掘進(jìn)機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機自動轉(zhuǎn)載連接裝置的分析與應(yīng)用

武學(xué)宏

（西山煤電集團西曲礦，山西 古交 030200）

0 引言

當(dāng)前，在煤礦井下掘進(jìn)機的設(shè)計和制造中，掘進(jìn)機只能進(jìn)行直線或小角度轉(zhuǎn)動掘進(jìn)的工作需要，對于大角度（40°～90°）拐彎工況掘進(jìn)機自身無法完成轉(zhuǎn)動掘進(jìn)，對于大角度（40°～90°）轉(zhuǎn)動時的掘進(jìn)拐彎，主要是依靠人工掘進(jìn)完成巷道大角度拐彎后，再把掘進(jìn)機拐過去開始掘進(jìn)工作。從當(dāng)前的實踐應(yīng)用情況來看，采用人工完成大角度拐彎巷道掘進(jìn)效率非常低，工人勞動強度大。

盡管很多煤礦也設(shè)計了掘進(jìn)機自行完成巷道大角度拐彎掘進(jìn)施工工藝，但是實施時發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)機轉(zhuǎn)載機在大角度轉(zhuǎn)彎時根本無法完成煤炭轉(zhuǎn)載工作，主要表現(xiàn)在：第一，掘進(jìn)機轉(zhuǎn)載機大角度轉(zhuǎn)彎時，與掘進(jìn)機機身干涉，轉(zhuǎn)不過去；第二，轉(zhuǎn)載機大角度轉(zhuǎn)動后，轉(zhuǎn)載帶式輸送機的皮帶偏離出掘進(jìn)機刮板輸送機機頭落煤區(qū)，不能與掘進(jìn)機刮板輸送機完成煤炭正常轉(zhuǎn)載對接。

針對上述情況，設(shè)計一種掘進(jìn)機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置，實現(xiàn)掘進(jìn)機的大角度（40°～90°）掘進(jìn)拐彎，同時完成掘進(jìn)機刮板輸送機煤炭正常轉(zhuǎn)運是非常有意義的，該裝置在西山煤電集團西曲礦井下18406 回風(fēng)順槽進(jìn)行了工業(yè)性試驗[1-4]。

1 自動轉(zhuǎn)載連接裝置的設(shè)計

1.1 設(shè)計原理

掘進(jìn)機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置的設(shè)計利用“拋物線中心立軸旋轉(zhuǎn)法”工作原理，設(shè)計和制造了大角度立軸錐盤座，實觀二運架萬向擺動。將上部輸送機機頭落煤拋物線垂直中心作為下部輸送機的水平良轉(zhuǎn)立軸，實現(xiàn)二部輸送機大角度完全轉(zhuǎn)載。結(jié)構(gòu)上，利用顯進(jìn)機機架尾部二運連接成上下左右可調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)骨，實現(xiàn)一運和二運的大角度拐彎，煤流完全順利自動轉(zhuǎn)載。

1.2 結(jié)構(gòu)分析工藝流程

掘進(jìn)機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要包括連接柱、立銷、帶式輸送機機架、橫架、立架、承載梁、包箍、軸、立銷等部件。

圖1 自動轉(zhuǎn)載連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖

用2 根包箍將承載梁與掘進(jìn)機轉(zhuǎn)載機原連掛連接在轉(zhuǎn)載帶式輸送機機架下部，將橫架與轉(zhuǎn)載帶式輸送機機架固接；用軸將立架與橫架相鉸接；將立架底部的立銷插人承載梁前部的立孔中。承載梁前部的立孔垂直中心與掘進(jìn)刮板輸送機機頭的落煤區(qū)中心點相重合。

轉(zhuǎn)載機機架可以以立銷的垂直中心線為軸線進(jìn)行水平大角度旋轉(zhuǎn)，保證掘進(jìn)機刮板輸送機與掘進(jìn)機轉(zhuǎn)載帶式輸送機在大角度（40°～90°）相對轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)載機輸送帶不偏離出掘進(jìn)機刮板輸送機機頭落煤區(qū)，掘進(jìn)機刮板輸送機能夠完成煤炭正常轉(zhuǎn)載。轉(zhuǎn)載機機架可以以軸的軸線為中心作上下擺動，保證轉(zhuǎn)載機行走時隨著地面高低不平上下擺動。

1.3 裝置特點分析

掘進(jìn)機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置可以有效保證溫進(jìn)機刮板輸送機機頭落煤中心與二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機運行方向中心線始終保持一致，轉(zhuǎn)載機輸送帶不偏離掘進(jìn)機刮板輸送機機頭落煤區(qū)。

實現(xiàn)了掘進(jìn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機在大角度掘進(jìn)中能夠相對上下、左右大幅度轉(zhuǎn)動，有效解決了煤巷掘進(jìn)上下坡、拐育大角度掘進(jìn)難題。

順利完成掘進(jìn)機刮板輸送機煤炭正常轉(zhuǎn)載，提高掘進(jìn)效率和設(shè)備周轉(zhuǎn)率，避免了重復(fù)設(shè)備投入和搭接漏煤強行拐彎問題，讓高效掘進(jìn)邁出新的步伐。

1.4 使用條件

適用條件為煤礦掘進(jìn)機領(lǐng)域，是煤礦掘進(jìn)機在煤礦巷道大角度拐彎的掘進(jìn)中，掘進(jìn)機轉(zhuǎn)載漏式輸送機與進(jìn)機連掛的一種新技術(shù)和裝置；實用新型、裝置結(jié)構(gòu)簡單，適用大角度（40°～90°）相對轉(zhuǎn)動：針對轉(zhuǎn)載帶式輸送機與掘進(jìn)機原掛連的水平旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)卡拌的地質(zhì)變化區(qū)域適應(yīng)性強；對掘進(jìn)機刮板輸送機機頭落煤中心偏移的條件適應(yīng)性強，保證掘進(jìn)機刮板輸送機與圓進(jìn)機轉(zhuǎn)載帶式輸送機在大角度掘進(jìn)時，安全高效運行，順利完成掘進(jìn)各項作業(yè)。

2 工業(yè)性試驗及效果分析

掘進(jìn)機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置在西曲礦井下18406 回風(fēng)順槽進(jìn)行了工業(yè)性試驗，對自動轉(zhuǎn)載連接裝置應(yīng)用前后的指標(biāo)進(jìn)行對比分析。

2.1 自動轉(zhuǎn)載連接裝置應(yīng)用前相關(guān)指標(biāo)值分析

西曲礦對低瓦斯礦井巷道開口，進(jìn)行了施工統(tǒng)計。據(jù)統(tǒng)計，該礦共計開口巷道5 個，其中機掘開口4 個、炮掘開口0 個、人工風(fēng)鎬開口1 個，機掘開口占比80%，人工風(fēng)鎬開口占比20%。機掘開口效率，開口施工長度平均為5 m，用時3 個小班，效率為1.7 m/班，每班出勤人數(shù)為10 人。人工風(fēng)鎬開口效率，開口施工長度平均為20 m，用時15 個小班，效率為1.3 m/班，每班出勤人數(shù)8 人。2021 年上半年掘進(jìn)進(jìn)尺為3172m，其中人工風(fēng)鎬施工巷道長度為20 m，占比0.63%；炮掘長度為93 m，占比2.93%；機掘長度為3059 m，占比96.44%。

2.2 自動轉(zhuǎn)載連接裝置應(yīng)用后相關(guān)指標(biāo)值分析

自動轉(zhuǎn)載連接裝置經(jīng)過研究、設(shè)計、制造、地面試驗和改進(jìn)后，在西山煤電集團西曲礦井下18406 回風(fēng)順槽進(jìn)行了工業(yè)性試驗，實現(xiàn)了掘進(jìn)機大角度拐彎開口掘進(jìn)機刮板輸送機與二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機的順利煤流轉(zhuǎn)載，實現(xiàn)了掘進(jìn)機大角度拐彎開口截割、礦裝、運輸、轉(zhuǎn)載的同步工作。與人工風(fēng)鎬開口、炮據(jù)開口和掘進(jìn)機端煤開口等工藝相比，“掘進(jìn)機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置”運行以來，礦井巷道開口和拐彎施工統(tǒng)計，機掘開口原來施工長度平均為5 m，用時1 個小班，同比減少2 個小班，效率為4～5 m/班，與原來機掘相比提升60%；每班出勤人數(shù)減少為6～8 人。人工風(fēng)鎬開口施工長度平均為20 m，用時4 個班，減少11 個小班，效率提升90%。每次開口、拐彎成本同比下降7000 元。5 個掘進(jìn)面，可節(jié)約35000 元，減少刮板輸送機、帶式輸送機設(shè)備投入費用指標(biāo)35 萬元，總計節(jié)約增效38.5 萬元。

自動轉(zhuǎn)載連接裝置的應(yīng)用實現(xiàn)了掘進(jìn)機大角度拐彎的運煤連續(xù)性和拐彎順利，提高了掘進(jìn)機大角度拐彎的工作效率和工作效果，解決了常村煤礦掘進(jìn)機大角度巷道開口煤運系統(tǒng)和裝備技術(shù)的難題。該設(shè)計為今后西曲礦和西山煤電集團各礦掘進(jìn)機大角度開口開創(chuàng)了新的方法、工藝和裝備，提供了經(jīng)驗和支持，具備良好的推廣應(yīng)用價值。

3 結(jié)語

掘進(jìn)機二運轉(zhuǎn)載帶式輸送機機尾自動轉(zhuǎn)載連接裝置的應(yīng)用可以實現(xiàn)掘進(jìn)機與其機尾懸掛的煤運帶式輸送機（二運）之間的大角度（±90°）相對擺。實現(xiàn)在掘進(jìn)機大角度拐彎開口時，掘進(jìn)機刮板輸送機（一運）機頭落煤大部分依然能夠落在二運帶式輸送機上。滿足強度要求，提高掘進(jìn)機大角度開口效率，大幅度減輕掘進(jìn)機大角度拐彎時工人勞動強度。實現(xiàn)掘進(jìn)機大角度拐彎一體性掘進(jìn)，提高了掘進(jìn)工作效率，提升了現(xiàn)場作業(yè)安全系數(shù)，減少了設(shè)備投運成本，節(jié)約增效明顯。該自動轉(zhuǎn)載連接裝置在西山煤電集團西曲礦井下18406 回風(fēng)順槽進(jìn)行了工業(yè)性試驗，拐彎開口技術(shù)和裝備可以減小掘進(jìn)機開口抹角尺寸和抹角量，與原來機掘相比，效率提升60%，減輕工人勞動強度，增加掘進(jìn)和煤礦經(jīng)濟效益。人工風(fēng)鎬開口效率提升90%，可以淘汰人工風(fēng)鎬開口，替代炮掘開口，提高了安全性和掘進(jìn)效率，大大減輕工人的勞動強度[5-6]。