侯東陽
(晉煤集團(tuán)沁秀公司岳城煤礦,山西 晉城 048000)
厚煤層開采條件下,采高的增加會(huì)導(dǎo)致礦壓逐漸顯現(xiàn),使得片幫大塊煤越來越多,片幫大塊煤大量的存在會(huì)造成帶式輸送機(jī)的堵塞,引發(fā)運(yùn)輸故障,需要停機(jī)檢修。針對這一情況,岳城煤礦采用了風(fēng)鎬和人工掄鐵錘兩種辦法對大塊煤進(jìn)行破碎,效果不太理想,人工破碎增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,降低了生產(chǎn)效率,存在嚴(yán)重的安全隱患,無法實(shí)現(xiàn)煤礦方確定的高產(chǎn)高效安全開采目標(biāo)。為解決2135厚煤層工作面大塊煤的破碎問題,設(shè)計(jì)了一種大塊煤破碎裝置,安裝在刮板輸送機(jī)過渡溜槽擋煤板外的采空側(cè)推移板上,解決了大塊煤造成的帶式輸送機(jī)堵塞問題,提高了運(yùn)輸效率。
結(jié)合安裝條件,該大塊煤破碎裝置的設(shè)計(jì)原則如下:(1)大塊煤破碎裝置的破碎能力要滿足2135工作面巷道的大塊煤數(shù)量,尺寸要便于采空側(cè)推移板上的安裝。(2)要求大塊煤破碎裝置的結(jié)構(gòu)簡單,零部件少,方便安裝和拆卸。(3)基于2135工作面巷道的實(shí)況,要保障大塊煤破碎裝置安裝后的穩(wěn)定性。(4)要求破碎裝置對大塊煤的破碎時(shí)間較短。(5)在保障工作能力和工作效率的前提下,盡量降低破碎裝置的自重。
1.2.1 大塊煤破碎裝置的組成分析
用于厚煤層工作面大塊煤破碎的大塊煤破碎裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。結(jié)構(gòu)組成主要包括液壓控制系統(tǒng)、液壓破碎錘、工作機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等幾大部分。液壓破碎錘主要是用來對目標(biāo)大塊煤進(jìn)行調(diào)整和壓實(shí)動(dòng)作;工作機(jī)構(gòu)主要由支撐桿、動(dòng)臂、伸縮臂、垂直升降油缸等組成,是破碎裝置的主要部分;回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)軸、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、平衡塊組成,實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)的水平轉(zhuǎn)動(dòng);該破碎裝置通過液壓控制系統(tǒng)控制各油缸動(dòng)作,可實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)動(dòng)。
圖1 大塊煤破碎裝置的結(jié)構(gòu)圖
1.2.2 液壓系統(tǒng)的工作原理
該大塊煤破碎裝置液壓系統(tǒng)示意圖如圖2所示,包括擺動(dòng)液壓馬達(dá)、垂直升降油缸、伸縮油缸、角度調(diào)節(jié)油缸、液壓破碎錘、五片并聯(lián)換向閥等部件。
圖2 大塊煤破碎裝置液壓系統(tǒng)原理示意圖
當(dāng)檢測到大塊煤出現(xiàn)時(shí),設(shè)備通過液壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液壓破碎錘的定位、破碎錘工作角度的調(diào)整,對大塊煤進(jìn)行壓實(shí)作業(yè),最后操縱液壓破碎錘的換向閥進(jìn)行破碎錘動(dòng)作。
大塊煤破碎裝置完成設(shè)計(jì)后,于2018年4月在晉煤集團(tuán)岳城煤礦2135厚煤層工作面進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)。2135工作面位于井田東翼,走向長 2093~2135m, 傾 斜 長 178~188m, 煤 層 厚 度為4~7m,平均厚度6.2m,為厚煤層,煤層硬度f=5.2,屬于極硬煤層。煤層頂板較硬,直接頂和老頂冒落困難,冒落時(shí)塊度較大,因此大塊煤因破碎不及時(shí),導(dǎo)致輸送機(jī)機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾處發(fā)生堵塞問題,時(shí)常需要停機(jī)進(jìn)行人工破碎作業(yè),降低了生產(chǎn)效率,增加了生產(chǎn)的安全隱患。
(1)根據(jù)2135工作面的生產(chǎn)情況,將大塊煤破碎裝置安裝在輸送機(jī)之間溜槽外側(cè)的采空側(cè)推移板上。將設(shè)備的油管接好,反復(fù)操作幾次手動(dòng)換向閥排除油路空氣,開啟乳化液泵站,由液壓系統(tǒng)提供的高壓乳化液驅(qū)動(dòng)。
(2)采煤設(shè)備作業(yè)期間,帶式輸送機(jī)溜槽有大塊煤擁堵現(xiàn)象發(fā)生時(shí),大塊煤破碎裝置操縱液壓馬達(dá)、垂直升降油缸、伸縮油缸、調(diào)節(jié)角度油缸換向閥,確定位置進(jìn)行壓實(shí)動(dòng)作,然后再通過全液壓控制系統(tǒng)操縱液壓破碎錘的換向閥進(jìn)行破碎作業(yè),等大塊煤完成破碎后將活塞桿收回。
(3)當(dāng)采煤設(shè)備作業(yè)期間輸送機(jī)溜槽無大塊煤出現(xiàn),整個(gè)開采、運(yùn)輸系統(tǒng)工作順暢時(shí),破碎裝置全液壓馬達(dá)發(fā)生動(dòng)作將工作機(jī)構(gòu)收回,降低設(shè)備高度。
大塊煤破碎裝置安裝調(diào)試后,已在2135工作面試運(yùn)行了1個(gè)月的時(shí)間。
(1)整個(gè)運(yùn)行期間,大塊煤破碎裝置運(yùn)行穩(wěn)定,操作過程較為簡便,大塊煤的破碎效果較好,帶式輸送機(jī)機(jī)頭卸載點(diǎn)和轉(zhuǎn)載機(jī)入口已無堵塞現(xiàn)象發(fā)生,大煤塊的堵塞問題得以解決。
(2)大塊煤破碎裝置應(yīng)用后,該工作崗位工人的勞動(dòng)強(qiáng)度降低了,設(shè)備的故障率降低了,開采工作面機(jī)械設(shè)備的開機(jī)率得到了提高。
(3)大塊煤破碎裝置應(yīng)用后,每班割煤由以前的2刀提高到3刀,按每天2班,煤價(jià)450元/t核算,煤炭產(chǎn)值每天增加20萬元。
(4)大塊煤破碎裝置應(yīng)用后,破碎大塊煤崗位只需要1人,相對以往減少了4人,人工費(fèi)用可節(jié)約30萬元/年。大塊煤破碎裝置的應(yīng)用,為企業(yè)創(chuàng)造了較好的安全經(jīng)濟(jì)效益,可以在全煤礦進(jìn)行大面積的推廣應(yīng)用。
針對岳城煤礦2135厚煤層工作面片幫大塊煤造成的帶式輸送機(jī)堵塞問題,設(shè)計(jì)了大塊煤破碎裝置,并進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用,應(yīng)用效果理想,創(chuàng)造了較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。該大塊煤破碎裝置具有以下特點(diǎn)。
(1)大塊煤破碎裝置的破碎區(qū)域較大。該裝置采用全液壓控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、升降、伸縮等多種動(dòng)作,具有全方位偏擺運(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),對各類煤塊進(jìn)行有效的破碎,對煤塊破碎的粒度范圍大,可以解決大塊煤的堵塞問題。
(2)大塊煤破碎裝置安全性高。該破碎裝置安裝簡便,操作安全性高,通過全液壓在安全區(qū)域內(nèi)操作可以順利完成大塊煤的定位和破碎工作,無需人工在危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行作業(yè),大塊煤破碎作用安全性得到了有效提高。
(3)大塊煤破碎崗位工人的勞動(dòng)強(qiáng)度得到了有效降低,崗位工作人員由5人減少為1人,減員增效成果明顯。
(4)大塊煤破碎裝置的工作具有獨(dú)立性,與2135工作面現(xiàn)有采煤系統(tǒng)互不干涉和影響。當(dāng)大塊煤破碎裝置無需工作,將裝置機(jī)構(gòu)收回即可,可以最大程度的不對采煤設(shè)備造成影響。
(5)大塊煤破碎裝置整體體積較小,安裝和拆卸方便,安裝使用的位置可以在工作面任一區(qū)域,靈活性好,可以在煤礦開采中進(jìn)行推廣應(yīng)用。