工作面机头挡矸防撞装置设计应用.pdf

2023 年 8 月Aug.,2023doi：10.3969/j.issn.1672-9943.2023.04.037工作面机头挡矸防撞装置设计应用（晋能控股煤业集团塔山煤矿，山西 大同 037001）摘要 针对塔山煤矿 8305 工作面回采煤层夹矸率高、回采时产生大量大块矸石，造成桥式转载机机尾变形损坏严重、矸石飞溅伤人等技术难题，设计了一套机头挡矸防撞装置。分析了装置结构及工作原理。该装置投入使用后，降低了转载机尾故障率，提高了工作面煤矸运输安全系数。关键词 综采工作面；机头挡矸装置；结构组成；工作原理；应用分析中图分类号TD402文献标识码B文章编号1672蛳 9943（2023）04蛳 0119蛳 020引言桥式转载机是综采工作面重要的运输设备，由转载机机尾与刮板输送机机头搭接进行联合运输，其安全稳定运行是综采工作面高效回采的重要保障咱1-2暂。但在工作面回采过程中，由于受煤层赋存、地质构造等影响，回采煤层中含有大量矸石。块状矸石经刮板输送机机头卸载至转载机上运出，由于矸石体积大，在卸载过程中对机头挡煤板及转载机机尾产生撞击作用，造成挡煤板损坏、机尾变形，不仅维修费用高、处理难度大，而且严重影响着工作面正常回采咱3-5暂。为了解决这一技术难题，以塔山煤矿 8305 工作面刮板输送机为研究对象，对机头处安装一套挡矸防撞装置。1概述塔山煤矿 8305 工作面位于三盘区西翼，工作面东南走向布置，巷道东部为井田边界，南部为东翼变电所，西部为三盘区大巷，北部为实煤区。8305 工作面顺槽长度为 1 050 m，切巷长度为190 m，回采煤层为 4#煤层；煤层平均厚度为 3.5 m，平均倾角为 3毅。煤层直接顶以粉砂岩、细砂岩、中砂岩为主，厚度 5.35 m；基本顶以灰白色含砾粗砂岩为主，厚度 3.0 m；直接底为深灰色砂质泥岩，厚度 3.35 m；老底为灰色、灰黑色粉细砂岩互层，厚度4.0 m。根据 8305 工作面采煤方式、煤层厚度及围岩特征，该面采用 ZZ10000/20/38 支撑掩护式液压支架 127 架、ZZG10000/20/38 过渡液压支架 5 架（头2 尾 3 过渡支架）、ZTZ10000/25/38 端头液压支架1 架。采用 SL300 采煤机割煤，SGZ1000/1500 刮板输送机运输煤矸，刮板输送机机头与 SZZ1200/400转载机搭接联合出煤。由于 8305 工作面回采的 4#煤层夹矸量大，采煤机破煤后产生大量煤矸石，通过输送机机头卸载后对转载机损伤大。通过综采队统计发现，2020 年35 月共计发生 4 次机头大块卡堵事故，损坏机头挡煤板 7 块，且转载机机尾变形严重，影响工作面回采时间为 14.7 h，设备维修费用达 16.4 万元。2机头挡矸防撞装置结构原理针对目前刮板输送机机头处缺少对桥式装载机机尾进行防冲撞保护和阻挡煤矸溢出或飞出的装置，塔山煤矿通过技术研究设计了一套刮板输送机机头挡矸防撞装置。2.1装置结构组成8305 工作面刮板输送机机头挡矸防撞装置主要由升降系统、导向系统以及拦阻系统等部分组成，其结构如图 1所示。图 1刮板输送机机头挡矸防撞装置结构（1）升降系统主要由 3 组升降构件组成，每组升降构件由 1 根内丝管、1 根长螺杆、2 个固定环组成。其导向系统采用腹板上开设有悬挂槽和齿槽的工字钢加工而成。（2）拦阻系统由 2 根吊链、1 块挡煤板以及安装液压支架顶板锚杆升降构件端部悬挂槽工字钢梁吊链大块煤矸刮板输送机齿槽固定环中间悬挂槽导向系统吊挂孔拦阻系统缓冲部件固定孔转载机能 源 技 术 与 管 理Energy Technology and Management2023 年第 48 卷第 4 期Vol.48 No.41192023 年 8 月Aug.,2023赵雪空工作面机头挡矸防撞装置设计应用在挡煤板后侧的减震弹簧等部分组成。其导向系统通过升降系统吊挂于转载机机尾顶板锚杆下方，拦阻系统上部采用 2 根吊链与导向系统活动连接，下端通过螺栓与转载机侧护板固定。（3）防撞钢板材质为高强度钢材，厚度为 8 mm，长度为 2.4 m，宽度为 1.0 m。其上部隅角处开有2 个圆形吊挂孔，后侧共计安装 6 组减震弹簧。减震弹簧自由长度 50 mm、线径 5 mm、外径 20 mm，每组 3 个上下布置，布置间距为 1.2 m，排距为 0.5 m。（4）内丝管和长螺杆长度各为 0.8 m；其端头各焊接一个固定环，另一端采用螺纹连接，通过调节内丝管和长螺杆螺纹连接的旋紧余量可实现装置在竖直方向上的升降。（5）工字钢长 5.0 m，悬挂槽长度为 0.3 m、宽度为 0.2 m；齿槽长度为 4.5 m，宽度为 0.2 m；槽深30 mm，齿角 45毅。升降机构端头固定环将工字钢起吊。2.2装置工作原理（1）首先将 3 组升降构件端头固定环安装在转载机机头上方顶板锚杆上，将另一端固定环与工字钢梁悬挂槽固定，安装时 3 组升降构件沿顺槽走向布置，间距为 1.0 m。（2）导向系统安装后，采用 2 根吊链将防撞钢板与工字钢梁连接，并通过 3 根螺栓将防撞钢板与转载机侧护板连接；螺栓预紧时保证钢板后侧的减震弹簧具有一定让压行程。（3）整个挡矸防撞装置安装后，通过调节内丝管和长螺杆螺纹连接的旋紧余量，使防撞钢板处于悬吊受力状态防止滑落，同时可调节拦阻系统的高度。（4）刮板输送机运输大块煤矸石卸载后撞击在防撞钢板上，通过减震弹簧让压作用保护转载机。当工作面前移时，通过人工移动吊链使防撞钢板同步前移，移动后及时采用螺栓将其固定。（5）当拦阻系统移动到导向系统最右端无法移动时，拆除最左侧升降构件并前移，再手动推动导向系统前移至各吊环与悬挂槽重新匹配连接为止，从而实现一个步距循环。3机头挡矸防撞装置优点及应用效果3.1装置结构优点（1）结构简单。机头挡矸防撞装置结构相对简单，取材方便，成本费用低，整套装置生产成本仅为0.14 万元。该装置主要以机械配件为主，无液压、电控系统，便于操作维护。（2）实用性强。挡矸防撞装置利用调节升降系统实现装置上下调节，可用于不同型号的转载机中，适应工作面煤层起伏变化，具有较强的实用性。（3）操作方便。挡矸防撞装置通过人工移动吊链实现防撞钢板同步前移，每个循环移动最大步距为 4.0 m。当吊链移动到齿槽终端时，通过前移 2 个升降机构即可。在移动过程中无需拆除整个装置，整体操作相对简单，劳动作业强度小。（4）防撞效果好。刮板输送机卸载后的大块矸石直接撞击在防撞钢板上，因防撞钢板后侧安装 6组减震弹簧，能够起到让压缓冲作用，避免了大块矸石直接撞击在转载槽上而导致转载槽变形、损坏。3.2实际应用效果2020 年 4 月对 8305 工作面机头安装了一套挡矸防撞装置，通过 5 个月实际应用效果来看，该装置在使用过程中故障率低，共计更换 3 组减震弹簧、损坏 1 块机头挡煤板，未出现机头大块矸石卡塞现象，也未出现转载机机尾变形现象，影响工作面回采时间不足 5 h，设备维修费用减少至 2.1 万元。4结语针对塔山煤矿在 8305 工作面回采期间频繁出现刮板输送机卸载大块煤矸石、导致机头挡煤板损坏、转载机机尾变形等问题，设计了一套挡矸防撞装置。该装置具有结构简单、生产成本费用低以及挡矸防撞效果好等优点，使用后降低了转载机机尾故障率，提高了工作面煤矸运输的安全系数，可在其它工作面推广应用。参考文献 1李战营，范书恒.垛式支架全封闭可互换挡矸装置的结构设计 J.机械研究与应用，2018（4）：109-110.2刘开均.急倾斜工作面运煤通道可伸缩挡矸装置的设计与应用 J.煤矿机械，2020（11）：122-123.3李赫，张啸，张丽明，等.大采高采煤机挡矸装置的改进设计 J.工况自动化，2012（11）：101-103.4魏晶雄.可移动式挡矸装置的设计 J.化学工程与装备，2019（9）：205-206.5张建国.新型液压自动挡矸装置在大倾角综采工作面的应用 J.机械管理开发，2017（9）：82-83.作者简介 赵雪空（1992-），男，助理工程师，毕业于吕梁学院采矿工程专业，主要从事机电技术管理工作。收稿日期：2022-12-26 120