綜采工作面運輸順槽風動清煤裝置設計及應用

安鵬飛

（晉能控股煤業集團忻州窯礦，山西 大同 037001）

引言

由于在綜采掘進生產、運輸過程中，采掘運輸巷內伴隨有大量煤炭從自移機尾兩側及運輸皮帶兩側掉落，不僅造成了一定程度的煤炭損失，而且嚴重影響到運輸平巷兩幫的通行安全，同時掉落的煤炭有很大一部分進入了皮帶底部，在皮帶底部形成了很厚的煤及煤泥，清理起來十分不便，當厚度達到底部皮帶高度時，就會嚴重影響皮帶運輸的通暢性及皮帶的使用壽命，造成不必要的安全隱患。本文以忻州窯礦8318 工作面為例，設計了一套風動清煤裝置，并在運輸順槽中投入應用。

1 8318 工作面概況

晉能控股煤業集團忻州窯礦8318 工作面位于井田向斜西翼，工作面東部為14-3 號層303 盤區西翼集中回風巷及機軌合一巷，南部為西一石門，西部北部為實煤區。

8318 工作面設計走向長度為490 m、傾向長度為150 m，工作面回采煤層為14-3 號層，煤層結構簡單，煤層最小1.66 m、最大6.90 m，平均4.01 m，局部賦存一層0.5 m 左右的矸石，但不連續，工作面煤層走向為北西、北東向，煤層傾角1°～4°，平均2°。根據地質資料中提供工作面頂底板情況，結合工作面設備、盤區設備等確定8318 工作面采用切頂卸壓自動成巷（沿空留巷）技術。根據以上綜合因素分析，該工作面確定的采煤方式為沿空留巷無煤柱后退式走向長壁全部垮落采煤法，沿煤層頂板進行開采，采空區采用全部垮落法進行管理[1-2]。

工作面運輸順槽內安裝一部DTL 型帶式輸送機，主要擔負著工作面煤矸運輸任務，由于受工作面地質條件、帶式輸送機安裝技術水平等限制，導致帶式輸送機撒煤量大、人工清理勞動作業強度高，而且采用傳統的人工清理，危險系數高，嚴重威脅著工作面安全高效回采。

2 風動清煤裝置結構及工作原理

為了解決帶式輸送機撒煤后人工清理難度大等技術難題，忻州窯礦8318 工作面運輸順槽內采用了一種風動清煤裝置。

2.1 裝置結構組成

1）風動清煤裝置主要由清煤鏟板、錐齒輪、清煤耙手、連接桿、傳動軸、調節千斤頂、托煤板、擋煤板、升降千斤、底盤、移動輪、卸煤卡手等部分組成，如圖1 所示。

圖1 帶式輸送機風動清煤裝置結構平面示意圖

2）清煤鏟板采用厚度為5 mm 鋼板焊接而成，鏟板長度為1.5 m、寬度為1.0 m，鏟板兩側分別安裝一個軸承，安裝間距為1.0 m，在軸承上各安裝一個型星五爪清煤耙手，兩個扒手中間安裝一個錐齒輪，采用連接桿分別將錐齒輪和兩個清煤耙手進行連接。

3）在清煤鏟板內側安裝一個風盤，風盤采用一根長度為0.8 m 的傳動軸與錐齒輪連接，同時風盤采用一根直徑為25 mm 風管與巷道內靜壓風管連接，風盤主要實現對錐齒輪通風，帶動錐齒輪進行轉動[3-4]。

4）底板尺寸與清煤鏟板尺寸相同，在底板四個角各安裝一個車輪，在底板與清煤鏟板之間安裝兩根調節千斤頂，調節千斤頂主要實現清煤鏟板調節角度，如下頁圖2 所示。

圖2 帶式輸送機風動清煤裝置結構剖面示意圖

5）在底板上方安裝一個升降千斤頂，升降千斤頂上部安裝一個卸煤卡手，千斤頂通過卸煤裝置與托煤板進行連接，托煤板兩側安裝擋煤板。

2.2 裝置工作原理

1）首先將風動清煤裝置利用車輪推動至需要清煤煤泥的底皮帶下方，然后通過調節千斤頂使清煤鏟板具有一定的傾角，然后采用風管將風盤與巷道內靜壓風管進行連接。

2）通過升降千斤頂調節好托煤板高度及角度，然后開啟風管閥門，風管閥門開啟后通過風盤及傳動軸帶動錐齒輪旋轉，錐齒輪旋轉后通過連接軸帶動兩個清煤耙手順時針轉動。

3）清煤耙手轉動后將皮帶巷內煤泥清理至托煤板上，當托煤板煤泥堆滿后通過升降千斤頂升起托煤板，然后利用卸煤裝置將煤泥卸載至皮帶上拉出[5]。

3 風動清煤裝置結構特點及實際應用效果

3.1 風動清煤裝置結構特點

3.1.1 裝置應用優點

1）結構簡單、操作方便：8318 工作面運輸順槽采用的風動清煤裝置結構相對簡單，支撐成本費用低，而且裝置采用風動控制，便于操作，裝置在實際應用中故障率低，不易損壞。

2）自動化水平高：與傳統人工清煤相比，風動清煤裝置自動化水平高，在清煤過程中只需1 人操作即可，大大降低了清煤勞動作業強度，同時傳統人工清煤時，需3～5 人采用鐵鍬清理，當皮帶運轉時很容易造成皮帶傷人以及煤矸傷人，而采用風動清煤裝置后1 人操作即可，且無需人工清理，不僅降低勞動作業強度，還保證了清煤作業安全性[6-7]。

3）實用性強：風動清煤裝置不僅可應用于煤礦采掘工作面，而且還可應用于隧道、運輸等領域中，應用區域廣，而且裝置攜帶方便，實用性強。

3.1.2 裝置缺點

1）風壓影響動力：通過現場觀察發現，風動清煤裝置在實際應用時提供的風壓不得低于5 MPa，當風壓過小時清煤耙手轉動速度慢且動力不足，無法對巷道堅硬底煤進行有效清理，但是在實際工作面回采過程中，由于工作面內用風量大，導致風壓不足現象，影響著裝置正常運行。

2）液壓、傳動系統損壞嚴重：由于巷道內煤泥及粉塵濃度高，裝置在清煤過程中煤泥對千斤液壓系統損壞嚴重，需定期對液壓系統進行檢修維護，同時在清煤過程中煤泥中含大量煤矸石，對傳動軸碰撞損壞嚴重，需定期進行維修，從而增加了裝置維修費用。

3.2 實際應用效果分析

8318 工作面回采至220 m 處時采用風動清煤裝置對運輸順槽內煤泥進行清理，通過3 個月實際應用效果來看，取得以下顯著應用成效：

1）降低了勞動作業強度：傳統采用人工清煤時，每班需3～5 人配合施工，當運輸順槽清煤量大時必須停機清理，對工作面回采影響較大，而采用風動清煤裝置進行清煤時，只需1 人即可，每班可減少勞動力為4 人，整個工作面可減少勞動成本費用達8.9 萬元。

2）清煤效率高：通過現場觀察發現，5 人配合清煤時每班可清理30 m 左右，而采用風動清煤裝置進行清煤時每班可清理72 m，清煤速度是人工的2 倍，當局部區域人工清理難度大、危險系數高，且無法清理時，而風動清煤裝置可對任何區域進行清理，清理效果好、效率高[8-9]。

4 結語

晉能控股煤業集團忻州窯礦綜采一隊針對8318工作面在前期回采過程中巷道煤泥清理時，清理勞動作業強度大、清理效率差以及安全系數低等技術難題，設計了風動清煤裝置，通過實際應用效果來看，該裝置具有自動化水平高、實用性強、安全系數高以及便于操作等優點，裝置投入使用后不僅提高了巷道煤泥清理效率，而且降低了工人的勞動作業強度，該裝置得到了礦機公司一致認可，取得了顯著應用成效。