武學(xué)宏

（西山煤電集團(tuán)西曲礦，山西 古交 030200）

0 引言

當(dāng)前，在煤礦井下掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造中，掘進(jìn)機(jī)只能進(jìn)行直線或小角度轉(zhuǎn)動(dòng)掘進(jìn)的工作需要，對(duì)于大角度（40°～90°）拐彎工況掘進(jìn)機(jī)自身無(wú)法完成轉(zhuǎn)動(dòng)掘進(jìn)，對(duì)于大角度（40°～90°）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掘進(jìn)拐彎，主要是依靠人工掘進(jìn)完成巷道大角度拐彎后，再把掘進(jìn)機(jī)拐過(guò)去開(kāi)始掘進(jìn)工作。從當(dāng)前的實(shí)踐應(yīng)用情況來(lái)看，采用人工完成大角度拐彎巷道掘進(jìn)效率非常低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。

盡管很多煤礦也設(shè)計(jì)了掘進(jìn)機(jī)自行完成巷道大角度拐彎掘進(jìn)施工工藝，但是實(shí)施時(shí)發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)在大角度轉(zhuǎn)彎時(shí)根本無(wú)法完成煤炭轉(zhuǎn)載工作，主要表現(xiàn)在：第一，掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)大角度轉(zhuǎn)彎時(shí)，與掘進(jìn)機(jī)機(jī)身干涉，轉(zhuǎn)不過(guò)去；第二，轉(zhuǎn)載機(jī)大角度轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)的皮帶偏離出掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)機(jī)頭落煤區(qū)，不能與掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)完成煤炭正常轉(zhuǎn)載對(duì)接。

針對(duì)上述情況，設(shè)計(jì)一種掘進(jìn)機(jī)二運(yùn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)機(jī)尾自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的大角度（40°～90°）掘進(jìn)拐彎，同時(shí)完成掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)煤炭正常轉(zhuǎn)運(yùn)是非常有意義的，該裝置在西山煤電集團(tuán)西曲礦井下18406 回風(fēng)順槽進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)[1-4]。

1 自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置的設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原理

掘進(jìn)機(jī)二運(yùn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)機(jī)尾自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置的設(shè)計(jì)利用“拋物線中心立軸旋轉(zhuǎn)法”工作原理，設(shè)計(jì)和制造了大角度立軸錐盤(pán)座，實(shí)觀二運(yùn)架萬(wàn)向擺動(dòng)。將上部輸送機(jī)機(jī)頭落煤拋物線垂直中心作為下部輸送機(jī)的水平良轉(zhuǎn)立軸，實(shí)現(xiàn)二部輸送機(jī)大角度完全轉(zhuǎn)載。結(jié)構(gòu)上，利用顯進(jìn)機(jī)機(jī)架尾部二運(yùn)連接成上下左右可調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)骨，實(shí)現(xiàn)一運(yùn)和二運(yùn)的大角度拐彎，煤流完全順利自動(dòng)轉(zhuǎn)載。

1.2 結(jié)構(gòu)分析工藝流程

掘進(jìn)機(jī)二運(yùn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)機(jī)尾自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要包括連接柱、立銷、帶式輸送機(jī)機(jī)架、橫架、立架、承載梁、包箍、軸、立銷等部件。

圖1 自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖

用2 根包箍將承載梁與掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)原連掛連接在轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)機(jī)架下部，將橫架與轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)機(jī)架固接；用軸將立架與橫架相鉸接；將立架底部的立銷插人承載梁前部的立孔中。承載梁前部的立孔垂直中心與掘進(jìn)刮板輸送機(jī)機(jī)頭的落煤區(qū)中心點(diǎn)相重合。

轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)架可以以立銷的垂直中心線為軸線進(jìn)行水平大角度旋轉(zhuǎn)，保證掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)與掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)在大角度（40°～90°）相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)載機(jī)輸送帶不偏離出掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)機(jī)頭落煤區(qū)，掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)能夠完成煤炭正常轉(zhuǎn)載。轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)架可以以軸的軸線為中心作上下擺動(dòng)，保證轉(zhuǎn)載機(jī)行走時(shí)隨著地面高低不平上下擺動(dòng)。

1.3 裝置特點(diǎn)分析

掘進(jìn)機(jī)二運(yùn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)機(jī)尾自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置可以有效保證溫進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)機(jī)頭落煤中心與二運(yùn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)運(yùn)行方向中心線始終保持一致，轉(zhuǎn)載機(jī)輸送帶不偏離掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)機(jī)頭落煤區(qū)。

實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)在大角度掘進(jìn)中能夠相對(duì)上下、左右大幅度轉(zhuǎn)動(dòng)，有效解決了煤巷掘進(jìn)上下坡、拐育大角度掘進(jìn)難題。

順利完成掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)煤炭正常轉(zhuǎn)載，提高掘進(jìn)效率和設(shè)備周轉(zhuǎn)率，避免了重復(fù)設(shè)備投入和搭接漏煤強(qiáng)行拐彎問(wèn)題，讓高效掘進(jìn)邁出新的步伐。

1.4 使用條件

適用條件為煤礦掘進(jìn)機(jī)領(lǐng)域，是煤礦掘進(jìn)機(jī)在煤礦巷道大角度拐彎的掘進(jìn)中，掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載漏式輸送機(jī)與進(jìn)機(jī)連掛的一種新技術(shù)和裝置；實(shí)用新型、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用大角度（40°～90°）相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)：針對(duì)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)與掘進(jìn)機(jī)原掛連的水平旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)卡拌的地質(zhì)變化區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)；對(duì)掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)機(jī)頭落煤中心偏移的條件適應(yīng)性強(qiáng)，保證掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)與圓進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)在大角度掘進(jìn)時(shí)，安全高效運(yùn)行，順利完成掘進(jìn)各項(xiàng)作業(yè)。

2 工業(yè)性試驗(yàn)及效果分析

掘進(jìn)機(jī)二運(yùn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)機(jī)尾自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置在西曲礦井下18406 回風(fēng)順槽進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置應(yīng)用前后的指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1 自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置應(yīng)用前相關(guān)指標(biāo)值分析

西曲礦對(duì)低瓦斯礦井巷道開(kāi)口，進(jìn)行了施工統(tǒng)計(jì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該礦共計(jì)開(kāi)口巷道5 個(gè)，其中機(jī)掘開(kāi)口4 個(gè)、炮掘開(kāi)口0 個(gè)、人工風(fēng)鎬開(kāi)口1 個(gè)，機(jī)掘開(kāi)口占比80%，人工風(fēng)鎬開(kāi)口占比20%。機(jī)掘開(kāi)口效率，開(kāi)口施工長(zhǎng)度平均為5 m，用時(shí)3 個(gè)小班，效率為1.7 m/班，每班出勤人數(shù)為10 人。人工風(fēng)鎬開(kāi)口效率，開(kāi)口施工長(zhǎng)度平均為20 m，用時(shí)15 個(gè)小班，效率為1.3 m/班，每班出勤人數(shù)8 人。2021 年上半年掘進(jìn)進(jìn)尺為3172m，其中人工風(fēng)鎬施工巷道長(zhǎng)度為20 m，占比0.63%；炮掘長(zhǎng)度為93 m，占比2.93%；機(jī)掘長(zhǎng)度為3059 m，占比96.44%。

2.2 自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置應(yīng)用后相關(guān)指標(biāo)值分析

自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置經(jīng)過(guò)研究、設(shè)計(jì)、制造、地面試驗(yàn)和改進(jìn)后，在西山煤電集團(tuán)西曲礦井下18406 回風(fēng)順槽進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)機(jī)大角度拐彎開(kāi)口掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)與二運(yùn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)的順利煤流轉(zhuǎn)載，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)機(jī)大角度拐彎開(kāi)口截割、礦裝、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載的同步工作。與人工風(fēng)鎬開(kāi)口、炮據(jù)開(kāi)口和掘進(jìn)機(jī)端煤開(kāi)口等工藝相比，“掘進(jìn)機(jī)二運(yùn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)機(jī)尾自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置”運(yùn)行以來(lái)，礦井巷道開(kāi)口和拐彎施工統(tǒng)計(jì)，機(jī)掘開(kāi)口原來(lái)施工長(zhǎng)度平均為5 m，用時(shí)1 個(gè)小班，同比減少2 個(gè)小班，效率為4～5 m/班，與原來(lái)機(jī)掘相比提升60%；每班出勤人數(shù)減少為6～8 人。人工風(fēng)鎬開(kāi)口施工長(zhǎng)度平均為20 m，用時(shí)4 個(gè)班，減少11 個(gè)小班，效率提升90%。每次開(kāi)口、拐彎成本同比下降7000 元。5 個(gè)掘進(jìn)面，可節(jié)約35000 元，減少刮板輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)設(shè)備投入費(fèi)用指標(biāo)35 萬(wàn)元，總計(jì)節(jié)約增效38.5 萬(wàn)元。

自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)機(jī)大角度拐彎的運(yùn)煤連續(xù)性和拐彎順利，提高了掘進(jìn)機(jī)大角度拐彎的工作效率和工作效果，解決了常村煤礦掘進(jìn)機(jī)大角度巷道開(kāi)口煤運(yùn)系統(tǒng)和裝備技術(shù)的難題。該設(shè)計(jì)為今后西曲礦和西山煤電集團(tuán)各礦掘進(jìn)機(jī)大角度開(kāi)口開(kāi)創(chuàng)了新的方法、工藝和裝備，提供了經(jīng)驗(yàn)和支持，具備良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

掘進(jìn)機(jī)二運(yùn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)機(jī)尾自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)與其機(jī)尾懸掛的煤運(yùn)帶式輸送機(jī)（二運(yùn)）之間的大角度（±90°）相對(duì)擺。實(shí)現(xiàn)在掘進(jìn)機(jī)大角度拐彎開(kāi)口時(shí)，掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)（一運(yùn)）機(jī)頭落煤大部分依然能夠落在二運(yùn)帶式輸送機(jī)上。滿足強(qiáng)度要求，提高掘進(jìn)機(jī)大角度開(kāi)口效率，大幅度減輕掘進(jìn)機(jī)大角度拐彎時(shí)工人勞動(dòng)強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)大角度拐彎一體性掘進(jìn)，提高了掘進(jìn)工作效率，提升了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全系數(shù)，減少了設(shè)備投運(yùn)成本，節(jié)約增效明顯。該自動(dòng)轉(zhuǎn)載連接裝置在西山煤電集團(tuán)西曲礦井下18406 回風(fēng)順槽進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，拐彎開(kāi)口技術(shù)和裝備可以減小掘進(jìn)機(jī)開(kāi)口抹角尺寸和抹角量，與原來(lái)機(jī)掘相比，效率提升60%，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，增加掘進(jìn)和煤礦經(jīng)濟(jì)效益。人工風(fēng)鎬開(kāi)口效率提升90%，可以淘汰人工風(fēng)鎬開(kāi)口，替代炮掘開(kāi)口，提高了安全性和掘進(jìn)效率，大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度[5-6]。