王念安

摘 要：眾所周知，井下綜采工作存在著很大的安全隱患，嚴(yán)重威脅著井下工作人員的生命安全，井下地勢(shì)復(fù)雜，情況多變，大大增加了開采工作的困難程度和井下工作人員的工作強(qiáng)度，煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的產(chǎn)生，有效提高了井下綜采工作的安全系數(shù)，提高了井下工作人員的工作效率，減少了井下開采事故的發(fā)生頻率。該文詳細(xì)介紹了煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的設(shè)計(jì)理念及工作原理，全面展示了煤礦在用設(shè)備列車自移裝置在井下綜采工作中的重要作用。

關(guān)鍵詞：自移裝置 設(shè)備列車 液壓系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TD672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（c）-0091-02

隨著現(xiàn)代工業(yè)水平的飛速發(fā)展，煤礦企業(yè)進(jìn)入了全新的機(jī)械化時(shí)代，采煤工藝也隨著機(jī)電設(shè)備的不斷改良大幅提高。在新疆地區(qū)，由于受到地質(zhì)條件的限制，煤礦結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，大多數(shù)煤層傾斜角度較大，現(xiàn)有的設(shè)備列車受到井下工作環(huán)境的制約，移動(dòng)速度慢，工作效率低，安全隱患大，這一科學(xué)難題成為國(guó)際煤炭開采事業(yè)前進(jìn)的絆腳石。部分的煤炭生產(chǎn)國(guó)家曾嘗試著改進(jìn)設(shè)備列車的組成結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備列車的安全系數(shù)和工作效率，但始終沒有提出合理的解決方案和設(shè)計(jì)方法。設(shè)備列車主要由采煤機(jī)、刮板機(jī)電源、移動(dòng)變電站重量、乳化液泵站、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)電源等部分組成。隨著現(xiàn)代煤礦開采企業(yè)的發(fā)展，井下綜采技術(shù)不斷提高，已全面實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開采。但當(dāng)前設(shè)備列車的開采技術(shù)并不十分先進(jìn)，對(duì)井下地理環(huán)境要求較高，不能適應(yīng)不同地質(zhì)煤炭的開采，相對(duì)于坡度較大、傾斜度較高的開采層面，當(dāng)前設(shè)備列車行動(dòng)遲緩，舉步維艱，造成井下綜采工作人員的工作效率低、危險(xiǎn)系數(shù)大的工作特點(diǎn)，因此，煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的研究和開發(fā)被提上日程，成為煤炭生產(chǎn)事業(yè)的主要研究課題。

隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)水平的飛速發(fā)展，機(jī)械化的生產(chǎn)水平日益成熟，煤礦開采行業(yè)對(duì)設(shè)備列車的要求也不斷提高，原有的設(shè)備列車無(wú)法滿足特殊條件下的煤炭開采，因此，移動(dòng)設(shè)備列車的組成結(jié)構(gòu)需要不斷改良，從而達(dá)到現(xiàn)代煤礦企業(yè)的機(jī)械化要求，在設(shè)備列車的最初研發(fā)階段，將原來(lái)的回柱絞車牽引或下放裝置，更換為液壓卡規(guī)裝置，在一定程度上提高了井下綜采工作的工作效率和安全系數(shù)，但并沒有解決傾斜度較高的煤層開采問(wèn)題，由此可見，移動(dòng)設(shè)備列車的設(shè)計(jì)方案需要進(jìn)一步完善。

移動(dòng)設(shè)備列車由最初的人工搬運(yùn)，發(fā)展到回柱絞車牽引或下放，再到后來(lái)發(fā)展到液壓卡規(guī)裝置的使用，不斷改良和完善，有效的解決了井下綜采工作中遇到的一些問(wèn)題和困難，但并沒有從實(shí)質(zhì)上解決井下工作人員工作效率低、工作環(huán)境惡劣、人身安全得不到保障等問(wèn)題，因此，設(shè)備列車的研究有待進(jìn)一步跟進(jìn)。

為了提高國(guó)家乃至國(guó)際煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，改善井下工作人員的作業(yè)條件，降低井下綜采工作的事故發(fā)生率，移動(dòng)設(shè)備列車的研究和改良勢(shì)在必行。我們應(yīng)該針對(duì)在特殊條件下所遇到的移動(dòng)設(shè)備列車技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的研究，從而實(shí)現(xiàn)不同礦井環(huán)境下的煤炭開采工作，這是推進(jìn)社會(huì)進(jìn)步、穩(wěn)定社會(huì)發(fā)展的先決條件。移動(dòng)設(shè)備列車的研究不僅能有效推動(dòng)我國(guó)煤礦企業(yè)的發(fā)展，對(duì)世界煤炭開采事業(yè)也有著十分重要的意義。移動(dòng)設(shè)備列車技術(shù)的更新?lián)Q代，對(duì)我國(guó)乃至世界的機(jī)械化采煤工業(yè)領(lǐng)域的拓展與開發(fā)具有重要的理論價(jià)值。

1 方案的提議

最初井下綜采工作中使用的設(shè)備列車體積龐大，操作困難，采用回柱絞車牽引或下放，大大增加了井下工作人員的工作強(qiáng)度，降低了煤礦企業(yè)的工作效率，提高了井下綜采工作的安全隱患，下面逐一列舉一下它在操作中的主要弊端。

絞車重量大，不利于安裝，設(shè)備列車移動(dòng)的同時(shí)，帶動(dòng)著絞車共同前進(jìn)，由于絞車重量過(guò)大，產(chǎn)生的慣性也很大，這就給設(shè)備列車的固定增加了極大的困難，使其在操作過(guò)程中容易產(chǎn)生跑車現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅著井下綜采工作人員的生命安全，增加了煤炭開采工作難度。

井下地質(zhì)條件復(fù)雜，遇到坡度較大的煤層時(shí)，無(wú)論是牽引絞車上坡還是下放絞車下坡時(shí)，單體柱所承受的負(fù)荷較大，無(wú)法自如控制設(shè)備列車的行進(jìn)，給井下工作人員造成了很大的安全隱患。這是移動(dòng)設(shè)備列車進(jìn)行改良的關(guān)鍵所在，也是煤礦企業(yè)的一項(xiàng)重要研究課題。

使用回柱絞車牽引或移動(dòng)的設(shè)備列車時(shí)，每一次采面移動(dòng)設(shè)備列車后，絞車也要跟著被移動(dòng)，笨重的絞車移動(dòng)使井下工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度增大，工作效率降低，危險(xiǎn)系數(shù)增加，工作時(shí)限延長(zhǎng)。會(huì)大大降低煤炭的開采數(shù)量，更大限度的降低了井下綜采工作的生產(chǎn)效率，嚴(yán)重影響了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

具體到煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，粗略的計(jì)算了一下，采用回柱絞車牽引或移動(dòng)的設(shè)備列車，大致會(huì)造成140多萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失，數(shù)目相當(dāng)可觀。想要避免這些經(jīng)濟(jì)損失的產(chǎn)生，必須要有新的移動(dòng)設(shè)備列車裝置來(lái)取代回柱絞車牽引或移動(dòng)裝置，從而提高煤礦企業(yè)的工作效率，增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，移動(dòng)設(shè)備列車的研究和改良方案被提上日程。

2 井下綜采工作的流程和配置

2.1 一八一八煤礦綜采工作的流程

2.2 支撐煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的選材

煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的選材是嚴(yán)格根據(jù)井下煤層的分布情況和礦區(qū)材料的配備條件所選擇的，從平板車的數(shù)量及規(guī)格，到液壓缸的缸徑、缸長(zhǎng)和行程，都是經(jīng)過(guò)精密的計(jì)算所得出的，為了保證煤礦在用設(shè)備列車自移裝置設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度，無(wú)論是彈簧和鋼的型號(hào)及數(shù)量，還是鋼板的厚度和高壓膠管的數(shù)量，都是經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐得來(lái)的。具體部件規(guī)格詳見表1。

2.3 井下綜采區(qū)域的分布情況

受到井下綜采區(qū)域的地勢(shì)影響，煤層分布褶曲，傾斜角度較大，走勢(shì)陡峭，加強(qiáng)頂板管理是回采順利進(jìn)行的先決條件。工作面運(yùn)輸和回風(fēng)均采用梯形斷面、錯(cuò)網(wǎng)支護(hù)的模式，下幫凈高分別為2.7 m和2.8 m，凈寬分別為4.4 m和3.5 m，凈斷面分別為12.4 m2和11，6 m2。采煤面切眼采用矩形斷面、錯(cuò)網(wǎng)錯(cuò)索聯(lián)合支護(hù)的模式，凈高和凈寬分別為3 m和8 m，凈斷面為24 m2。

3 煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的設(shè)計(jì)原理和架構(gòu)分析

3.1 設(shè)計(jì)原理

將液壓缸安裝在移車裝置所連接的兩輛設(shè)備列車之間，卸載下第一輛設(shè)備列車上的四顆單體柱，通過(guò)控制片閥迫使液壓缸向前移動(dòng)，接下來(lái)將液體注入到第一輛設(shè)備列車上的四顆單體柱之中，然后再卸載下第二輛設(shè)備列車上的四顆單體柱，通過(guò)控制片閥推動(dòng)移車裝置后所有設(shè)備向前移動(dòng)，繼續(xù)將液體注入到第二輛設(shè)備列車上的四顆單體柱之中，卸載下第一輛設(shè)備列車上的四顆單體柱，如此往復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備列車向前行進(jìn)。

3.2 架構(gòu)分析

移動(dòng)設(shè)備列車在井下主要受到三方面的力的作用，即重力、移動(dòng)設(shè)備列車與軌道之間的摩擦力和液壓體柱與煤層之間的摩擦力。想要控制設(shè)備列車靜止不動(dòng)，按照設(shè)備列車的軌道為橫坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，煤層與液壓體柱之間的摩擦力加上設(shè)備列車與軌道之間的摩擦力大于重力在水平方向上的分力。

移車設(shè)備的牽引力和工作阻力是根據(jù)三角形法則計(jì)算得出的。通過(guò)上述分析及精確的公式計(jì)算得出，設(shè)備列車水平方向的分力是移車裝置承載力的四分之一，完全可以達(dá)到移動(dòng)設(shè)備列車的目標(biāo)。

3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)井下煤礦設(shè)備的布置和構(gòu)成的研究以及對(duì)煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的工作原理和受力分析的探索，為移動(dòng)設(shè)備列車的改良奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，對(duì)原有的設(shè)備列車井下綜采作業(yè)中遇到的困難給予了合理的解決方案。這一做法有效的提高了井下綜采工作的工作效率，降低了煤礦企業(yè)的勞動(dòng)成本，使井下綜采工作人員的生命安全得到了起碼的保證。

了解煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，計(jì)算出了每輛設(shè)備列車所受到的工作阻力與設(shè)備列車牽引力之間的關(guān)系，通過(guò)這些有力的數(shù)據(jù)支持將移動(dòng)設(shè)備列車進(jìn)行了合理的改良和設(shè)計(jì)，為國(guó)家煤礦企業(yè)的井下綜采工作提供了高端的技術(shù)支持，大大降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了工作人員的工作效率，大量減少了煤礦開采過(guò)程中的安全事故，使國(guó)家乃至世界的煤炭生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生了翻天覆地的變化，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電設(shè)備的大型化、連續(xù)化、自動(dòng)化和高速化。

4 結(jié)語(yǔ)

煤礦在用設(shè)備列車自移裝置經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證后，被應(yīng)用到實(shí)際的井下綜采作業(yè)之中，成功的克服了原來(lái)的移動(dòng)設(shè)備列車工作效率低、安全隱患大、作業(yè)條件惡劣等世界煤礦企業(yè)公認(rèn)的難點(diǎn)，有效的降低了井下綜采工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，獲得了國(guó)內(nèi)外煤礦企業(yè)的一致認(rèn)可和好評(píng)，下面通過(guò)以下幾點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。

煤礦在用設(shè)備列車自移裝置是攫取單位生產(chǎn)中被淘汰下來(lái)的材料，進(jìn)行加工利用，通過(guò)理論分析和反復(fù)計(jì)算后制作而成，通過(guò)模型驗(yàn)證后投入到實(shí)際生產(chǎn)中使用，并取得傲人成績(jī)。煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的整個(gè)設(shè)計(jì)和制造過(guò)程，非但沒有造成國(guó)家人力、物力和財(cái)力的大量浪費(fèi)，反而為國(guó)家煤礦企業(yè)節(jié)省了開支，提高了煤炭開采的工作效率。

經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和分析，有了強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)做后援，移動(dòng)設(shè)備列車的改良工作被提上日程，煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的誕生，有效的克服了煤礦企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中所遇到的跑車和移車的困難，使移動(dòng)設(shè)備列車的運(yùn)行得以有效控制。從而大大減少了井下綜采工作中的安全事故，使井下工作人員的生命安全得到了有效的保證。

在井下綜采的實(shí)際工作中，煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的成功研發(fā)，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)外煤礦企業(yè)的飛速發(fā)展，加快了世界煤炭的開采效率，引領(lǐng)國(guó)際煤礦企業(yè)邁上了一個(gè)新的臺(tái)階，標(biāo)志著移動(dòng)設(shè)備列車的研究跨上了一個(gè)全新的領(lǐng)域。

煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的運(yùn)用大大提高了井下綜采工作的安全系數(shù)，優(yōu)化了井下工作人員的工作環(huán)境，加快了工作效率，降低了工作強(qiáng)度，成功地克服了國(guó)內(nèi)外煤礦企業(yè)公認(rèn)的難題，促進(jìn)了煤炭開采事業(yè)的蓬勃發(fā)展，為煤礦企業(yè)開拓了一條安全高效的生產(chǎn)線。煤礦在用設(shè)備列車自移裝置的誕生，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，維護(hù)了社會(huì)穩(wěn)定，拓展了我國(guó)乃至世界移動(dòng)設(shè)備列車的研究領(lǐng)域，提高了在特殊條件下移動(dòng)設(shè)備列車的煤炭開采技術(shù)，使國(guó)內(nèi)外煤礦企業(yè)邁上了新的臺(tái)階。

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“感謝石寧教授提供的數(shù)據(jù)、資料與指導(dǎo)。”