王邦星

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)宜興煤業(yè)，山西 孝義 032302）

引言

1203工作面是2號煤層，是1201采區(qū)的下一接替工作面，現(xiàn)已貫通，準(zhǔn)備安裝綜采設(shè)備，順槽面運(yùn)輸線長達(dá)3 000m，寬260m。無極繩絞車只能運(yùn)輸2 000m，剩余1 000m，用小絞車接力運(yùn)輸，最大坡度為12°，采用40kW絞車3臺。12°坡采用20t回柱絞車。由于絞車安裝在專用硐室內(nèi)，須用捌繩輪改變運(yùn)行方向。專用綜采設(shè)備運(yùn)輸捌繩輪已加工到位。由于施工人員的失誤，誤將11.4kW絞車捌繩輪當(dāng)成綜采設(shè)備運(yùn)輸捌繩輪，致使運(yùn)輸綜采設(shè)備的運(yùn)輸線不能正常使用。11.4kW絞車捌繩輪是采用懸臂梁式，由一個(gè)兩頭出軸的輪轂組成，將軸的一端插在事先預(yù)埋好的Φ70mm的鋼管中。鋼絲繩通過輪轂改變運(yùn)行方向。它的特點(diǎn)是方便、快捷，可多次使用。但絞車捌繩輪受力小的缺點(diǎn)也不容忽視，僅用于11.4kW絞車和坡度小于7°的運(yùn)輸線上，受力僅為3t。而綜采設(shè)備最大質(zhì)量為21t，運(yùn)輸線上的最大坡度為12°，受力環(huán)境發(fā)生了巨大的變化。且由于基礎(chǔ)已澆筑成功，重新預(yù)埋基礎(chǔ)至少需28d，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)，為解決上述問題，必須將絞車捌繩輪進(jìn)行改造。

1 提出和確定方案

由于受時(shí)間的限制，在不影響綜采設(shè)備安裝的前提下，根據(jù)實(shí)際情況，提出了以下方案：

1）采用了機(jī)構(gòu)將懸臂梁式改為簡支梁式。經(jīng)計(jì)算，若將曲軸并聯(lián)且為簡支梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)為1／16的力矩，若僅采用簡支梁為1／12的力矩，而支架為21t，坡度為12°，是不能滿足運(yùn)輸?shù)摹?/p>

2）采用雙軸并聯(lián)。由于絞車硐室口埋有左右各兩個(gè)捌繩輪，故考慮將軸并聯(lián)在一起，大大改善運(yùn)行環(huán)境。

3）采用雙孔固定式軸式為解決安裝誤差。機(jī)構(gòu)架固定軸孔采用移動式和固定式雙重孔架，固定孔稍大；移動式小，會與軸的靜配合；中間采用長孔螺栓連接，移動距離可達(dá)30mm，滿足安裝誤差。

簡支梁式支架是將用特制的機(jī)構(gòu)兩軸并聯(lián)在一起，并將機(jī)構(gòu)固定于事先澆注好的基礎(chǔ)中。機(jī)構(gòu)采用強(qiáng)度較高的鋼板及槽鋼焊接組成，固定軸的位置采用雙孔固定，消除軸與孔的誤差，以及澆注基礎(chǔ)時(shí)產(chǎn)生的安裝誤差。機(jī)構(gòu)固定基礎(chǔ)采用膨脹螺絲固定于澆注基礎(chǔ)上。由于兩軸安裝時(shí)高差可能不同步，在固定捌繩輪軸時(shí)，采用了控制余量法。即在機(jī)構(gòu)上加工時(shí)保證強(qiáng)度的前提下，厚度盡力減少。若須大范圍調(diào)整時(shí)，采用實(shí)際測量后加墊的方式消除高差。改造后的方案如下頁圖1所示。

圖1 關(guān)聯(lián)捌繩輪示意圖

2 受力分析及計(jì)算結(jié)果

由于軸懸臂梁與簡支梁受力狀況不同，從受力圖上和計(jì)算公式中進(jìn)行對比。

2.1 懸臂梁受力圖（見圖2）及公式

圖2 懸臂梁受力圖

反力及切力F：

式中：L為懸臂梁長。

彎矩M：

式中：L1為一個(gè)支端到受力點(diǎn)的長度；M為力矩；M0為某一點(diǎn)的力矩。

2.2 簡支梁受力圖（見圖3）及公式

反力及切力F：

彎矩M

圖3 簡支梁受力圖

若L1＝L2，則 Mmax＝［F（1／2）·（1／2）L2］／L＝（1／4）FL，即只有自由端的1／4。

將軸并聯(lián)后，懸臂梁變成簡支梁，它的支護(hù)、受力如圖4所示且用于簡支梁支護(hù)受力

圖4 并聯(lián)后懸臂梁受力圖

因?yàn)镕＝F1＋F2＋F3＋F4，若F1＝F2＝F3＝F4，則，F(xiàn)1＝（1／4）F。

M0＝F·L，M＝（1／4）F·（1／4）L＝（1／16）FL＝（1／16）M0，即只有原來的1／16倍，材料的破壞主要是力矩受力，故材料受力狀況大大改善。

簡支梁的受力狀況大大優(yōu)于懸臂梁，并聯(lián)后軸的受力僅有原來的十六分之一。由于軸的抗彎強(qiáng)度與軸徑的三次方成正比，若加粗軸，其強(qiáng)度將大幅度增強(qiáng)。

3 使用結(jié)果

經(jīng)過5個(gè)21t的端頭支架運(yùn)輸后，一切正常，全部支架運(yùn)輸完后，僅有1個(gè)懸臂式捌繩輪變，更換后，將所有綜采設(shè)備運(yùn)輸進(jìn)去。

4 經(jīng)濟(jì)效益

不考慮其他因素，僅做基礎(chǔ)工作為28d，每個(gè)月可生產(chǎn)原煤25萬t，2012年2號煤價(jià)為每噸600元，扣除各種費(fèi)用，可創(chuàng)利340元，挽救經(jīng)濟(jì)損失7 750萬元。

5 結(jié)語

梁類結(jié)構(gòu)的改變，應(yīng)因地制宜，將軸并聯(lián)在同類的礦井中，是現(xiàn)實(shí)中常存在的問題。應(yīng)適應(yīng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，解決問題。