陳小剛

（世紀(jì)萬(wàn)安科技（北京）有限公司，北京 100029）

1 概述

綜采工作面的煤炭一般是通過(guò)工作面刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)送到順槽膠帶輸送機(jī)上，這種傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式存在很多問(wèn)題，如轉(zhuǎn)載過(guò)程中帶回煤、進(jìn)風(fēng)端頭刮板輸送機(jī)占用空間大、采煤機(jī)采進(jìn)風(fēng)端頭煤時(shí)需要加大臥底量、交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔团c轉(zhuǎn)載機(jī)上下鏈交叉（如雜物卡鏈等）、不利于進(jìn)風(fēng)端頭超前支護(hù)等等。

針對(duì)上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者一直在探討采用90°拐彎刮板輸送機(jī)取代工作面刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)：烏克蘭頓涅茨煤炭科學(xué)研究院的研究員A.Γ.列文為了提高里溫斯基H10煤層西部第二個(gè)工作面的回采效率,在1994年采用了新型900拐彎刮板輸送機(jī)，取得了良好成果；煤科總院太原分院崔希賢對(duì)SGD420/30型900轉(zhuǎn)彎刮板輸送機(jī)的地面整機(jī)性能測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析；河南省煤研所劉英華、周中平、劉鳴放認(rèn)為90°拐彎刮板輸送機(jī)具有研究、推廣價(jià)值，有著廣闊的發(fā)展前景。

SZD1000/1710直角轉(zhuǎn)盤(pán)一體機(jī)由陽(yáng)煤集團(tuán)與德國(guó)HB布朗公司于2017年6月合作研發(fā)制造。該產(chǎn)品突破了刮板機(jī)直角轉(zhuǎn)彎輸送、雙面溜槽和單鏈沙克鏈輪等關(guān)鍵技術(shù)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高端刮板機(jī)應(yīng)用的技術(shù)空白，屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)。集綜采工作面輸送、轉(zhuǎn)載、破碎功能于一體，通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)原理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)刮板單鏈輸送、90°轉(zhuǎn)彎，將輸送的煤炭經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)直接轉(zhuǎn)移到順槽膠帶輸送機(jī)。

山西陽(yáng)煤集團(tuán)率先在新元公司3207綜采工作面推廣使用了國(guó)內(nèi)煤炭行業(yè)首部SZD1000/1710型直角轉(zhuǎn)盤(pán)一體機(jī)，大幅提升了生產(chǎn)效益，推動(dòng)企業(yè)安全高效創(chuàng)新發(fā)展。

2 直角刮板機(jī)的應(yīng)用

2.1 綜采工作面設(shè)備布置方式和生產(chǎn)工藝

山西新元煤炭有限責(zé)任公司位于山西省晉中市壽陽(yáng)縣朝陽(yáng)鎮(zhèn)草溝村，生產(chǎn)能力3 Mt/a，采用斜井開(kāi)拓方式和長(zhǎng)壁式綜合機(jī)械化采煤方法，無(wú)軌膠輪車(chē)輔助運(yùn)輸。礦井井田面積136.77 km2，可采煤層為3#、9#、15#煤層，目前開(kāi)采3#、9#煤層。3207綜采工作面位于一水平，開(kāi)采3#煤層，地面標(biāo)高1066.5～1135.9 m，工作面標(biāo)高484.4～562.0 m，埋藏深度518.5～637.9 m。傾斜長(zhǎng)1816 m，工作面長(zhǎng)267.4 m，平均煤厚2.73 m，可采儲(chǔ)量1.57 Mt/a。采用傾斜長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械自動(dòng)化采煤方法，全部垮落法處理采空區(qū)，MG400/930型雙滾筒采煤機(jī)割煤裝煤，液壓支架維護(hù)頂板，使用ZY8000-18/37D掩護(hù)式液壓支架171架，ZYG8000-18/37D掩護(hù)式過(guò)渡液壓支架2架，ZYT8000-18/37D掩護(hù)式端頭液壓支架3架，ZZG10000/22/37DA沿空留巷特殊支架6架，ZZC 8300/22/35型充填支架2架；由SZD1000/1710工轉(zhuǎn)破一體機(jī)將煤自動(dòng)送入SSJ-1200/4×250帶式輸送機(jī)將煤運(yùn)至煤倉(cāng)。

3207綜采工作面采用“三進(jìn)一回”、“Y”型通風(fēng)系統(tǒng)方式供風(fēng)。采用“三·八”制作業(yè)方式，即每日由兩個(gè)生產(chǎn)班生產(chǎn)，一個(gè)檢修班檢修。循環(huán)方式為淺截深多刀循環(huán)方式，截深為0.8 m/刀，每班3刀（班進(jìn)度2.4 m）。勞動(dòng)組織形式：追機(jī)平行作業(yè)。多工種不同工作地點(diǎn)，同一時(shí)間作業(yè)。綜采工作面采用自動(dòng)化控制，通過(guò)安置在設(shè)備列車(chē)上的順槽監(jiān)控中心和配套的監(jiān)控設(shè)備和相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。運(yùn)煤方式為工作面工轉(zhuǎn)破一體機(jī)→進(jìn)風(fēng)順槽膠帶輸送機(jī),簡(jiǎn)化了運(yùn)輸方式，減少了一部傳統(tǒng)綜采工作面的裝載機(jī)。

設(shè)備布置見(jiàn)圖1。

圖1 綜采工作面設(shè)備布置

圖2 綜采工作面設(shè)備布置效果

2.2 直角刮板機(jī)的基本參數(shù)

SZD1000/1710型工轉(zhuǎn)破一體機(jī)基本參數(shù)，見(jiàn)表1。

表1 SZD1000/1710型一體機(jī)性能參數(shù)

通過(guò)工作面配套設(shè)備中采煤機(jī)落裝煤能力、生產(chǎn)能力、順槽帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力的比較，運(yùn)輸能力的大小依次排序?yàn)椋簬捷斔蜋C(jī)（輸送能力3500 t/h）＞工轉(zhuǎn)破一體機(jī)（破碎能力3000 t/h、輸送能力2200 t/h）＞采煤機(jī)（生產(chǎn)能力400 t/h）。破碎能力和運(yùn)輸能力能滿足綜采工作面的使用要求。

2.3 直角刮板機(jī)的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)刮板輸送機(jī)和裝載機(jī)組成的運(yùn)輸系統(tǒng)相比，其優(yōu)勢(shì)主要有：

（1）將工作面刮板輸送與轉(zhuǎn)載機(jī)設(shè)計(jì)為一體。與傳統(tǒng)工作模式相比，在工作溜機(jī)頭減少了一套驅(qū)動(dòng)裝置，不僅減化了設(shè)備配套，減少了故障點(diǎn)，節(jié)約了原轉(zhuǎn)載機(jī)司機(jī)電動(dòng)機(jī)動(dòng)力能耗，減少了原轉(zhuǎn)載機(jī)司機(jī)崗位配置，而且增加了該位置的通風(fēng)斷面。

（2）在原工作面刮板運(yùn)輸機(jī)頭的地方，設(shè)計(jì)為直角轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)，用直角轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)將工作面刮板輸送與轉(zhuǎn)載機(jī)結(jié)合在一起，使工作面刮板輸送與轉(zhuǎn)載機(jī)達(dá)到同步運(yùn)行的效果，便于生產(chǎn)管理，避免了傳統(tǒng)交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔团c轉(zhuǎn)載機(jī)上下鏈交叉的問(wèn)題（如雜物卡鏈等）。

（3）采用轉(zhuǎn)盤(pán)式導(dǎo)向和單鏈輸送結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了刮板連續(xù)直角變向運(yùn)動(dòng)，保證了煤流能夠順利轉(zhuǎn)彎，利用轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭卸煤，有效地降低煤炭運(yùn)輸過(guò)程中底鏈回煤現(xiàn)象，保證了刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行可靠性。

圖3 轉(zhuǎn)盤(pán)部分

（4）普通刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭變線增高，造成采煤機(jī)臥底量增加300～400 mm，裝煤效果不好；一體機(jī)優(yōu)化了刮板運(yùn)輸機(jī)與采煤機(jī)的配合，進(jìn)風(fēng)口端頭變線部分較低，采煤機(jī)臥底量較少，裝煤效果好。

（5）減少了工作面刮板運(yùn)輸機(jī)與裝載機(jī)搭接機(jī)構(gòu)，減少了煤塵的產(chǎn)生，凈化了空氣，改善了作業(yè)環(huán)境。

（6）采用可翻轉(zhuǎn)使用的雙面組合式中部槽并加底檔板結(jié)構(gòu)，當(dāng)中部槽中板磨損嚴(yán)重時(shí)，可以把中部槽翻轉(zhuǎn)安裝，延長(zhǎng)了使用壽命。

圖4 雙面組合式中部槽

（7）將鏈輪齒排設(shè)計(jì)為可拆卸式，外齒磨損嚴(yán)重時(shí)，可以直接更換齒排，操作方便，降低了使用和維修成本，延長(zhǎng)了鏈輪使用壽命。

圖5 機(jī)頭驅(qū)動(dòng)鏈輪

（8）其它工作面因機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部分須配備3架端頭支架和2架過(guò)渡支架，一體機(jī)因機(jī)頭無(wú)驅(qū)動(dòng)部分，所以端頭支架沒(méi)有特殊要求，與中間架規(guī)格相同。減少傳統(tǒng)刮板運(yùn)輸機(jī)的機(jī)頭結(jié)構(gòu)空間，有利于工作面端頭部位的頂板管理，安全環(huán)境得以提升。

（9）端頭對(duì)進(jìn)風(fēng)口高度沒(méi)有特別要求（轉(zhuǎn)盤(pán)處擋煤板高度1.3 m），普通刮板運(yùn)輸機(jī)必須保證進(jìn)風(fēng)口高度2.5 m以上，才能滿足設(shè)備需求。

3 應(yīng)用效果和改進(jìn)建議

3.1 應(yīng)用效果

3207綜采工作面于2017年11月22日初采，2019年2月5日進(jìn)入末采期，2019年4月10日末采完畢，現(xiàn)設(shè)備已回收上井。其間出現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造11個(gè)斷層，4個(gè)異常采區(qū)，4個(gè)陷落柱。累計(jì)產(chǎn)煤1.5 Mt，最高月產(chǎn)0.36 Mt，日輸送量15000 t/d，最大輸送量達(dá)到40000 t/d。直角轉(zhuǎn)盤(pán)一體機(jī)產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)明顯，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

2018年11月11日，中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織相關(guān)單位在太原舉辦國(guó)內(nèi)首臺(tái)SZD1000/1710轉(zhuǎn)盤(pán)式工、轉(zhuǎn)、破一體機(jī)產(chǎn)品觀摩及技術(shù)交流會(huì)。中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)、中國(guó)工程院院士王國(guó)法及國(guó)內(nèi)重點(diǎn)煤炭集團(tuán)代表100多人在新元公司井下觀摩了產(chǎn)品運(yùn)行情況，就該產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)、發(fā)展前景等進(jìn)行了研討交流。認(rèn)為該產(chǎn)品突破了刮板機(jī)直角轉(zhuǎn)彎輸送、雙面溜槽和單鏈沙克鏈輪等關(guān)鍵技術(shù)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高端刮板機(jī)應(yīng)用的技術(shù)空白，屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)。

3.2 改進(jìn)建議

直角轉(zhuǎn)盤(pán)一體機(jī)的優(yōu)勢(shì)明顯，新元公司在使用中，不斷總結(jié)，感覺(jué)但仍存在改進(jìn)空間，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）破碎機(jī)部位沒(méi)有專(zhuān)用的滑靴及抬高裝置，牽引時(shí)有鉆地現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備牽引帶來(lái)不便，也容易在破碎機(jī)前部出現(xiàn)浮煤堆積的狀況，增加了人工清理浮煤的勞動(dòng)強(qiáng)度。建議增加一套類(lèi)似普通轉(zhuǎn)載機(jī)的自移抬高裝置。

（2）凹凸槽長(zhǎng)度為1.5 m，變線急促，中底板磨損嚴(yán)重，建議加長(zhǎng)長(zhǎng)度。

（3）溜槽側(cè)面底槽觀察孔數(shù)量不足，而且觀察孔小容易被浮煤堵塞，發(fā)生斷底鏈?zhǔn)鹿蕰r(shí)尋找故障點(diǎn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。建議中部槽側(cè)面觀察孔增大，除開(kāi)口槽外，每節(jié)中部槽設(shè)置一個(gè)底部槽觀察孔。

（4）開(kāi)口槽的檢查口尺寸小（寬400 mm），在處理斷鏈時(shí)，刮板不容易進(jìn)出檢查口，為斷鏈?zhǔn)鹿实奶幚韼?lái)一定的困難。建議開(kāi)口槽開(kāi)口寬度增大，便于接鏈時(shí)刮板的安裝，同時(shí)，行人側(cè)拆裝不方便，建議改為煤幫側(cè)拆裝。

4 結(jié)語(yǔ)

直角轉(zhuǎn)盤(pán)一體機(jī)在新元公司的成功使用，發(fā)揮了產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過(guò)總結(jié)使用情況，提出改進(jìn)建議，為直角轉(zhuǎn)盤(pán)一體機(jī)的推廣使用、貫徹落實(shí)“中國(guó)制造2025”強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略及國(guó)家煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃要求，促進(jìn)煤炭行業(yè)煤機(jī)裝備高端化、智能化、國(guó)際化發(fā)展產(chǎn)生積極的作用。