金世明

(國(guó)能神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司石圪臺(tái)煤礦，陜西 榆林 719315)

0 引言

煤礦的煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)大多采用帶式輸送機(jī)，從連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工作面(以下簡(jiǎn)稱(chēng)連掘工作面)、綜采工作面至順槽膠帶機(jī)、集中運(yùn)輸膠帶機(jī)、主運(yùn)輸膠帶機(jī)，從井下將煤炭運(yùn)輸至地面通常需要經(jīng)過(guò)多條膠帶機(jī)的搭接和連續(xù)運(yùn)輸，無(wú)論是垂直搭接、平行搭接、還是其他搭接方式，膠帶機(jī)與膠帶機(jī)的搭接點(diǎn)通常會(huì)使用漏煤斗進(jìn)行轉(zhuǎn)載。

漏煤斗在使用過(guò)程中，會(huì)經(jīng)常性的出現(xiàn)因大塊矸石和大塊煤、煤泥和巖泥的堆積引起的漏煤斗卡堵，為了安全有效地盡快處理漏煤斗的卡堵，往往需要停止搭接點(diǎn)處的上部膠帶機(jī)和下部膠帶機(jī)，再由人員通過(guò)使用大錘、撬杠等工具進(jìn)行人工疏通卡堵，甚至需要采取安全保護(hù)措施后進(jìn)入漏煤斗內(nèi)處理，通常為了保障作業(yè)人員的安全，往往需要1人監(jiān)護(hù)1人處理，延長(zhǎng)了處理時(shí)間，降低了處理效率，影響了系統(tǒng)運(yùn)輸和所服務(wù)綜采工作面、連掘工作面的正常生產(chǎn)，如果是主運(yùn)輸系統(tǒng)還將影響全礦井的正常生產(chǎn)。同時(shí)，對(duì)開(kāi)展膠帶機(jī)的減人增效造成了極大影響。

為此，需要設(shè)計(jì)一種便于操作，縮短處置時(shí)間甚至是不停機(jī)就可以處理的漏煤斗，在減少對(duì)煤礦正常生產(chǎn)甚或不影響正常生產(chǎn)的前提下，安全快捷地處理漏煤斗卡堵。

1 設(shè)計(jì)研究思路

在分析經(jīng)常出現(xiàn)的漏煤斗卡堵類(lèi)型和對(duì)應(yīng)的處理方式的基礎(chǔ)上，以減少處理難度、提高處理過(guò)程安全系數(shù)、減少處理人次、降低處理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度為目的，在不需要停止膠帶機(jī)運(yùn)行的前提下完成漏煤斗卡堵的快速處理。

1.1 常見(jiàn)的卡堵類(lèi)型

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的使用情況，漏煤斗一般會(huì)使用鋼材組合焊接而成，其中會(huì)有鋼板作為接煤板使用，為了減少落料對(duì)膠帶機(jī)帶面的沖擊損傷，通常會(huì)將接煤板設(shè)計(jì)制作成有一定傾斜角度作為緩沖。在漏煤斗發(fā)生卡堵時(shí)，總結(jié)為3種類(lèi)型的卡堵，并給出對(duì)應(yīng)的處置方法，以便在設(shè)計(jì)研究快速處置型漏煤斗時(shí)提出解決辦法。

1.1.1 第1種類(lèi)型的卡堵

因?yàn)榇髩K煤和大塊矸石的堆積卡堵，此種卡堵基本是因?yàn)榫C采工作面或者連掘工作面的頂板比較破碎，支護(hù)難度大，支護(hù)不到位后發(fā)生局部的漏頂，產(chǎn)生的大塊矸石會(huì)連續(xù)性的在膠帶機(jī)上運(yùn)輸，遇到漏煤斗時(shí)會(huì)出現(xiàn)一塊體積較大或者長(zhǎng)寬高等尺寸較大的矸石直接將漏煤斗全部卡堵，這種情況在有片狀矸石時(shí)最為常見(jiàn)；還有多塊體積相對(duì)較大的矸石連續(xù)堆積在漏煤斗內(nèi)，形成相互擠壓作用后造成漏煤斗的卡堵，這種情況多見(jiàn)于運(yùn)輸大量中等大小的塊狀矸石或煤時(shí)。處理時(shí)，需要人員進(jìn)入或使用撬杠、大錘等將大塊矸石或煤進(jìn)行破碎，再慢慢進(jìn)行疏導(dǎo)，直至卡堵處理完畢，處理難度較大，處理時(shí)間較長(zhǎng)，處理過(guò)程較危險(xiǎn)，需要采取一些安全技術(shù)措施。

1.1.2 第2種類(lèi)型的卡堵

因?yàn)轶w積中等的塊狀矸石和煤在漏斗內(nèi)形成小范圍堆積卡堵，此時(shí)漏煤斗內(nèi)還有部分空間和縫隙，不會(huì)造成完全的卡堵，當(dāng)貨量不大時(shí)可以繼續(xù)漏下貨物，此時(shí)膠帶機(jī)上運(yùn)輸?shù)男K正常體積的煤塊或者末煤會(huì)在通過(guò)堆積縫隙的過(guò)程中逐漸將縫隙填滿(mǎn)，造成漏煤斗的完全卡堵。處理此種類(lèi)型卡堵時(shí)，通常會(huì)使用水管將小塊狀矸石或煤、末煤等沖走后，再使用其他工具將體積稍大的卡堵物進(jìn)行清理，直至將全部卡堵物清理完畢，處理難度較第1種相對(duì)簡(jiǎn)單，但因?yàn)樾枰臎_洗，會(huì)影響煤質(zhì)發(fā)熱指標(biāo)，沖下的煤泥水還會(huì)給漏煤斗區(qū)域的衛(wèi)生清理造成影響，同時(shí)在處理的過(guò)程中需要沖洗和疏通交替，處理時(shí)間比較長(zhǎng)。

1.1.3 第3種類(lèi)型的卡堵

因?yàn)榫C采工作面或連掘工作面受地質(zhì)條件的影響，出現(xiàn)大量的截割矸石情況，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的巖粉，巖粉的比重較煤要大，而且當(dāng)巖粉遇到水后會(huì)增加粘度，在漏煤斗內(nèi)不斷的附著積累，逐漸造成漏煤斗的過(guò)煤空間越來(lái)越小，直至漏煤斗完全卡堵。處理此類(lèi)卡堵通常采用水沖洗法，需要高壓大流量沖洗水管不斷進(jìn)行沖洗，直至漏煤斗被疏通，處理該類(lèi)卡堵的危險(xiǎn)系數(shù)最小，但需要大量的沖洗水，需要非常長(zhǎng)的處理時(shí)間，而且會(huì)受到水量和水壓的因素綜合影響處理效率。

1.2 漏斗卡堵處理思路

根據(jù)漏煤斗的3種卡堵類(lèi)型、處理方式和處理過(guò)程，在處理漏煤斗卡堵時(shí)，只需要按照已有的卡堵情況進(jìn)行局部的疏通，使卡堵后有足夠的空間逐漸將卡堵的矸石或煤順著漏斗方向依靠自重漏出后，慢慢形成更大的空間，即可實(shí)現(xiàn)完全的暢通，因此需要以一種更加安全、更加方便快捷的方式擴(kuò)大漏煤斗的已有空間，即可快速地將卡堵的漏煤斗疏通，實(shí)現(xiàn)快速處置漏煤斗卡堵的目的?？梢允褂靡惶滓簤合到y(tǒng)控制的、將漏煤斗空間擴(kuò)大的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 快速處置型漏煤斗

需要根據(jù)漏煤斗的設(shè)計(jì)制造加工方式進(jìn)行施工難度最低、最利于實(shí)現(xiàn)的快速處置型漏煤斗的設(shè)計(jì)。通常漏煤斗會(huì)采用焊接的方式形成固定式的漏斗，想要擴(kuò)大漏煤斗的空間就需要對(duì)漏煤斗進(jìn)行改造，如果大量改動(dòng)漏煤斗會(huì)使漏煤斗的強(qiáng)度降低，所以需要一種不影響漏煤斗正常強(qiáng)度，又能實(shí)現(xiàn)漏斗空間調(diào)節(jié)的方案。

2.1 設(shè)計(jì)研究方案

以最難處理的溜煤眼下方安裝的漏煤斗為例，為了保證處理人員的安全，不發(fā)生潰倉(cāng)等事故，嚴(yán)禁人員從下口進(jìn)入觀察處理，嚴(yán)禁采用水沖法從上口處理煤倉(cāng)堵塞。以此種類(lèi)型的漏煤斗進(jìn)行說(shuō)明，如圖1所示。漏煤斗通常安裝在溜煤眼下方的頂板上，按照快速處置型漏煤斗的設(shè)計(jì)研究思路，可以將漏煤斗的傾斜接煤點(diǎn)設(shè)計(jì)成活動(dòng)板，在頂板上固定安裝2個(gè)液壓油缸，分別位于漏煤斗的左右兩側(cè)(以皮帶上的煤流方向作為正前方)，活動(dòng)板與漏煤斗的固定結(jié)構(gòu)采用鉸接連接，液壓油缸與活動(dòng)板也采用鉸接連接。漏煤斗發(fā)生卡堵后，可通過(guò)液壓油缸的伸出將活動(dòng)板推動(dòng)，擴(kuò)大漏煤斗的空間，使堆積的矸石或煤自然落下，實(shí)現(xiàn)漏煤斗卡堵的快速處置，工作原理如圖2所示。

圖1 快速處置型漏煤斗的結(jié)構(gòu)

圖2 快速處置型漏煤斗的工作原理

由于只需要2個(gè)液壓油缸，并且活動(dòng)板需要承擔(dān)的推力和液壓油缸所需要提供的推力和拉力都相對(duì)較小，該裝置只需要配置簡(jiǎn)單的液壓控制系統(tǒng)，使用1個(gè)手動(dòng)三位四通換向閥可實(shí)現(xiàn)對(duì)該裝置的操控，也可以配套使用電磁換向閥實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或者進(jìn)一步演變?yōu)樽詣?dòng)控制等。而且操作和維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，沒(méi)有復(fù)雜的系統(tǒng)維修、維護(hù)、使用需要，不過(guò)分占用空間，非常易于實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。

液壓油缸的固定端可采用錨索等方式固定，也可預(yù)埋基礎(chǔ)件后進(jìn)行安裝，或者可以采用焊接法、螺栓連接等方式，非常簡(jiǎn)便易行，液壓油缸出現(xiàn)故障后，也極易維修或者更換。油缸與活動(dòng)板分別安裝在漏煤斗的前方和后方，在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用將液壓油缸與活動(dòng)板安裝在同一側(cè)的方式進(jìn)行使用，當(dāng)油缸伸出時(shí)活動(dòng)板與漏煤斗閉合，當(dāng)漏煤斗發(fā)生卡堵時(shí)，將液壓油缸的活塞收回，即可實(shí)現(xiàn)活動(dòng)板的打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)快速處置漏煤斗卡堵的作用。而液壓油缸和活動(dòng)板的安裝，可以因地制宜，圖1只是列舉安裝在煤倉(cāng)溜煤眼下方的一種方式，按照礦井的使用經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)安裝在皮帶的任意轉(zhuǎn)載點(diǎn)時(shí)，均可以采用此方法進(jìn)行安裝，具有很強(qiáng)的通用性和使用性。

按照此種方式，無(wú)論出現(xiàn)何種類(lèi)型的漏煤斗卡堵，都能夠通過(guò)液壓系統(tǒng)的使用，實(shí)現(xiàn)輕松、快捷地處理漏煤斗的卡堵。為了保障漏煤斗正常使用時(shí)活動(dòng)板和油缸的正常使用，不會(huì)受到大塊矸石和煤的沖擊造成變形和損壞，可以在漏煤斗上安裝銷(xiāo)軸固定裝置，當(dāng)漏煤斗未發(fā)生卡堵，不需要進(jìn)行疏通時(shí)，保持液壓油缸的回縮狀態(tài)，使活動(dòng)板與漏煤斗之間處于閉合狀態(tài)，此種快速處置型漏煤斗的加工和制作經(jīng)濟(jì)也方便。

2.2 使用優(yōu)點(diǎn)及問(wèn)題說(shuō)明

2.2.1 裝置的優(yōu)點(diǎn)說(shuō)明

采用此種快速處置型漏煤斗，將會(huì)大大地縮減處理時(shí)間，提高處理效率，減少作業(yè)人員，降低處理作業(yè)的強(qiáng)度，使操作人員遠(yuǎn)離進(jìn)入漏煤斗的風(fēng)險(xiǎn)，不會(huì)因處理漏煤斗卡堵造成膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)停機(jī)影響。其維護(hù)難度低，操作簡(jiǎn)單，加工制作方便，非常易于應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)，具有很強(qiáng)的應(yīng)用推廣價(jià)值。對(duì)于避免因漏煤斗卡堵造成的堆煤等事故的發(fā)生也能起到很好的作用，對(duì)于絕大多數(shù)膠帶機(jī)的轉(zhuǎn)載點(diǎn)非常適用，也將為逐漸發(fā)展的膠帶機(jī)的無(wú)人值守起到穩(wěn)定系統(tǒng)可靠性的作用。

2.2.2 可能存在的問(wèn)題說(shuō)明

安裝時(shí)需要考慮液壓泵站的配置，包括電源、控制保護(hù)等，受到安裝條件的影響，對(duì)于漏煤斗高度相對(duì)較低，或者搭接點(diǎn)的空間有一定限制的位置，安裝難度大，使用維護(hù)的難度也會(huì)相對(duì)較大；其次，安裝使用的經(jīng)濟(jì)成本較固定式的普通漏煤斗相對(duì)較高，對(duì)于使用時(shí)間短，運(yùn)輸條件好，運(yùn)輸貨物量為顆粒狀或塊狀體積相對(duì)較小且比較均勻穩(wěn)定，地質(zhì)條件好沒(méi)有矸石或者漏頂條件等類(lèi)型的運(yùn)輸時(shí)，使用意義不大。

3 結(jié)論

快速處置型漏煤斗原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)施性強(qiáng)，穩(wěn)定可靠，可根據(jù)實(shí)際條件和情況等采取具體的安裝和使用方式，有很強(qiáng)的調(diào)整和變化空間，可靈活根據(jù)轉(zhuǎn)載點(diǎn)的空間和采場(chǎng)條件進(jìn)行安裝，具有推廣和借鑒意義。