1問題提出

煤礦井下充填式開采工作面需要將研石等充填到采空區(qū),特別是立井,其充填過程一般為:取研石、破碎、裝皮帶機、投向井下料倉、接料、給料機裝皮帶機、轉載到工作面充填投料刮板機、推料夯實等。這里特別需要解決的是井下接料、轉載、投料刮板機的設計等問題。如破碎后的研石等通過立井投入井下,這些物料往往在經過自由落體運動之后,以極高的速度落下,如何實現軟著陸一即無飛濺落入料倉非常重要。

投入井下的研石一般要用皮帶機沿風回巷運輸到工作面端頭,再由轉載機轉到充填投料刮板機上。常規(guī)設計是在主皮帶機和充填刮板機之間設一個自移帶式轉載機(以下簡稱"轉載機"),隨著采煤工作面的推進,支架每向前移一個步距(采煤機截深一般是0.6~0.8m),轉載機要后退一個步距,主皮帶機也要隨之縮短一個步距,這樣主皮帶機就要不斷地移動機身、去除機架、收帶、生根與張緊,甚至調偏等,工作量大,效率低,勞動強度大,且自移帶式轉載機比較復雜,成本較高。

再就是工作面采空區(qū)常用的充填刮板機(圖1)的性能也不盡人意:首先是充填材料在刮板機中板上運輸,中板上開投料口封堵不便,此處空間狹小,下刮板鏈容易刮卡磨損活動封板,為避讓空間,中板開口處采用較薄的板材拼接,不但費工料,而且最易損壞(磨損快)。需要左右兩個千斤頂開關活動封板,結構復雜且難同步,易別卡。工作面有仰俯角時,中部槽中的物料非常容易脫槽而出,運不到需要充填的有效部位等。

1—槽體:2—封板:3—千斤頂;4—拼接式中板。

圖1傳統(tǒng)的充填中板開口投料槽

2改型設計

(1)關于實行研石立井下軟著陸的問題,筆者和同事已經在一篇論文中有過論述,簡言之就是研石"自砸自"用疊合式擋板防飛濺,研石由擋板重疊的側向間隙落下,從而實現無飛濺著陸。

(2)研石轉載系統(tǒng)設計成一種內收縮式轉載系統(tǒng),即主皮帶機卸載端機架下做成一定長度的框架式走廊,為轉載機提供較長的退縮空間,讓轉載機和主皮帶機形成一定長度的重疊,這樣在工作面回采時,每個步距只要轉載沿主皮帶機框架式走廊回縮,主皮帶機可一次性收縮10多米或更長,不需要每個截距收縮一次,提高了效率,降低了勞動強度。

本設計包括主皮帶機可供內收縮框架的卸料段、帶式轉載機。主皮帶機卸料段為皮帶機卸載端的最后一段10~40m框架,其特征在于:主皮帶機卸料段設為可供內收縮式機架,下面鋪有軌道,軌道供帶式轉載機的后行走輪行走,帶式轉載機可以穿過主皮帶機卸料段的框架式走廊,后退一定距離(若干步距)、與主皮帶機有一定距離的重合度:帶式轉載機由液壓油缸、鏈條組成的牽引裝置牽引,充填刮板機連接由千斤頂、鏈條組成的刮板機移動裝置:帶式轉載機前端設置轉載機升降支撐(圖2)。

本設計的特點是:

1)帶式轉載機隨支架后退時不需要每移動一個步距就移動一次主皮帶機。開始時,讓帶式轉載機僅與主皮帶機搭接為度,隨著回采工作面的收縮,讓帶式轉載機沿著主皮帶機框架內的軌道逐步后退,直到不能再后退為止。這時再收縮主皮帶機,一次可以收縮10多米或更長,這樣主皮帶機就減少了十幾倍的退縮工作量。

2)收縮主皮帶機時,帶式轉載機升降支撐升起扎地,以免帶式轉載機隨著運動。

3)帶式轉載機的后退可通過液壓缸、鏈條等組成的牽引裝置牽引。系統(tǒng)將主皮帶機卸料段與充填刮板機通過千斤頂、鏈條等組成充填刮板機移動裝置連接,既可幫助皮帶機張緊,也與充填刮板機牽引互為生根,這樣即無需打地錨生根。

(3)充填刮板機的改型設計:新設計的充填刮板機利用中部槽下腔運輸,如圖3所示,不用中板,改為底板承料,投料口開在底板上,活動封板在底板下,活動封板由對中布置一個千斤頂驅動開關。這樣投料口及封堵開關變得簡單,而且不易被磨損,只需一個千斤頂就能開關投料口活動封板。特別是在較大仰俯角的情況下,物料不易脫槽。

1一中部槽幫;2一橫撐;3一底板;4一閘板;5一開關千斤頂;6一刮板鏈。

圖3下腔運輸充填刮板機中部斷面圖

3結語

經過改型設計后的充填研石運輸線,可以有效實現井下軟著陸:利用內收縮方式轉載,主皮帶機移動次數少了很多,效率明顯提高:而采空區(qū)投料用刮板機采用底板運輸的結構,不但結構簡單耐用,降低了成本,操作也更方便。