膠帶架一體式自移設備平臺的設計與應用

岳崇華，馬創創

(1.晉能控股煤業集團 長治公司，山西 長治 046000； 2.太原科技大學，山西 太原 030024)

隨著采煤技術自動化、智能化的推進，綜采工作面巷道設備的運輸成為影響采煤自動化的重要環節。巷道設備的運輸主要用于搬運井下緊急處理工具箱、防爆開關和帶式輸送機機尾周邊設備以及電纜的拖掛。現有的有軌絞車鋼絲繩牽引運輸技術需要綜采隊安排專門人員進行鋪軌道、拆軌道等復雜工序來運輸設備，操作繁瑣，還存在絞車跑車和側翻的危險，存在安全隱患[1]。由于設備運輸工作在輸送機膠帶架外的巷道內進行，占據了較大的巷道地面空間，不利于人員通行和設備的運輸。目前代替有軌絞車的方案為自移設備列車。雖然設備列車自帶軌道，省去了鋪設軌道的工序，但其運行在輸送機膠帶架外的巷道里，依舊占用巷道地面空間；另一方面，由于運輸巷道環境惡劣，巷道內煤泥及積水較多，并且設備列車的自移裝置處于列車底部，對自移設備列車液壓系統影響較大[2]。膠帶架一體式自移設備平臺考慮了設備列車的弊端，解決了現有巷道設備運輸技術存在的問題，達到了設備安全和便捷移動的目的，保障了設備和人員的安全。

1 自移設備平臺結構設計

膠帶架一體式自移設備平臺包括平臺架體和自移裝置。平臺架體是由依次鉸接在一起的平臺段組成，通過鉸接可實現較大的爬坡能力，最大爬坡角度±25°.平臺架體平臺段從上到下分為槽頂、槽體和槽體底座，槽頂的上面放置電氣設備和存儲電纜；槽體布置有上托輥座和下托輥架，用于安裝掛鉤托輥組和回程托輥，其托輥與配合的輸送機帶寬相匹配；槽體底座用來承載平臺架體并輔助平臺架體自移。

自移裝置包括調高油缸、推移油缸和推移導軌等。調高油缸上端通過聯接架與平臺架體連接，下端鉸接滾輪組，滾輪組與下方的推移導軌滾動接觸，每節平臺段都布置有4根調高油缸。平臺架體需要升起時，調高油缸伸出下壓推移導軌使槽體底座離開地面，另外，滾輪組底部的兩側設置有提升塊，在調高油缸縮回時用于提起推移導軌。選用額定壓力31.5 MPa、推力247 kN、拉力126 kN、行程250 mm的調高油缸，適用大多數巷道設備的運輸。推移油缸一端通過聯接座與平臺架體連接，另一端與推移導軌鉸接，隨著推移油缸的伸出和縮回，推移導軌不斷往復運動，再結合調高油缸的伸縮使平臺架體邁步式移動。推移導軌由多個導軌段鉸接組成，推移導軌上配有專用軌道，無需在巷道中鋪設軌道，在推移導軌下面布置有防滑塊，大大提升了爬坡能力。選用額定壓力31.5 MPa、推力485 kN、拉力237 kN、行程1 100 mm的推移油缸，可實現每次移動1 m.

平臺架體由平臺段鉸接組成，具體平臺段數量可根據實際承載電氣設備的需要進行模塊化拼裝。調高油缸和推移油缸通過聯接架和聯接座與平臺架體連接，并均布在平臺架體的兩側，可以避免巷道內煤泥及積水對自移裝置的影響，延長了設備的維護周期，如圖1所示。

圖1 膠帶架一體式自移設備平臺結構示意

2 液壓控制系統

自移設備平臺由工作面乳化液泵站提供的額定壓力為31.5 MPa的高壓工作液作為動力，不需要再布置動力設備。電磁閥通過控制高壓工作液的流向，完成對相關油缸的動作，實現膠帶架一體式自移設備平臺的自移。在調高油缸回路添加雙向鎖，當電磁閥停止供油時，調高油缸仍能保持靜止，保證了調高油缸在伸出和縮回后的穩定，也可避免因壓力不足而引起事故。通過對調高油缸的分組控制，可實現對輸送帶跑偏的調整，通過對兩邊的推移油缸分別控制，可實現自移平臺的轉彎控制，控制系統如圖2所示。

圖2 液壓控制系統示意

3 布置方式

本文設計的膠帶架一體式自移設備平臺用于配套可伸縮帶式輸送機機身，實現對配置設備的自移功能。其布置在距離自移機尾大概50 m處。該布置的優點為：自移設備平臺不需要每班或者每天移動，可實現10～15 d周期性移動，具體移動天數由負荷電纜的富余量決定。

4 工作循環動作

隨著采煤機割煤的推進，轉載機沿著自移機尾導軌逐漸前移，自移機尾也在不斷向前移動，當自移機尾接近膠帶架一體式自移設備平臺時，需移動自移設備平臺，此時控制電磁閥依次執行以下動作：動作一：調高油缸伸出，將平臺架體抬高至脫離地面；動作二：推移油缸伸出，推移油缸以推移軌道為支點向后伸出，推動平臺架體前移；動作三：調高油缸縮回，在縮回過程中平臺架體的槽體底座先接觸地面，繼續縮回至推移導軌脫離地面；動作四：推移油缸縮回，推移油缸以槽體底座為支點將推移導軌向前拖動，直至推移油缸完全縮回；動作五：調高油缸伸出，將推移導軌落地。此為一個自移周期，若要繼續前移只需重復上述循環即可，如圖3所示。

圖3 工作循環動作示意

5 結 語

膠帶架一體式自移設備平臺解決了現有技術的弊端，利用自帶軌道的自移裝置來移動平臺架體，運輸前期無需鋪設軌道，在設備移動時參與人員少，原則上3人可完成移動工作，使設備移動變得方便快捷。將自移裝置設置在平臺兩側，有效避免了順槽中惡劣環境對液壓系統的影響。本設計將平臺架體和帶式輸送機機身結合，形成膠帶架一體式自移平臺，減少了對巷道地面空間的占用，有助于采煤效率的提升；自移設備平臺采用模塊化拼接，如果后期增加設備，在現基礎上增加平臺段和對應的自移裝置，即可完成對自移平臺的升級；該自移設備平臺不需要每班或者每天移動，可實現10～15 d周期性移動。本文設計的膠帶架一體式自移設備平臺操作便捷，降低了操作人員的勞動強度，消除了操作人員的安全隱患，可有效提高采煤效率，有助于采煤自動化水平的提高，為煤礦綜采工作面安全、高產、高效提供了保障。