趙進(jìn)啟

（中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇南京 210031）

0 引言

國內(nèi)在用主井提煤箕斗大修周期一般為（2～3）a，現(xiàn)場依據(jù)實(shí)際使用情況不定期進(jìn)行維修或更換，傳統(tǒng)箕斗的更換相對(duì)比較麻煩。目前礦井生產(chǎn)能力越來越大，箕斗外形尺寸及重量也越來越大，由于這些特大型箕斗（分體結(jié)構(gòu)）相對(duì)于中小型箕斗（整體結(jié)構(gòu)）而言，自身重量，外形尺寸均大出很多。采用傳統(tǒng)的箕斗存放及更換方式將不得不加大井口房（井塔）的荷載，更換前更是需要拆卸大量的鋼結(jié)構(gòu)件，增加了人力、物力和時(shí)間投入，還要增加井口房內(nèi)起重機(jī)械數(shù)量。因此，找出一種快捷、簡單、實(shí)用的大型箕斗更換方案，將是未來設(shè)計(jì)和建設(shè)特大型高產(chǎn)、高效礦井的配套技術(shù)，是礦井技術(shù)發(fā)展的前沿和方向。

以內(nèi)蒙古伊泰廣聯(lián)煤化有限責(zé)任公司紅慶河礦井主井提煤系統(tǒng)為例，采用的50 t箕斗，自重約70 t，為2段分體式結(jié)構(gòu)，整體高度＞21 m。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是把備用箕斗分段懸吊于井塔下層，增加井塔局部樓層荷載≥70 t；井口套架在更換箕斗時(shí)一側(cè)方向需要拆卸高度＞15 m范圍內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)件及固定罐道；需要在井塔內(nèi)設(shè)置一套將箕斗從備用位置移動(dòng)至井口套架附近的起重運(yùn)輸裝置。這種方案增加了井塔的固定荷載，加大投資；需要拆卸大量的鋼結(jié)構(gòu)件，增加了人力投入和時(shí)間；井塔內(nèi)相對(duì)空間狹小，在其內(nèi)部換裝倒運(yùn)不方便。為解決這些問題，研究了一種快速更換大型箕斗的方案。以后不再將備用箕斗重量加于井塔；設(shè)計(jì)一種快速開門機(jī)構(gòu)來打開井口套架，不再拆卸套架鋼結(jié)構(gòu)件及固定罐道；備用箕斗從存放點(diǎn)進(jìn)入井塔采用一種運(yùn)輸方式，不在井塔內(nèi)換裝倒運(yùn)。這些技術(shù)的研究和應(yīng)用將縮短箕斗更換時(shí)間、降低井塔投資，對(duì)于提高大型煤礦立井提升系統(tǒng)的提煤能力和運(yùn)行安全可靠性有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，也更符合大型現(xiàn)代化礦井的需求，并具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值，可以借鑒于各種提煤箕斗的應(yīng)用場所。

1 設(shè)計(jì)內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵

（1）箕斗快速更換我們研究了一套能滿足更換要求的裝備，該裝備擬用回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)取代傳統(tǒng)的拆除固定套架部分配件的方式。研究回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作原理、材料選擇、使重量經(jīng)、安全可靠、節(jié)省工程投資，提高設(shè)備可靠性。

（2）為快速更換箕斗，設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)復(fù)位裝置，計(jì)算自動(dòng)復(fù)位裝置的運(yùn)動(dòng)阻力，盡量減小操作力，使自動(dòng)復(fù)位裝置簡單可行，便于維護(hù)，復(fù)位后罐道能自動(dòng)準(zhǔn)確定位。

（3）解決自動(dòng)復(fù)位裝置與井口固定套架的緊固問題，使罐道在復(fù)雜受力情況下安全可靠。

（4）改變備用箕斗過去的存放模式，提出備用箕斗存放新概念，設(shè)計(jì)適合現(xiàn)代化礦井大型箕斗在更換時(shí)的運(yùn)輸方法，減少箕斗更換過程中的配套設(shè)備，縮短更換時(shí)間，提高提煤效率。

（5）采用新技術(shù)、新材料和新工藝。主井井口箕斗活動(dòng)罐道的應(yīng)用是國內(nèi)首倒在用超大型礦井大型箕斗快速更換裝置，可擴(kuò)展用于各行業(yè)各種提升容器的應(yīng)用場所。在材料選擇方面采用國產(chǎn)輕型H形鋼，在強(qiáng)度允許的情況下盡可能利用無縫鋼管代替圓鋼。

2 結(jié)構(gòu)特征描述

主井井口箕斗活動(dòng)罐道整體方案分上下2層，每層活動(dòng)套架兩側(cè)對(duì)開，活動(dòng)套架旋轉(zhuǎn)角度要求各90°，必要時(shí)最大可達(dá)到270°（圖1）?；饭薜腊惭b于每個(gè)活動(dòng)套架上，罐道隨著活動(dòng)套架轉(zhuǎn)動(dòng)。罐道在活動(dòng)套架上的安裝與其在主井口套架上的安裝方法完全相同，不再描述。

每個(gè)活動(dòng)套架設(shè)有上、下2個(gè)鉸鏈，上鉸鏈僅受圓周力，在銷軸約束下使活動(dòng)套架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持直立狀態(tài)；下鉸鏈不僅受圓周作用力，還要承受整個(gè)活動(dòng)套架的重力。銷軸上裝有推力圓柱滾子軸承，使轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，定位準(zhǔn)確、可靠。軸承選擇經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算，銷軸用薄壁無縫鋼管和鋼板組焊而成，減輕了設(shè)備重量和工程投資。

圖1 礦井立井提煤箕斗活動(dòng)罐道

罐道隨活動(dòng)套架聯(lián)動(dòng)復(fù)位時(shí)，為了準(zhǔn)確定位，設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)復(fù)位裝置（圖2）。該裝置有2個(gè)上復(fù)位裝置、1個(gè)中間復(fù)位裝置：上復(fù)位裝置的導(dǎo)向銷焊接于上定位塊上，上定位塊分別焊接于兩側(cè)活動(dòng)套架上；下定位塊焊接于上下端井口固定套架上，由2個(gè)帶弧形的導(dǎo)向槽組成。在加工、安裝誤差不是太大的情況下，該裝置可以滿足自動(dòng)導(dǎo)向并自動(dòng)復(fù)位的作用。

3 安裝拆卸過程及注意事項(xiàng)

（1）安裝時(shí)，本著“先下后上”原則，先將活動(dòng)罐道套架Ⅱ固定于主井井口金屬支持結(jié)構(gòu)上。拆卸時(shí)，本著“先上后下”原則，先拆活動(dòng)罐道套架Ⅰ后拆活動(dòng)罐道套架Ⅱ。

（2）待4扇活動(dòng)套架及4根軌道安裝定位后，將定位塊Ⅰ焊接于主井井口金屬支持結(jié)構(gòu)上，將定位塊Ⅱ根據(jù)圖示位置焊接于上下活動(dòng)罐道套架之間，采用連續(xù)角焊縫雙面焊接，焊角高度8 mm。焊后不影響焊接質(zhì)量的各種缺陷。

圖2 自動(dòng)復(fù)位裝置

（3）罐道Ⅰ和罐道Ⅱ安裝定位：待箕斗調(diào)試結(jié)束，正常運(yùn)行后，再安裝鉸鏈總成Ⅰ和鉸鏈總成Ⅱ，為確保4扇活動(dòng)套架可以在90°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，安裝時(shí)必需采取可靠的工藝措施，保證每扇活動(dòng)套架的2根鉸鏈銷軸在同一直線上，直線度誤差≤1 mm。

（4）銷軸公稱直經(jīng)加工成Ф90 mm時(shí)為安裝用臨時(shí)工藝銷，Ф89 mm時(shí)為最終安裝銷軸?；氛{(diào)試結(jié)束后，利用臨時(shí)工藝銷拆掉后進(jìn)一步加工成最終安裝銷軸（圖3）。

（5）鉸鏈總成安裝后并正常運(yùn)行數(shù)天，將限位鋼板按圖示位置分別焊接于主井井口金屬支持結(jié)構(gòu)及4扇活動(dòng)套架上。

圖3 銷軸

4 結(jié)論

主井井口箕斗活動(dòng)罐道屬于國內(nèi)大型箕斗更換方案的一種嘗試，目前已經(jīng)投入使用，并得到好評(píng)。之前沒有先例可借鑒，更沒有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本著對(duì)工作負(fù)責(zé)的精神，建設(shè)現(xiàn)代化礦井的一種追求，設(shè)計(jì)出一種初樣，有望今后進(jìn)一步完善。