时封闭相应的空间，实现了转载机封闭和生产作业的 相互协调。柔性槽体封闭结构如图 3 所示，其组成 为翻转盖板 挡板 双向伸缩挡板。 2.4.4 第一入料槽体封闭结构 在综放工作面[3]中，采煤机割下的煤从工作面输 送机经过 90 转向后转运至转载机上。由于转载机的 运速较快，且有大块煤的冲击，使得转载机入料口处 的槽体被冲击而受损。此处处于三角区域，有偏帮煤 的发生，煤块常从上方垮落入槽中，造成不安全因 素。本设计中，综合考虑以上因素，采取了加厚顶盖 板以增加强度，并且在入口前端设计了静态破碎齿 用于破碎大块煤，从而减轻大块煤对槽体的冲击。另 外，在槽体上方设计了可伸缩式护板组件，在侧面设 计了双层可伸缩式挡板，提高了挡板适应弯曲或变形 的能力。伸缩挡板设计成通透式，既便于观察煤块的 输送情况，又实现了封闭，以防止工人坠入。第一入 料槽体封闭结构如图 4 所示，其组成为入口伸缩护 板 顶盖板 伸缩挡板。 2.4.5 伸缩人梯结构 人梯是工人从顺槽进入工作面的重要通道，传统 设计中人梯是固定在转载机上的。本设计中将人梯设 计为可伸缩式，其固定架与输送机机头固连，活动架 体可沿垂直于转载机方向通过液压缸的伸缩而往复活 动。当有大块煤通过时，液压缸收缩，将人梯收回至 通道一侧，保证大块煤的顺利通过；当无大块煤通过 或处于检修时，液压缸伸出，将人梯的活动架伸出形 成过人通道，同时也对此处的槽体起到封闭作用。 2.4.6 液压系统设计 本封闭装置需要通过液压泵提供动力实现其伸 缩。液压元件的选择以煤矿常用液压器材为主。本封 闭装置的液压元件按矿方要求选用，操作阀采用三位 四通阀，以实现 6 根液压缸的升降控制。 2.4.7 转载机机尾全封闭装置的整体装配效 果 安装后可伸缩组合式转载机机尾全封闭装置的整 体装配效果如图 5 所示。 3 现场应用 可伸缩组合式转载机机尾全封闭装置能够较好 地解决转载机难以封闭，或封闭后影响正常作业的问 题，改善综采综放工作面工作环境，减少事故发生， 是转载机机尾由开放式向全封闭转换的必然结果，是 煤矿安全生产的发展方向。在同煤集团四老沟矿、白 洞矿、马脊梁矿、虎龙沟矿等各矿的现场应用证明使 用效果良好，明显提高了转载机在条件复杂的井下工 作面的运行安全性。但在使用过程中也暴露了诸多问 题，需在今后的设计中加以改进。 1. 翻转盖板 2. 挡板 3. 双向伸缩挡板 图 3 柔性槽体封闭结构 Fig. 3 Structure of flexible groove closure 1. 入口伸缩护板 2. 顶盖板 3. 伸缩挡板 图 4 第一入料槽体封闭结构 Fig. 4 Structure of first feeding groove closure 1. 机尾伸缩护板 2. 端头支架 3. 柔性槽体 4. 入口伸缩护板 5. 中部槽 6. 拉移槽 7. 伸缩挡板 8. 前部输送机 9. 双向伸缩挡板 10. 后部输送机 图 5 转载机机尾全封闭装置的整体装配效果 Fig. 5 Whole assembly effects of full closure for tail of stage loader 万方数据 第 48 卷 2020 年第 1 期 提运 编 辑 严 瑾 27 参 考 文 献 [1] 孟宪臣.采煤概论 [M].北京煤炭工业出版社，20103. [2] 王春生，李小平.综放工作面后部刮板输送机新型卸载方式 研究 [J].煤矿机械，2016，37539-40. [3] 陆幼鲁.综放工作面端部交叉布置装备配套技术研究与探索 [J].煤矿现代化，20133116-119. □ 收稿日期2019-09-04 修订日期2019-11-07 钾盐矿用梭车的研制 任晓力 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 山西太原 030006 摘要介绍了钾盐在我国农业生产中的重要作用，针对钾盐矿特有的开采工艺和使用环境，开发了耐 腐蚀耐高温的钾盐矿用梭车，使其能满足钾盐矿的使用条件。详细介绍了如何防腐蚀，如何改进散热 系统以及制动系统。 关键词钾盐矿用梭车；耐腐蚀；冷却系统；制动系统 中图分类号TD52 文献标志码A 文章编号1001-3954202001-0027-04 Development of shuttle car used in potassium salt mine REN Xiaoli Taiyuan Institute Co., Ltd. of China Coal Technology corrosion resistant; cooling system; braking system 钾 是农作物生长所必须的营养元素之一，而 95 的钾盐用来生产钾肥，因此，钾盐的开采 和利用直接关系到国家粮食安全。受钾盐成矿地质条 件影响，全球钾盐资源的分布高度集中，主要分布在 欧洲和北美等地区，其中全球总储量的 70 被白俄 罗斯、俄罗斯和加拿大这 3 个国家所占据，资源分布 的不均匀性决定了钾盐的生产也被少数企业垄断。我 国钾肥产量自给率只有一半，因此保障境外钾盐安全 稳定的供应是我们面临的首要任务。中国在合理开 发利用国外钾盐资源方面，不仅需要综合分析矿产资 源的开发条件，同时还要考虑该国的政治经济等因 素。老挝的万象盆地特大型钾矿勘测 KCL 资源储量 高达 130 亿 t，为钾石盐-光卤石型矿床，矿体厚度较 大，矿石品位较高，属于优质资源，是迄今发现的大 型光卤石钾盐矿。中挝友谊源远流长，在老挝钾盐资 源勘查开发上，中国具有经济和地缘政治的优势；因 此研制适应于钾盐矿开采的相关装备，合理开发利用 钾盐资源，可以更好地为国家的粮食生产和安全提供 保障[1-2]。 梭车作为连续采煤机的后配套装备，由于其运行 灵活和装卸速度快等特点，目前被广泛应用在神东榆 林等矿区的边角煤开采或巷道掘进中。但是其使用仅 限于煤矿中，而老挝钾盐矿的环境特点是温度高，湿 度大，腐蚀性强，因此需要设计一款钾盐矿用梭车， 以适应其复杂的外界环境。 基金项目公司自立项目“梭车电液伺服转向系统及电液耦合 制动关键技术研究”M2019-10 作者简介任晓力，男，1981 年生，硕士，工程师，主要从事 煤机设计。 万方数据