SGZ630/264專用刮板輸送機(jī)的研制

楊慧玲

（大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備制造有限公司，山西大同037001）

0 引 言

煤炭一直是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的主體資源，隨著國(guó)家煤炭產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)易采的中、厚井工煤層以及露天煤炭資源日益殆盡。而我國(guó)薄與極薄煤層儲(chǔ)量相當(dāng)可觀，占總儲(chǔ)量約20%，但一直因?yàn)楸∶簩淤x存地質(zhì)條件和采煤技術(shù)局限性，我國(guó)薄煤層煤炭?jī)?chǔ)量一直未能大規(guī)模的開(kāi)采。目前隨著采煤技術(shù)的不斷提高和國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，發(fā)展薄煤層高效采煤技術(shù)已是勢(shì)在必行，但是薄煤層開(kāi)采和中厚煤層開(kāi)采在本質(zhì)上有很大的區(qū)別，主要有以下幾個(gè)方面[1]：1）機(jī)械化程度偏低、采煤環(huán)境相對(duì)惡劣，尤其是在采高不足1 m的極端情況下，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員操作設(shè)備極受約束，作業(yè)速度相對(duì)緩慢。2）受地質(zhì)影響條件較大，相比中厚煤層回采作業(yè)，薄煤層中的斷層、落柱及采高變化等對(duì)回采作業(yè)有很大的影響，使得回采作業(yè)率大大下降。3）回采收益偏低，薄煤層工作面布設(shè)成本及布設(shè)耗時(shí)相比中厚煤層要大，又因?yàn)槊簩雍穸认拗疲瑔挝粫r(shí)間內(nèi)的出煤量相對(duì)較少，使得采煤收益遠(yuǎn)低于中厚煤層。綜上所述問(wèn)題，煤炭企業(yè)正在依靠科技手段研發(fā)適合薄煤層的綜合機(jī)械化采煤設(shè)備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，這也是推動(dòng)薄煤層實(shí)現(xiàn)高效回采的必然選擇。

在井下綜合機(jī)械化采煤配套設(shè)備中，刮板輸送機(jī)是井下綜采設(shè)備運(yùn)輸類機(jī)械的重要組成部分，它作為工作面的運(yùn)輸設(shè)備，不但承擔(dān)著運(yùn)煤的作用，還是采煤機(jī)的運(yùn)行軌道以及液壓支架的推移支點(diǎn)，在使用過(guò)程中還要懸掛工作面設(shè)備的電纜、水管等附件。刮板輸送機(jī)是一種具有撓性牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械[2]，刮板鏈?zhǔn)瞧錉恳龣C(jī)構(gòu)，中部槽是其承載機(jī)構(gòu)，它的輸送能力要和配套采煤機(jī)割煤能力相互匹配，其在很大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率。

2016年12月，大同煤礦集團(tuán)云岡礦井下8409工作面因生產(chǎn)實(shí)際需要訂制一部薄煤層專用刮板輸送機(jī)，此工作面煤層厚度0.5～1.3 m,平均煤厚1.03 m，工作面走向86.7 m,頭巷4.2 m×2.8 m（高×寬）,尾巷4.2 m×2.8 m（高×寬）,巷道底板起底高度為500～1100 mm。由于受采高限制和和底板起底限制，常規(guī)機(jī)型已不能滿足要求，為此特研制SGZ630/264專用刮板輸送機(jī)。該刮板輸送機(jī)的研制屬于專礦專用，具有低高度、大寬度的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在確保設(shè)備具有高強(qiáng)度、高壽命、高可靠性的特點(diǎn)下，能有效適應(yīng)云岡礦該工作面的采煤配套要求，是高產(chǎn)、高效綜合機(jī)械化采煤理想的工作面輸送設(shè)備。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 研究思路

該專用刮板輸送機(jī)適用于15°以下的緩傾斜中厚煤層、薄煤層回采工作面開(kāi)采使用，其結(jié)構(gòu)主要由機(jī)頭傳動(dòng)部(機(jī)頭架、雙驅(qū)電動(dòng)機(jī)、減速器、墊架、聯(lián)接罩等)、機(jī)尾傳動(dòng)部、過(guò)渡槽、中部槽、開(kāi)口槽、電纜槽、刮板鏈、起底裝置、閘盤緊鏈器、機(jī)頭、尾推移部等通過(guò)相關(guān)聯(lián)結(jié)件組成。在對(duì)此起底巷道、薄煤層專用刮板輸送機(jī)研制的過(guò)程中，我們對(duì)其與其它類型刮板機(jī)進(jìn)行了技術(shù)上的對(duì)比，在總結(jié)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)及客戶反饋意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)整機(jī)部分結(jié)構(gòu)上的技術(shù)也進(jìn)行了革新，對(duì)其材料進(jìn)行了加強(qiáng)，從而使其具有靈活互換性、安全性和使用壽命高的特點(diǎn)。

1.2 研究?jī)?nèi)容

1）機(jī)頭、尾傳動(dòng)部。由于工作面平均煤層厚度只有1.03 m,如此狹小的采高面若采用常規(guī)的平行布置傳動(dòng)部形式，將致使綜采人員無(wú)法進(jìn)入工作面操作設(shè)備。加之礦方此次對(duì)薄煤層工作面的選型配套要求，針對(duì)其巷道尺寸小、煤層薄、過(guò)渡架需超前支護(hù)等特點(diǎn)，所以對(duì)該刮板輸送機(jī)傳動(dòng)部進(jìn)行改造，將原有橫向布置的傳動(dòng)形式改為縱向布置形式（如圖1所示），對(duì)其傳動(dòng)部速比配合、鏈輪聯(lián)接方式、罩筒聯(lián)接部及閘盤緊鏈器等結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以便滿足裝機(jī)功率要求及配合安裝尺寸要求。

2）機(jī)頭、尾推移部。針對(duì)此起底巷采煤工作要求及刮板輸送機(jī)布置方式，原始結(jié)構(gòu)的機(jī)頭、尾推移部已不能滿足此起底巷的特殊推移要求。故以滿足頭、尾推移點(diǎn)為要求，對(duì)其推移部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)為分節(jié)式（如圖2所示），整體結(jié)構(gòu)由推移座組件、推移橫梁、一體化底座組件三部分穿銷鏈接組成。此結(jié)構(gòu)的推移橫梁組件靈活多變、適應(yīng)性強(qiáng)，能適合不同的支架推移位置要求，并能滿足起底巷專用的調(diào)節(jié)墊架安裝要求，從而適合不同的起底高度。另外故障維修也很方便，可以單獨(dú)拆解損壞部件進(jìn)行更換，不必整體拆卸升井，大大降低了維修成本和維修時(shí)間。

圖1 機(jī)頭、尾傳動(dòng)部示意圖

圖2 機(jī)頭、尾推移部示意圖

3）過(guò)渡槽。考慮到該工作面是薄煤層且需要起底，接煤轉(zhuǎn)載機(jī)置于順槽底板。根據(jù)現(xiàn)有的條件，需要盡可能地降低機(jī)頭、尾卸煤高度，為此把過(guò)渡槽設(shè)計(jì)為喇叭口下卸式（如圖3所示），此結(jié)構(gòu)不同于以往的過(guò)渡槽爬坡上揚(yáng)型式，它是由兩側(cè)板、立板和中板、連接板、底板及端頭等組焊而成，整體強(qiáng)度及耐磨性都有顯著的提高。喇叭口式的“倒三角”結(jié)構(gòu)，有效降低了過(guò)渡槽中板抬升高度和機(jī)頭卸載高度，同時(shí)也保證了采煤機(jī)在機(jī)頭、尾處能有效割通三角煤，免除浪費(fèi)并提高了機(jī)械化開(kāi)采能力。

圖3 過(guò)渡槽示意圖

4）活動(dòng)式起底調(diào)節(jié)墊架。由于工作面走向煤層厚度的變化，隨著采煤推進(jìn)，巷道起底高度也在不斷發(fā)生變化。故考慮起底高度變化在500～1100 mm之間，在機(jī)頭、尾下方設(shè)計(jì)厚度分別為100、200、300 mm的三種箱式結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)墊架（如圖4），根據(jù)所需調(diào)節(jié)量可以選擇不同厚度之間的配合實(shí)現(xiàn)可變的調(diào)節(jié)高度，從而保證起底巷機(jī)頭、尾與中部槽保持同步水平。此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于更換。

圖4 500～1100 mm調(diào)節(jié)墊架示意圖

5）中部槽。中部槽采用整體鑄焊封底式結(jié)構(gòu)，所用槽幫鋼組件選用優(yōu)質(zhì)合金ZG30MnSi精密鑄造而成，其加工后與整體HDRO×400耐磨板結(jié)構(gòu)中、底板焊接成一體（如圖5），提高了強(qiáng)度，增加了可靠性[3]。為便于刮板鏈下行空間的檢查維修，同時(shí)以1/6的比例配備了部分開(kāi)口中部槽，其中板結(jié)構(gòu)為活動(dòng)開(kāi)口式。中部槽通過(guò)“反裝”銷軌形式降低配套采煤機(jī)機(jī)身高度，采煤機(jī)滑靴一邊騎行鏟板，行走輪一邊軌座鑲嵌行走在擋板上，既保證了配套整體性，又滿足了薄煤層低采高要求[4]。

6）鏈輪組件。鏈輪是刮板輸送機(jī)傳動(dòng)部的核心部件，其可靠性是決定整機(jī)質(zhì)量和性能的關(guān)鍵。鏈輪安裝在機(jī)頭和機(jī)尾架上，在運(yùn)轉(zhuǎn)中不但受靜載荷，還受脈動(dòng)和沖擊載荷。為了增強(qiáng)其強(qiáng)度和耐用性，在設(shè)計(jì)中采取了以下措施：a.采用頂級(jí)質(zhì)量的軸承產(chǎn)品，保證其使用壽命。b.油封采用浮動(dòng)機(jī)械式結(jié)構(gòu)，保證其可靠性。c.鏈輪采用合金鋼整體鍛造式制造，鏈窩采用數(shù)控高頻感應(yīng)淬火，淬硬層硬度更高、更均勻，壽命更長(zhǎng)。d.鏈窩齒形采用標(biāo)準(zhǔn)8齒形，增大鏈輪與鏈條的有效接觸面積，改善相互受力狀況，減小相互磨損，提高鏈輪使用壽命[5]。

圖5 中部槽示意圖

7）刮板鏈。由于薄煤層刮板輸送機(jī)過(guò)煤空間的局限性，致使刮板鏈不能有效發(fā)揮其作用。本次設(shè)計(jì)中將刮板鏈邊雙結(jié)構(gòu)改為中雙結(jié)構(gòu)，使得2根鏈條受力均勻，強(qiáng)度高。采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛造刮板，φ26×92-C（239環(huán)）高強(qiáng)度圓環(huán)鏈，減少接鏈環(huán)數(shù)量，降低故障點(diǎn)，保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的可靠性。

2 應(yīng)用效果及創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 應(yīng)用效果

該專用刮板輸送機(jī)（如圖6）研制成功后，在集團(tuán)云岡礦投入使用半年，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)、故障率低、生產(chǎn)效率高，為薄煤層綜合機(jī)械化采煤提供了有力的保障，為煤礦高產(chǎn)、高效奠定了基礎(chǔ)。該設(shè)備不僅在起底巷薄煤層中被廣泛使用，同時(shí)也滿足了不同巷道的開(kāi)采工作要求。在設(shè)計(jì)理念上，我們通過(guò)對(duì)原有常規(guī)產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)上的總結(jié)和提升，尤其是在傳動(dòng)部改造、過(guò)渡槽改造、推移座改造、機(jī)型結(jié)構(gòu)等大方面進(jìn)行了創(chuàng)新、優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)了針對(duì)特殊工作面的配套研制。此專用刮板輸送機(jī)更能有效、合理地布置和運(yùn)煤，并能很好地協(xié)同采煤機(jī)、液壓支架完成一系列采煤、推拉動(dòng)作。

2.2 創(chuàng)新點(diǎn)

1）將機(jī)頭、尾傳動(dòng)部由常規(guī)的水平布置方式變換為垂直布置方式，保證了行人空間，滿足了合理的推移點(diǎn)及相關(guān)位置尺寸要求。2）去掉了傳統(tǒng)的節(jié)煤裝置，節(jié)約了成本。3）將過(guò)渡槽設(shè)計(jì)為喇叭口結(jié)構(gòu)，降低卸載高度的同時(shí)減少了翼板的磨損，提高了設(shè)備的使用壽命。4）為適應(yīng)起底巷道的開(kāi)采、推移，設(shè)計(jì)了一種推移與起底墊架焊接一體的新型結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要的高度進(jìn)行墊板數(shù)量的增減。墊板的厚度分別為100、200、300 mm的箱式結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)墊架，可調(diào)節(jié)高度范圍為500～1100 mm。此種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、成本低。

圖6 整機(jī)示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)煤機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展，技術(shù)水平的不斷提升，高品質(zhì)的綜采機(jī)械化設(shè)備也在逐步走向國(guó)產(chǎn)化。由于煤礦地質(zhì)條件的不同、煤層賦存狀況的不同，從而產(chǎn)生了不同的采煤工藝，也就產(chǎn)生了不同的綜采配套設(shè)備。該起底巷專用刮板輸送機(jī)的研制成功，真正滿足了薄煤層特殊工況下的特殊開(kāi)采要求。其結(jié)構(gòu)不但適應(yīng)了工作面的需求，同時(shí)也滿足了采煤機(jī)和液壓支架的配合要求，而且還能提高生產(chǎn)效率，降低維護(hù)成本，保證安全性能，擴(kuò)大其使用范圍，使其在開(kāi)采過(guò)程中更加靈活。這些都為礦方增產(chǎn)增收、降低成本創(chuàng)造了條件。