1問題提出

煤礦井下充填式開采工作面需要將研石等充填到采空區(qū),特別是立井,其充填過程一般為:取研石、破碎、裝皮帶機(jī)、投向井下料倉、接料、給料機(jī)裝皮帶機(jī)、轉(zhuǎn)載到工作面充填投料刮板機(jī)、推料夯實等。這里特別需要解決的是井下接料、轉(zhuǎn)載、投料刮板機(jī)的設(shè)計等問題。如破碎后的研石等通過立井投入井下,這些物料往往在經(jīng)過自由落體運動之后,以極高的速度落下,如何實現(xiàn)軟著陸一即無飛濺落入料倉非常重要。

投入井下的研石一般要用皮帶機(jī)沿風(fēng)回巷運輸?shù)焦ぷ髅娑祟^,再由轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)到充填投料刮板機(jī)上。常規(guī)設(shè)計是在主皮帶機(jī)和充填刮板機(jī)之間設(shè)一個自移帶式轉(zhuǎn)載機(jī)(以下簡稱"轉(zhuǎn)載機(jī)"),隨著采煤工作面的推進(jìn),支架每向前移一個步距(采煤機(jī)截深一般是0.6~0.8m),轉(zhuǎn)載機(jī)要后退一個步距,主皮帶機(jī)也要隨之縮短一個步距,這樣主皮帶機(jī)就要不斷地移動機(jī)身、去除機(jī)架、收帶、生根與張緊,甚至調(diào)偏等,工作量大,效率低,勞動強度大,且自移帶式轉(zhuǎn)載機(jī)比較復(fù)雜,成本較高。

再就是工作面采空區(qū)常用的充填刮板機(jī)(圖1)的性能也不盡人意:首先是充填材料在刮板機(jī)中板上運輸,中板上開投料口封堵不便,此處空間狹小,下刮板鏈容易刮卡磨損活動封板,為避讓空間,中板開口處采用較薄的板材拼接,不但費工料,而且最易損壞(磨損快)。需要左右兩個千斤頂開關(guān)活動封板,結(jié)構(gòu)復(fù)雜且難同步,易別卡。工作面有仰俯角時,中部槽中的物料非常容易脫槽而出,運不到需要充填的有效部位等。

1—槽體:2—封板:3—千斤頂;4—拼接式中板。

圖1傳統(tǒng)的充填中板開口投料槽

2改型設(shè)計

(1)關(guān)于實行研石立井下軟著陸的問題,筆者和同事已經(jīng)在一篇論文中有過論述,簡言之就是研石"自砸自"用疊合式擋板防飛濺,研石由擋板重疊的側(cè)向間隙落下,從而實現(xiàn)無飛濺著陸。

(2)研石轉(zhuǎn)載系統(tǒng)設(shè)計成一種內(nèi)收縮式轉(zhuǎn)載系統(tǒng),即主皮帶機(jī)卸載端機(jī)架下做成一定長度的框架式走廊,為轉(zhuǎn)載機(jī)提供較長的退縮空間,讓轉(zhuǎn)載機(jī)和主皮帶機(jī)形成一定長度的重疊,這樣在工作面回采時,每個步距只要轉(zhuǎn)載沿主皮帶機(jī)框架式走廊回縮,主皮帶機(jī)可一次性收縮10多米或更長,不需要每個截距收縮一次,提高了效率,降低了勞動強度。

本設(shè)計包括主皮帶機(jī)可供內(nèi)收縮框架的卸料段、帶式轉(zhuǎn)載機(jī)。主皮帶機(jī)卸料段為皮帶機(jī)卸載端的最后一段10~40m框架,其特征在于:主皮帶機(jī)卸料段設(shè)為可供內(nèi)收縮式機(jī)架,下面鋪有軌道,軌道供帶式轉(zhuǎn)載機(jī)的后行走輪行走,帶式轉(zhuǎn)載機(jī)可以穿過主皮帶機(jī)卸料段的框架式走廊,后退一定距離(若干步距)、與主皮帶機(jī)有一定距離的重合度:帶式轉(zhuǎn)載機(jī)由液壓油缸、鏈條組成的牽引裝置牽引,充填刮板機(jī)連接由千斤頂、鏈條組成的刮板機(jī)移動裝置:帶式轉(zhuǎn)載機(jī)前端設(shè)置轉(zhuǎn)載機(jī)升降支撐(圖2)。

本設(shè)計的特點是:

1)帶式轉(zhuǎn)載機(jī)隨支架后退時不需要每移動一個步距就移動一次主皮帶機(jī)。開始時,讓帶式轉(zhuǎn)載機(jī)僅與主皮帶機(jī)搭接為度,隨著回采工作面的收縮,讓帶式轉(zhuǎn)載機(jī)沿著主皮帶機(jī)框架內(nèi)的軌道逐步后退,直到不能再后退為止。這時再收縮主皮帶機(jī),一次可以收縮10多米或更長,這樣主皮帶機(jī)就減少了十幾倍的退縮工作量。

2)收縮主皮帶機(jī)時,帶式轉(zhuǎn)載機(jī)升降支撐升起扎地,以免帶式轉(zhuǎn)載機(jī)隨著運動。

3)帶式轉(zhuǎn)載機(jī)的后退可通過液壓缸、鏈條等組成的牽引裝置牽引。系統(tǒng)將主皮帶機(jī)卸料段與充填刮板機(jī)通過千斤頂、鏈條等組成充填刮板機(jī)移動裝置連接,既可幫助皮帶機(jī)張緊,也與充填刮板機(jī)牽引互為生根,這樣即無需打地錨生根。

(3)充填刮板機(jī)的改型設(shè)計:新設(shè)計的充填刮板機(jī)利用中部槽下腔運輸,如圖3所示,不用中板,改為底板承料,投料口開在底板上,活動封板在底板下,活動封板由對中布置一個千斤頂驅(qū)動開關(guān)。這樣投料口及封堵開關(guān)變得簡單,而且不易被磨損,只需一個千斤頂就能開關(guān)投料口活動封板。特別是在較大仰俯角的情況下,物料不易脫槽。

1一中部槽幫;2一橫撐;3一底板;4一閘板;5一開關(guān)千斤頂;6一刮板鏈。

圖3下腔運輸充填刮板機(jī)中部斷面圖

3結(jié)語

經(jīng)過改型設(shè)計后的充填研石運輸線,可以有效實現(xiàn)井下軟著陸:利用內(nèi)收縮方式轉(zhuǎn)載,主皮帶機(jī)移動次數(shù)少了很多,效率明顯提高:而采空區(qū)投料用刮板機(jī)采用底板運輸?shù)慕Y(jié)構(gòu),不但結(jié)構(gòu)簡單耐用,降低了成本,操作也更方便。