帶式輸送機(jī)穿風(fēng)門墻防風(fēng)流逆流裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

張麗芳

（山西省霍州煤電集團(tuán)公司安監(jiān)局，山西 霍州 031400）

霍州煤電集團(tuán)李雅莊煤礦井下巷道運(yùn)輸系統(tǒng)風(fēng)門位置處均采用刮板輸送機(jī)穿過風(fēng)門墻進(jìn)行出料的方式，從多年來的實(shí)踐應(yīng)用效果可知運(yùn)輸系統(tǒng)該出料方案存在以下問題：刮板輸送機(jī)穿過風(fēng)門墻安裝不嚴(yán)密，因漏風(fēng)影響風(fēng)流控制；全巖掘進(jìn)時(shí)，刮板輸送機(jī)自身常出現(xiàn)卡鏈、斷鏈、電機(jī)燒毀等安全事故，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷；刮板輸送機(jī)穿過風(fēng)門墻的設(shè)置方式，增加了設(shè)備和人員崗位，增加了生產(chǎn)成本。針對以上問題，有必要對井下掘進(jìn)工作面風(fēng)門位置處的出料方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整[1-6]。

1 工程概況

李雅莊煤礦屬于霍州煤電集團(tuán)生產(chǎn)礦井， 2-607工作面位于李雅莊煤礦六采區(qū)中部右翼，工作面傾向長220 m，走向長1553 m，主要開采2#煤層。2-607工作面采用一次采全高綜合機(jī)械化采煤法，全部垮落法管理頂板。2-607 工作面北部為2-609 工作面，南部為2-605 采空區(qū)，西部為大巷。2-607 工作面采用雙巷布置，采用一進(jìn)一回的“U”型通風(fēng)方式，2-607主運(yùn)順槽為專用進(jìn)風(fēng)，2-607 回風(fēng)順槽為專用回風(fēng)。

2 問題分析

李雅莊煤礦井下掘進(jìn)工作面以往均采用刮板輸送機(jī)穿過風(fēng)門墻的方案進(jìn)行出料，對礦井風(fēng)流影響較大，不利于井下風(fēng)量的調(diào)節(jié)，刮板輸送機(jī)自身故障頻發(fā)，同時(shí)該方案的應(yīng)用成本較高，提高了運(yùn)輸成本，主要問題如下。

2.1 對礦井風(fēng)流影響分析

（1）無法有效對系統(tǒng)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。風(fēng)門為煤礦井下風(fēng)流調(diào)整設(shè)施，對回風(fēng)巷、進(jìn)風(fēng)巷之間進(jìn)行風(fēng)流調(diào)整，起到擋風(fēng)作用，刮板輸送機(jī)穿過風(fēng)門墻后，該區(qū)域無法有效地對系統(tǒng)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（2）形成了漏風(fēng)通道，進(jìn)而造成風(fēng)量損失。李雅莊煤礦井下采掘頭面多，風(fēng)量需求大，調(diào)配困難，刮板輸送機(jī)穿過風(fēng)門墻從而形成了刮板輸送機(jī)漏風(fēng)通道，造成風(fēng)量損失。

2.2 刮板輸送機(jī)設(shè)備自身缺點(diǎn)分析

從李雅莊煤礦刮板輸送機(jī)穿過風(fēng)門墻的應(yīng)用現(xiàn)場觀測可知，在全巖掘進(jìn)時(shí)，兩部刮板輸送機(jī)多次出現(xiàn)卡鏈、斷鏈、高負(fù)荷、電機(jī)燒毀等安全事故，設(shè)備必須停機(jī)檢修，影響煤礦的運(yùn)行和生產(chǎn)效率，同時(shí)設(shè)備維修和管理費(fèi)用大幅度增加。

2.3 板輸送機(jī)穿過風(fēng)門墻的安裝及運(yùn)行成本分析

李雅莊煤礦以往掘進(jìn)工作面常采用SGB-620/40T 型刮板輸送機(jī)，采購成本約30 萬元/臺(tái)，每臺(tái)設(shè)備運(yùn)行維修和保養(yǎng)成本約12 萬元/年，需增加3 名工作人員，需支付人力成本費(fèi)用約22 萬元/年。如設(shè)備發(fā)生意外損壞事故，則會(huì)產(chǎn)生另外高額的維修費(fèi)用。綜上所述，刮板輸送機(jī)穿過風(fēng)門墻的出料方案，其安裝及運(yùn)行成本非常高。

3 運(yùn)輸系統(tǒng)風(fēng)門位置出料方案的優(yōu)化改造設(shè)計(jì)

針對刮板輸送機(jī)穿過風(fēng)門墻進(jìn)行出料方案在實(shí)踐應(yīng)用過程中存在的問題，必須進(jìn)行運(yùn)輸系統(tǒng)風(fēng)門位置出料方案的優(yōu)化改造。

3.1 帶式輸送機(jī)穿風(fēng)門墻防風(fēng)流逆流裝置設(shè)計(jì)

以2-607 工作面為案例，針對性設(shè)計(jì)了帶式輸送機(jī)穿風(fēng)門墻防風(fēng)流逆流裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1，主要包括框體、固定橫桿、活動(dòng)桿、逆流片、阻擋片、皮帶槽、止流片、固定板、三聯(lián)輥等部件。

圖1 帶式輸送機(jī)穿風(fēng)門墻防風(fēng)流逆流裝置結(jié)構(gòu)示意圖

該帶式輸送機(jī)穿風(fēng)門墻防風(fēng)流逆流裝置從整體上分為1、2、3、4 四大部分，1、3 部分部件相同，安裝在風(fēng)門墻體進(jìn)風(fēng)側(cè)；2、4 部分部件相同，安裝在風(fēng)門墻體回風(fēng)側(cè)。

主體結(jié)構(gòu)加工：主體結(jié)構(gòu)采用鋼板（厚5 mm）和角鋼（長×寬×厚=50 mm×50 mm×5 mm）焊接制作完成，主體尺寸結(jié)構(gòu)長×寬×高=1100 mm×500 mm×100 mm。

逆止結(jié)構(gòu)加工：采用廢舊皮帶加工成兩片扇形皮帶，在其內(nèi)側(cè)襯設(shè)計(jì)有扇形鋼板，與主體結(jié)構(gòu)邊框角鋼形成逆止結(jié)構(gòu)，只能向逆風(fēng)方向開啟，皮帶與鋼板上部用夾板和螺絲緊固固定。設(shè)計(jì)有內(nèi)側(cè)襯扇形鋼板的逆止結(jié)構(gòu)用于安裝在風(fēng)門墻體進(jìn)風(fēng)側(cè)，同時(shí)設(shè)計(jì)無內(nèi)側(cè)襯扇形鋼板的逆止結(jié)構(gòu)用于安裝在風(fēng)門墻體回風(fēng)側(cè)。

夾板結(jié)構(gòu)加工：（1）采用DN20 鍍鋅鋼管（長度為540 mm）和開孔鋼板（540 mm×20 mm）焊接制作完成；（2）另外有一條開孔鋼板（540 mm×20 mm）。

轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)加工：將DN15 鍍鋅鋼管安裝在主體結(jié)構(gòu)上部區(qū)域，穿過主體預(yù)留孔洞和夾板DN20 鍍鋅鋼管，進(jìn)而可以形成轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

托輥結(jié)構(gòu)加工：主體底部向上200 mm 處位置，焊接有皮帶托輥卡槽，主要是用來安裝托輥。

固定結(jié)構(gòu)加工：在主體上方和兩側(cè)各焊接2 根長度為100 mm 開孔角鋼，在風(fēng)門墻體上對裝置進(jìn)行二次固定。

3.2 帶式輸送機(jī)運(yùn)輸方式優(yōu)點(diǎn)分析

（1）帶式輸送機(jī)具有運(yùn)距長、運(yùn)量大的優(yōu)點(diǎn)。在李雅莊煤礦井下，采用帶式輸送機(jī)可實(shí)現(xiàn)2400 m的長距離運(yùn)輸，同時(shí)運(yùn)量較大；與刮板輸送機(jī)相比，帶式輸送機(jī)技術(shù)性能較優(yōu)。

（2）帶式輸送機(jī)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸作業(yè)。在李雅莊煤礦井下，采用帶式輸送機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對煤料的連續(xù)輸送，煤料撒料現(xiàn)象少，運(yùn)行安全可靠，可采用PLC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面智能化控制，自動(dòng)化程度高。

（3）帶式輸送機(jī)運(yùn)行阻力小、能耗低。對比刮板輸送機(jī)，帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中摩擦阻力小，僅為刮板輸送機(jī)阻力的1/5，因此其能耗低，節(jié)能降耗效果顯著。同時(shí)帶式輸送機(jī)安全保護(hù)裝置齊全，可保障其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）帶式輸送機(jī)運(yùn)行成本較低。在風(fēng)門墻采用使帶式輸送機(jī)直接穿過的方案，可節(jié)省設(shè)備、人員、維修等費(fèi)用。

3.3 帶式輸送機(jī)直接穿過風(fēng)門墻的方案

李雅莊煤礦2-607 掘進(jìn)工作面出料系統(tǒng)由5 部設(shè)備組成（2 部刮板輸送機(jī)和3 部帶式輸送機(jī)）。第2 部設(shè)計(jì)為帶式輸送機(jī)設(shè)備，運(yùn)距380 m；第3部設(shè)計(jì)為刮板輸送機(jī)設(shè)備，運(yùn)距75 m，該刮板輸送機(jī)需要穿過2#煤層帶式輸送機(jī)尾部車場風(fēng)門墻。

設(shè)計(jì)將第3 部刮板輸送機(jī)設(shè)備取消，使出料系統(tǒng)的第2 部帶式輸送機(jī)直接延長，使其直接穿過2#煤層帶式輸送機(jī)尾部車場風(fēng)門墻。此時(shí)2-607 掘進(jìn)工作面出料系統(tǒng)設(shè)備調(diào)整為4 部。

在2#煤層帶式輸送機(jī)尾部車場風(fēng)門墻處，安裝設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)穿風(fēng)門墻防風(fēng)流逆流裝置，裝置中1、3 部分安裝在進(jìn)風(fēng)側(cè)，2、4 部分安裝在回風(fēng)側(cè)。

主皮帶與防風(fēng)流逆流裝置連接，皮帶縱梁與防風(fēng)流逆流裝置上縱梁對接，安裝上H 架，上下膠帶能順利地穿過防風(fēng)流逆流裝置對應(yīng)通道。進(jìn)一步調(diào)試相應(yīng)裝置，讓帶式輸送機(jī)皮帶正常運(yùn)行。

該裝置可固定安裝在風(fēng)門墻墻體上，同時(shí)采用水泥砂漿對防風(fēng)流逆流裝置與墻體的縫隙處進(jìn)行修補(bǔ)，杜絕漏風(fēng)通道的形成，保證其密封性。

4 應(yīng)用效果分析

李雅莊煤礦2-607 掘進(jìn)工作面出料系統(tǒng)穿過2#煤層帶式輸送機(jī)尾部車場風(fēng)門墻區(qū)域于2020 年12月完成了優(yōu)化改造調(diào)整后投入了實(shí)踐應(yīng)用當(dāng)中，應(yīng)用效果理想。2-607 掘進(jìn)工作面出料系統(tǒng)正常，風(fēng)量損失較小，系統(tǒng)維護(hù)和運(yùn)行成本較低。

從2020 年12 月至今，2-607 掘進(jìn)工作面出料系統(tǒng)無一起因帶式輸送機(jī)穿風(fēng)門墻防風(fēng)流逆流裝置而引起的安全事故，安全性和可靠性較好。對比刮板輸送機(jī)穿過風(fēng)門墻進(jìn)行出料方式，該方案可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約50 萬元/年，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)語

以李雅莊煤礦2-607 掘進(jìn)工作面出料系統(tǒng)為研究對象，設(shè)計(jì)將第3 部刮板輸送機(jī)設(shè)備取消，使出料系統(tǒng)的第2 部帶式輸送機(jī)直接延長使其直接穿過2#煤層帶式輸送機(jī)尾部車場風(fēng)門墻，同時(shí)安裝有帶式輸送機(jī)防風(fēng)流逆流裝置。2-607 掘進(jìn)工作面出料系統(tǒng)經(jīng)優(yōu)化調(diào)整后，運(yùn)行穩(wěn)定，風(fēng)量損失小，礦井通風(fēng)、運(yùn)輸、成本等各方面都有了優(yōu)化，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。