周建平

（山西王家?guī)X煤業(yè)有限公司王家?guī)X煤礦，山西 忻州 036600）

1 工程概況

王家?guī)X煤礦位于山西省河?xùn)|煤田北部，設(shè)計(jì)產(chǎn)能500 萬t/a，主要開采4 號煤、7 號煤、9 號煤，采煤工藝為北翼綜合機(jī)械化放頂煤、南翼大采高一次采全高。工作面現(xiàn)有1 臺SZZ1350 型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，將原煤由刮板輸送機(jī)過渡至帶式輸送機(jī)。隨著工作面推進(jìn)位置的變化，巷道底板極易出現(xiàn)傾角，當(dāng)巷道走勢上坡時(shí)，收煤板與輸送帶之間空間不足，容易劃傷輸送帶；當(dāng)巷道走勢下坡時(shí)，收煤板距離帶式輸送機(jī)過高，容易造成灑煤。由于轉(zhuǎn)載機(jī)的體形較大，加之收煤裝置固定在轉(zhuǎn)載機(jī)上，隨巷道走勢，采用人力方式調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)收煤裝置難度較大。

2 轉(zhuǎn)載機(jī)收煤裝置的現(xiàn)狀分析

對王家?guī)X煤礦SZZ1350 型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)收煤裝置的工序流程進(jìn)行梳理分析，并對以往18106 工作面調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)收煤裝置所需的步驟、時(shí)間及所需人數(shù)情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。傳統(tǒng)人工方式調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)收煤裝置，需要4～5 人協(xié)同作業(yè)，分為12 個(gè)步驟，平均耗時(shí)51.1 min。其中停機(jī)、試機(jī)為必要安全步驟，耗時(shí)占總用時(shí)的16%；人工拆卸、調(diào)整、安裝步驟，耗時(shí)占總用時(shí)的84%；根據(jù)實(shí)際觀察，人工熟練程度、現(xiàn)場條件等因素對總耗時(shí)的影響程度較大，因此改變傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式很有必要。

3 調(diào)心式收煤裝置設(shè)計(jì)的可行性分析

3.1 確定目標(biāo)

（1）定性目標(biāo)：通過研制轉(zhuǎn)載機(jī)調(diào)心式收煤裝置，縮短調(diào)節(jié)收煤裝置的工作流程。

（2）定量目標(biāo)：收煤時(shí)間縮短在20 min 以內(nèi)。

3.2 目標(biāo)可行性分析

在傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)收煤板流程中，人工操作拆卸固定式收煤板時(shí)，松動、緊固螺絲所占時(shí)間較長，如果通過研制出全新的裝置來替代人工拆卸收煤板，松動、緊固螺絲的過程縮短將能極大提高調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)收煤板的效率。對調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)收煤板裝置核心的調(diào)節(jié)步驟進(jìn)行分析討論，從技術(shù)指標(biāo)、人員素質(zhì)、成本風(fēng)險(xiǎn)、進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)、挑戰(zhàn)性、設(shè)施條件等幾方面進(jìn)行了目標(biāo)可行性分析，認(rèn)為任務(wù)目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)。

4 調(diào)心式收煤裝置的設(shè)計(jì)方案的比選及確定

4.1 調(diào)心式收煤裝置的設(shè)計(jì)方案

圍繞減少人數(shù)、減少步驟、減少時(shí)間3 個(gè)方面進(jìn)行討論，得出整體的設(shè)計(jì)思路為：研制一種調(diào)節(jié)裝置，來達(dá)到減少人數(shù)、減少步驟、減少時(shí)間的目的。經(jīng)過分析后，決定設(shè)計(jì)兩種可調(diào)節(jié)式的轉(zhuǎn)載機(jī)收煤板調(diào)節(jié)裝置[1-6]，并通過模擬試驗(yàn)法提出兩種方案

4.1.1 調(diào)心式收煤裝置的設(shè)計(jì)方案一分析

方案一主要是采用支撐頂配合跑道整塊方式。工作原理：利用支高頂臨時(shí)調(diào)節(jié)縱向高度，在轉(zhuǎn)載機(jī)與帶式輸送機(jī)搭接跑道處安設(shè)臨時(shí)墊塊，支高頂回收后使用墊塊進(jìn)行支撐，完成調(diào)節(jié)任務(wù)。

工作流程為：（1）停止轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，時(shí)間1 min；（2）確認(rèn)安全閉鎖3 min；（3）操作支高頂，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)高度3 min；（4）加裝跑道調(diào)節(jié)墊塊2 min；（5）調(diào)節(jié)收煤板落煤點(diǎn)5 min；（6）回收支高頂2 min；（7）解除控制器閉鎖2 min；（8）安全確認(rèn)設(shè)備正常運(yùn)行1 min。

4.1.2 調(diào)心式收煤裝置的設(shè)計(jì)方案二分析

方案二主要是采用收煤板機(jī)械換向方式。工作原理：利用液壓千斤頂傳動裝置給旋轉(zhuǎn)裝置提供縱向、橫向旋轉(zhuǎn)的推力和拉力，從而達(dá)到調(diào)節(jié)目的。

工作流程為：（1）停止轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，時(shí)間1 min；（2）確認(rèn)安全閉鎖，時(shí)間3 min；（3）操作機(jī)械裝置，時(shí)間3 min；（4）調(diào)整收煤板高度和角度，時(shí)間2 min；（5）關(guān)閉操作裝置、解除轉(zhuǎn)載機(jī)控制器閉鎖，時(shí)間2 min；（6）安全確認(rèn)設(shè)備正常運(yùn)行，時(shí)間1 min。

4.2 方案對比分析

方案一為采用支撐頂配合跑道整塊方式。（1）功能性?？梢赃M(jìn)行高度調(diào)節(jié)。（2）經(jīng)濟(jì)性。支高頂預(yù)計(jì)2000 元，跑道墊塊預(yù)計(jì)500 元，操作裝置預(yù)計(jì)400 元；操作時(shí)一共有8 個(gè)步驟，總耗時(shí)為19 min。（3）安全性。墊塊不能固定，存在傾倒風(fēng)險(xiǎn)；加裝跑道墊塊時(shí)，需要停止帶式輸送機(jī)運(yùn)行。

方案二為收煤板機(jī)械換向方式。（1）功能性?？梢赃M(jìn)行高度、角度調(diào)節(jié)（功能多）。（2）經(jīng)濟(jì)性。旋轉(zhuǎn)裝置預(yù)計(jì)100 元，動力裝置預(yù)計(jì)2300 元，操作裝置預(yù)計(jì)400 元；操作時(shí)一共有6 個(gè)步驟，總耗時(shí)為12 min。（3）安全性。無安全風(fēng)險(xiǎn)，加裝時(shí)對設(shè)備無影響。

通過分析比較兩種方案流程步驟及所需時(shí)間，可以看出方案二從步驟數(shù)量及所用時(shí)間上來看為優(yōu)選方案。綜合分析評估后，確定方案二收煤板機(jī)械換向方式為最終方案。

5 調(diào)心式收煤裝置的設(shè)計(jì)

5.1 材料選型分析

縱向旋轉(zhuǎn)裝置的材料選擇國際高標(biāo)螺絲銷，抗拉強(qiáng)度400 MPa，屈服強(qiáng)度240 MPa。優(yōu)點(diǎn)：購買成本低，強(qiáng)度足夠，更換便捷。

橫向旋轉(zhuǎn)裝置的材料選擇定制導(dǎo)向塊，抗拉強(qiáng)度300 MPa，屈服強(qiáng)度180 MPa。優(yōu)點(diǎn)：全新制作，強(qiáng)度有保障。

傳動裝置為液壓千斤頂裝置，選擇ZF800-32型千斤頂，行程1143/778 mm，推力535/326 kN，普通雙作用形式，性能參數(shù)滿足需求。

操作裝置是由操作閥組構(gòu)成，選擇FHS400 操作閥組，安全閥門開啟壓力為350 kN，工作阻力為360 kN，性能調(diào)足工作需求。

整個(gè)確定的最佳方案如圖1。

圖1 確定的最佳方案示意圖

5.2 實(shí)施方案

實(shí)施一：繪制圖紙。按照要求對轉(zhuǎn)載機(jī)調(diào)心式收煤板進(jìn)行數(shù)據(jù)細(xì)化、設(shè)計(jì)并繪制了圖紙。

實(shí)施二：申請工具，領(lǐng)取配件。完成材料計(jì)劃審批、領(lǐng)取、制作工具申領(lǐng)，最終把焊接工具、切別工具、管路、操作閥、千斤頂?shù)裙ぞ卟牧吓浼I(lǐng)取到位，備用在綜采車間。

實(shí)施三：零件加工及組裝。在綜采車間進(jìn)行導(dǎo)向塊的加工制作、旋轉(zhuǎn)部位焊接，完成了旋轉(zhuǎn)部、傳動部、操作部的管路連接，經(jīng)過組長檢查，其中旋轉(zhuǎn)部達(dá)到了垂直極限距離180 mm、水平最大轉(zhuǎn)角±10°的要求，傳動部達(dá)到了水平推力240 kN、拉力125 kN，垂直推力220 kN、拉力145 kN 的要求，通過驗(yàn)收。

實(shí)施四：裝置調(diào)試。在綜采車間進(jìn)行整個(gè)裝置的組裝調(diào)試，經(jīng)過組長檢查，旋轉(zhuǎn)裝置、動力裝置、操作裝置連接可靠，動作靈敏，操作安全，反應(yīng)迅速，并進(jìn)行了空載狀態(tài)下的調(diào)節(jié)試驗(yàn)。

6 實(shí)踐應(yīng)用及效果分析

研制出了轉(zhuǎn)載機(jī)調(diào)心式收煤裝置后，綜采車間在配套18106 工作面時(shí)進(jìn)行了安裝，于2021 年6月16 日18106 工作面投入使用后，對6 月16 日—25 日的調(diào)節(jié)裝置使用情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。轉(zhuǎn)載機(jī)調(diào)心式收煤裝置在王家?guī)X煤礦18106 工作面投入使用后，只需要通過1 名工人、通過6 個(gè)步驟就能完成調(diào)節(jié)，隨著操作工人使用熟練度的提高，其操作時(shí)間是線性下降的，接近9 min 左右。轉(zhuǎn)載機(jī)調(diào)心式收煤裝置的應(yīng)用，達(dá)成預(yù)期目標(biāo)，減少了6 個(gè)操作步驟，減少了5 名操作工人，減少了40 min 操作時(shí)間。

以該裝置投入前后所需時(shí)間對比計(jì)算，每次調(diào)節(jié)時(shí)間前后相比減少40 min。以每天進(jìn)行一次調(diào)節(jié)工作，每個(gè)工作面工效600 t/h，2 092.9 kJ 噸煤600 元/t 計(jì)算：每天增加的經(jīng)濟(jì)效益=40 mim×10 t/min×600 元/t=24 萬元，每年增加的經(jīng)濟(jì)效益=276×24=6624 萬元。同時(shí)，裝置的應(yīng)用提高了工人調(diào)節(jié)過程中的安全系數(shù)，降低了工人調(diào)節(jié)過程中的勞動強(qiáng)度。該裝置在王家?guī)X煤礦18106 工作面轉(zhuǎn)載機(jī)成功應(yīng)用后，進(jìn)行批量制作，并在4 臺轉(zhuǎn)載機(jī)上推廣應(yīng)用。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，具有較好的市場推廣前景。