充填开采填料运输线的改型设计

1问题提出

煤矿井下充填式开采工作面需要将研石等充填到采空区,特别是立井,其充填过程一般为:取研石、破碎、装皮带机、投向井下料仓、接料、给料机装皮带机、转载到工作面充填投料刮板机、推料夯实等。这里特别需要解决的是井下接料、转载、投料刮板机的设计等问题。如破碎后的研石等通过立井投入井下,这些物料往往在经过自由落体运动之后,以极高的速度落下,如何实现软着陆一即无飞溅落入料仓非常重要。

投入井下的研石一般要用皮带机沿风回巷运输到工作面端头,再由转载机转到充填投料刮板机上。常规设计是在主皮带机和充填刮板机之间设一个自移带式转载机(以下简称"转载机"),随着采煤工作面的推进,支架每向前移一个步距(采煤机截深一般是0.6~0.8m),转载机要后退一个步距,主皮带机也要随之缩短一个步距,这样主皮带机就要不断地移动机身、去除机架、收带、生根与张紧,甚至调偏等,工作量大,效率低,劳动强度大,且自移带式转载机比较复杂,成本较高。

再就是工作面采空区常用的充填刮板机(图1)的性能也不尽人意:首先是充填材料在刮板机中板上运输,中板上开投料口封堵不便,此处空间狭小,下刮板链容易刮卡磨损活动封板,为避让空间,中板开口处采用较薄的板材拼接,不但费工料,而且最易损坏(磨损快)。需要左右两个千斤顶开关活动封板,结构复杂且难同步,易别卡。工作面有仰俯角时,中部槽中的物料非常容易脱槽而出,运不到需要充填的有效部位等。

1—槽体:2—封板:3—千斤顶;4—拼接式中板。

图1传统的充填中板开口投料槽

2改型设计

(1)关于实行研石立井下软着陆的问题,笔者和同事已经在一篇论文中有过论述,简言之就是研石"自砸自"用叠合式挡板防飞溅,研石由挡板重叠的侧向间隙落下,从而实现无飞溅着陆。

(2)研石转载系统设计成一种内收缩式转载系统,即主皮带机卸载端机架下做成一定长度的框架式走廊,为转载机提供较长的退缩空间,让转载机和主皮带机形成一定长度的重叠,这样在工作面回采时,每个步距只要转载沿主皮带机框架式走廊回缩,主皮带机可一次性收缩10多米或更长,不需要每个截距收缩一次,提高了效率,降低了劳动强度。

本设计包括主皮带机可供内收缩框架的卸料段、带式转载机。主皮带机卸料段为皮带机卸载端的最后一段10~40m框架,其特征在于:主皮带机卸料段设为可供内收缩式机架,下面铺有轨道,轨道供带式转载机的后行走轮行走,带式转载机可以穿过主皮带机卸料段的框架式走廊,后退一定距离(若干步距)、与主皮带机有一定距离的重合度:带式转载机由液压油缸、链条组成的牵引装置牵引,充填刮板机连接由千斤顶、链条组成的刮板机移动装置:带式转载机前端设置转载机升降支撑(图2)。

本设计的特点是:

1)带式转载机随支架后退时不需要每移动一个步距就移动一次主皮带机。开始时,让带式转载机仅与主皮带机搭接为度,随着回采工作面的收缩,让带式转载机沿着主皮带机框架内的轨道逐步后退,直到不能再后退为止。这时再收缩主皮带机,一次可以收缩10多米或更长,这样主皮带机就减少了十几倍的退缩工作量。

2)收缩主皮带机时,带式转载机升降支撑升起扎地,以免带式转载机随着运动。

3)带式转载机的后退可通过液压缸、链条等组成的牵引装置牵引。系统将主皮带机卸料段与充填刮板机通过千斤顶、链条等组成充填刮板机移动装置连接,既可帮助皮带机张紧,也与充填刮板机牵引互为生根,这样即无需打地锚生根。

(3)充填刮板机的改型设计:新设计的充填刮板机利用中部槽下腔运输,如图3所示,不用中板,改为底板承料,投料口开在底板上,活动封板在底板下,活动封板由对中布置一个千斤顶驱动开关。这样投料口及封堵开关变得简单,而且不易被磨损,只需一个千斤顶就能开关投料口活动封板。特别是在较大仰俯角的情况下,物料不易脱槽。

1一中部槽帮;2一横撑;3一底板;4一闸板;5一开关千斤顶;6一刮板链。

图3下腔运输充填刮板机中部断面图

3结语

经过改型设计后的充填研石运输线,可以有效实现井下软着陆:利用内收缩方式转载,主皮带机移动次数少了很多,效率明显提高:而采空区投料用刮板机采用底板运输的结构,不但结构简单耐用,降低了成本,操作也更方便。