中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司 河北張家口 076250

在 綜采[1]及綜放開采中，工作面輸送機(jī)將采煤機(jī)截割下的原煤卸載至順槽轉(zhuǎn)載機(jī)中。由于采煤工作面與運(yùn)送順槽巷道成一定的角度，當(dāng)頂板條件欠佳或頂板壓力過大，采煤機(jī)在此割煤時，在輸送機(jī)機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾交接處極易發(fā)生偏幫而產(chǎn)生大塊煤炭，而此處又恰好是端頭支架與過渡支架的結(jié)合部位，對頂板的管理較為復(fù)雜。在傳統(tǒng)設(shè)計中，轉(zhuǎn)載機(jī)中部是封閉的，但并未對卸料槽那段區(qū)間進(jìn)行封閉，從實(shí)際使用效果看，傳統(tǒng)設(shè)計并未達(dá)到真正從本質(zhì)上防止事故發(fā)生。經(jīng)井下實(shí)際勘察并結(jié)合礦方的意見，為了完全杜絕事故的發(fā)生，達(dá)到國家及局里零事故的要求，筆者提出了一種既不影響工作流程，又能減少事故發(fā)生的轉(zhuǎn)載機(jī)全封閉裝置的理念，并付諸于實(shí)踐，先后在同煤集團(tuán)馬家梁礦、永定莊礦、白洞礦及四老溝等礦正式投入實(shí)際生產(chǎn)中，取得了很好的效果。

1 轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾的工作環(huán)境分析

由于綜放回采工藝中轉(zhuǎn)載機(jī)布置最為復(fù)雜，因此以此為例進(jìn)行說明。在綜放工作面中，順槽轉(zhuǎn)載機(jī)的配套形式一般為轉(zhuǎn)載機(jī)主體+轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾+邁步作業(yè)自移+皮帶自移機(jī)尾 (或行走小車)+破碎機(jī)。在轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾周圍的主要設(shè)備有端頭支架、前后部輸送機(jī)[2]機(jī)頭及其傳動裝置和各種液壓管路系統(tǒng)等等。轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾正處于工作面運(yùn)送順槽交匯的地段，由于偏幫，此處產(chǎn)生的大塊煤在轉(zhuǎn)向過程中 (從工作面輸送機(jī)中向運(yùn)送順槽轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)向 90°)容易出現(xiàn)堆積散落的現(xiàn)象，極易發(fā)生事故。此處頂板支護(hù)及綜放回采工藝更為復(fù)雜，條件更為嚴(yán)酷，并且是作業(yè)維修工人經(jīng)常往返的區(qū)域，這些因素都給正常作業(yè)帶來很大的安全隱患。此外，后部刮板輸送機(jī)擔(dān)負(fù)輸送放頂煤的作業(yè)，煤塊較大容易翻滾，也增加了作業(yè)的不安全程度。轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾環(huán)境如圖 1 所示。

2 轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾全封閉裝置設(shè)計

2.1 全封閉裝置理念、要求及原理

(1)全封閉裝置的理念 為打造本質(zhì)安全的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人員傷亡零事故率，預(yù)防和消除轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾段由于存在的安全隱患而發(fā)生的二次設(shè)備及人員損傷，向智能化生產(chǎn)目標(biāo)邁進(jìn)。

(2)全封閉裝置的要求 在采煤機(jī)截割煤炭時，轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾只保留正常的卸煤口；當(dāng)處于檢修狀態(tài)時，轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾全部封閉。

(3)全封閉裝置的原理 利用轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)體側(cè)方的伸縮擋板、上方的伸縮護(hù)架及可實(shí)現(xiàn)上下翻轉(zhuǎn)的柔性槽體等部件，通過液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)載機(jī)的封閉。在該方案中多處設(shè)計了可伸縮擋板，是充分考慮了井下的作業(yè)空間，以及對推移過程中產(chǎn)生的敞開區(qū)域的彌補(bǔ)，同時也考慮到便于檢修和清理三角區(qū)煤炭等問題。

2.2 全封閉轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾的比較

在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)載機(jī)中，從轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾第一塊入料槽開始到轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭，此段區(qū)域均為封閉結(jié)構(gòu)，而從轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾第一塊入料槽開始到轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾為卸料區(qū)域，此段區(qū)域均為單側(cè)敞開式結(jié)構(gòu)。由于此區(qū)域單側(cè)完全敞開面向工人，而且是工人作業(yè)和行走的主要區(qū)域，極易發(fā)生生產(chǎn)安全事故。

在全封閉轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾的設(shè)計中，吸取了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)載機(jī)設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)，并針對傳統(tǒng)轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾卸料處單側(cè)完全敞開的這一安全隱患，對卸料段的頂蓋板、卸料槽側(cè)板進(jìn)行了全新的可伸縮式設(shè)計；針對大塊煤通過時易造成入料槽蓋板損壞這一隱患，設(shè)計了可自動翻轉(zhuǎn)式柔性蓋板入料槽；針對傳統(tǒng)設(shè)計中的固定人梯處無法封閉這一情況，設(shè)計了可伸縮式通道人梯。

2.3 全封閉裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(1)整體實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)載機(jī)的全封閉；

(2)在設(shè)計上既考慮了可能受大塊煤矸石沖擊部位的強(qiáng)度，也考慮了整體結(jié)構(gòu)的柔性；

(3)整體設(shè)計便于井下觀察、檢修與維護(hù)；

(4)所有部件均便于拆卸，結(jié)構(gòu)上避免了采用大塊材質(zhì)，方便運(yùn)輸，便于井下更換；

(5)基本實(shí)現(xiàn)了自動化，沒有因該裝置的增加而過多地增加工人的勞動強(qiáng)度；

(6)在安全上實(shí)現(xiàn)了更大的保障。

2.4 全封閉裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.4.1 轉(zhuǎn)載機(jī)全封閉原則

除運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接處留有必要的煤流通道外，其他區(qū)域均應(yīng)實(shí)現(xiàn)封閉，以確保人員不會因各種意外情況墜入轉(zhuǎn)載機(jī)；但不能因轉(zhuǎn)載機(jī)的封閉而影響生產(chǎn)。

2.4.2 轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾封閉結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾處于三角地帶，周圍有輸送機(jī)機(jī)頭及端頭支架等設(shè)備，是工人經(jīng)常通過的地方，屬于事故易發(fā)生地帶。傳統(tǒng)設(shè)計中，此處是敞開的，即機(jī)尾的側(cè)方及上方?jīng)]有任何保護(hù)措施，一旦有人員及物件從此處墜入轉(zhuǎn)載機(jī)中，后果不堪設(shè)想。本設(shè)計中，在機(jī)尾的側(cè)方 (靠煤壁側(cè))設(shè)計了可伸縮式雙層擋板，在機(jī)尾上方設(shè)計了可伸縮式護(hù)板組件，使得轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾在保證了與周圍環(huán)境合理配套的同時，大大增加了此處維修工人的安全性。機(jī)尾封閉結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，其組成為：機(jī)尾伸縮護(hù)板+機(jī)尾擋板+伸縮擋板。

圖2 機(jī)尾封閉結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of tail closure

2.4.3 柔性槽體封閉結(jié)構(gòu)

根據(jù)綜放工藝中煤塊大的特點(diǎn)，本設(shè)計采取了可翻轉(zhuǎn)式的柔性槽體封閉結(jié)構(gòu)。當(dāng)輸送較大煤塊時，液壓缸收回，活動翻板向上旋轉(zhuǎn)，增大了過煤空間，既防止設(shè)備損壞，又利于大塊煤的通過。另外，在柔性槽體的側(cè)方還設(shè)計了雙向可伸縮式擋板，保證在采煤機(jī)割煤后的移架及推溜過程中轉(zhuǎn)載機(jī)能適時隨動，及時封閉相應(yīng)的空間，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)載機(jī)封閉和生產(chǎn)作業(yè)的相互協(xié)調(diào)。柔性槽體封閉結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，其組成為：翻轉(zhuǎn)蓋板+擋板+雙向伸縮擋板。

圖3 柔性槽體封閉結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of flexible groove closure

2.4.4 第一入料槽體封閉結(jié)構(gòu)

在綜放工作面[3]中，采煤機(jī)割下的煤從工作面輸送機(jī)經(jīng)過 90°轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)運(yùn)至轉(zhuǎn)載機(jī)上。由于轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)速較快，且有大塊煤的沖擊，使得轉(zhuǎn)載機(jī)入料口處的槽體被沖擊而受損。此處處于三角區(qū)域，有偏幫煤的發(fā)生，煤塊常從上方垮落入槽中，造成不安全因素。本設(shè)計中，綜合考慮以上因素，采取了加厚頂蓋板以增加強(qiáng)度，并且在入口前端設(shè)計了靜態(tài)破碎齒用于破碎大塊煤，從而減輕大塊煤對槽體的沖擊。另外，在槽體上方設(shè)計了可伸縮式護(hù)板組件，在側(cè)面設(shè)計了雙層可伸縮式擋板，提高了擋板適應(yīng)彎曲或變形的能力。伸縮擋板設(shè)計成通透式，既便于觀察煤塊的輸送情況，又實(shí)現(xiàn)了封閉，以防止工人墜入。第一入料槽體封閉結(jié)構(gòu)如圖 4 所示，其組成為：入口伸縮護(hù)板+頂蓋板+伸縮擋板。

2.4.5 伸縮人梯結(jié)構(gòu)

人梯是工人從順槽進(jìn)入工作面的重要通道，傳統(tǒng)設(shè)計中人梯是固定在轉(zhuǎn)載機(jī)上的。本設(shè)計中將人梯設(shè)計為可伸縮式，其固定架與輸送機(jī)機(jī)頭固連，活動架體可沿垂直于轉(zhuǎn)載機(jī)方向通過液壓缸的伸縮而往復(fù)活動。當(dāng)有大塊煤通過時，液壓缸收縮，將人梯收回至通道一側(cè)，保證大塊煤的順利通過；當(dāng)無大塊煤通過或處于檢修時，液壓缸伸出，將人梯的活動架伸出形成過人通道，同時也對此處的槽體起到封閉作用。

圖4 第一入料槽體封閉結(jié)構(gòu)Fig.4 Structure of first feeding groove closure

2.4.6 液壓系統(tǒng)設(shè)計

本封閉裝置需要通過液壓泵提供動力實(shí)現(xiàn)其伸縮。液壓元件的選擇以煤礦常用液壓器材為主。本封閉裝置的液壓元件按礦方要求選用，操作閥采用三位四通閥，以實(shí)現(xiàn) 6 根液壓缸的升降控制。

2.4.7 轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾全封閉裝置的整體裝配效果

安裝后可伸縮組合式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾全封閉裝置的整體裝配效果如圖 5 所示。

圖5 轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾全封閉裝置的整體裝配效果Fig.5 Whole assembly effects of full closure for tail of stage loader

3 現(xiàn)場應(yīng)用

可伸縮組合式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾全封閉裝置能夠較好地解決轉(zhuǎn)載機(jī)難以封閉，或封閉后影響正常作業(yè)的問題，改善綜采綜放工作面工作環(huán)境，減少事故發(fā)生，是轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾由開放式向全封閉轉(zhuǎn)換的必然結(jié)果，是煤礦安全生產(chǎn)的發(fā)展方向。在同煤集團(tuán)四老溝礦、白洞礦、馬脊梁礦、虎龍溝礦等各礦的現(xiàn)場應(yīng)用證明使用效果良好，明顯提高了轉(zhuǎn)載機(jī)在條件復(fù)雜的井下工作面的運(yùn)行安全性。但在使用過程中也暴露了諸多問題，需在今后的設(shè)計中加以改進(jìn)。