综采工作面刮板转载机和破碎机的改造设计

王 科

（山煤国际能源集团股份有限公司煤业分公司，山西 太原 030016）

1 刮板转载机和破碎机应用情况分析

山煤集团霍尔辛赫煤矿井下3103、3207、3605、3202 综采工作面的开采设备均为配重型设备，主要有ZY12000/28/60D 型刮板输送机、MG750/1815-GWD 型采煤机、ZRL26400/31/50D 型液压支架、SZZ1200/400 型转载机、PLM3500 型破碎机、DSJ120/150/G+4×400 型皮带运输机等。

在井下综采工作面开采过程中，煤炭运输设备需要随着开采的推进而随之前行。从霍尔辛赫煤矿井下综采工作面的推进情况来看，顺槽转载机和破碎机是推进中的难点，往往造成开采和运输设备的衔接不畅。分析原因主要有以下几点：（1）霍尔辛赫煤矿3#煤层地质条件恶劣，沿着底板掘进时，运输顺槽煤层底板形成了软底板；（2）回采过程中受采动影响，巷道变形厉害，两帮围岩在挤压底板的同时一起下沉，并出现底鼓、帮鼓现象；（3）顺槽转载机和破碎机因整机的重量作用在导轨上，使导轨与底板产生一定的比压和摩擦力，导致推进困难。以上三点原因都导致顺槽转载机和破碎机在采煤设备运输过程中的运输困难，运输效率低，影响整个开采过程的衔接，必须解决。

2 刮板转载机和破碎机的改造设计方案

2.1 改造设计思路

顺槽转载机和破碎机的传统行走方式为依靠拉移和端头支架进行推移，一般采用端头支架、超前支护支架、转载机、破碎机等设备实现协调推进，实现顺槽支护作业的自动化。针对霍尔辛赫矿3#煤层综采工作面顺槽转载机和破碎机推进中出现的问题，进行了原因分析。基于工作面开采工况条件复杂多变，决定对顺槽转载机和破碎机的推进方式进行优化调整。

调整方案为：在顺槽转载机和破碎机两侧增加辅助推移装置，采用新设计的MY800 转载机迈步自移装置；在顺槽转载机和破碎机推进时：第一，采用MY800 转载机迈步自移装置调高油缸抬高破碎机和部分转载机的作用，该操作能有效减小设备与顺槽底板的接触面积；第二，调整轨道与滚轮的摩擦方式为滚动摩擦，可以有效降低设备推进时的摩擦阻力；第三，在工作面倾斜角度偏大时，迈步自移装置可以采用调高油缸和推移油缸的办法来实现设备自身的迈步自移功能。调整方案后可以有效地解决下列问题。

（1）轨道与滚轮的摩擦方式调整为滚动摩擦后，能有效地降低设备推进时的摩擦阻力，解决顺槽转载机和破碎机的推进困难。

（2）转载机快速推移装置用于高产工作面顺槽转载机的快速推移，满足工作面高进度、快推进的需求。该装置具有自行前移的功能，突破了锚固拉移方式，在顺槽可实现转载机的快速推移，能适应三软煤层、顺槽爬坡角度不大于25°的顺槽设备自移。

（3）MY800 转载机迈步自移装置整体结构安装在顺槽转载机和破碎机的两侧，安装便利，使用方便，不需要对设备额外改造，成本低。

（4）MY800 转载机迈步自移装置的应用有效地减少了设备推进工作量，劳动强度降低，设备运输的安全性提高。

（5）该自移装置能适应三软煤层和大倾角顺槽工作面，有效解决三软煤层大倾角顺槽内的设备推进问题。

2.2 MY800 转载机迈步自移装置设计

根据刮板转载机和破碎机推进的实际情况，新设计了配套MY800 转载机迈步自移装置，结构组成如图1 所示。该装置主要由调高油缸联接破碎机、推移油缸、导轨、调高油缸联接转载机、滚轮架、联接架和液压系统等部件组成。其中液压系统由调高油缸、推移油缸、操纵阀、高压管路及辅件等部件构成，为装置的动力系统。

该装置MY800 转载机迈步自移装置主要技术参数：

额定供液工作压力：31.5 MPa；

调高液压油缸最大推拉力：（双缸）8×247 kN/8×126 kN（推/拉）；

调高液压油缸行程：250 mm；

推移液压油缸最大推拉力：（双缸）2×801 kN/2×445 kN（推/拉）；

推移液压油缸行程：800 mm。

图1 MY800 转载机迈步自移装置结构示意图

MY800 转载机迈步自移装置的安装如图2 所示。安装时，先进行导轨的铺设，并把行走支座放入导轨中，再把调高油缸从套筒的下部放入，放帽加销固定，再与行走支座固定，然后安装推移油缸，最后用固定销把各导轨联接在一起。

图2 新设计迈步自移装置安装示意图

该迈步自移装置使转载机、破碎机与自移装置导轨互为支点，实现设备的自身前移功能，工作原理如图3 所示。

图3 MY800 转载机迈步自移装置推进方式示意图

2.3 转载机推移槽的改进设计

根据施工现场的情况，在刮板转载机落地段溜槽上加装一节推移槽，主要目的是与安装的MY800转载机迈步自移装置进行联接，从而可以与转载机共同前移。推移槽的设计与安装结构如图4 所示。

图4 推移槽安装结构示意图

2.4 破碎机的改进设计

对破碎机原结构进行了改造设计，在破碎机上增加了支撑点和推移点，如图5 所示，目的是用来联接MY800 转载机迈步自移装置。

图5 改进后的破碎机

2.5 前后主要技术性能对比分析

对矿井刮板转载机和破碎机进行改进设计后，对改进前后的主要技术性能进行了检测分析，结果如表1 所示。

表1 改进设计前后主要技术性能对比分析

由表1 的对比分析情况可知，改进后的综采工作面顺槽转载机、破碎机采用滚动摩擦推进，推进摩擦阻力小，采用全液压控制，自动化程度提高，推进速度较快。改进后有效提高了运输设备整机安全性，大幅度缩短辅助推进工作量，工作岗位人员减少，劳动强度降低。从井下3103、3207 综采工作面的实践应用情况来看，改进后的刮板转载机和破碎机有效解决了设备由于重量重、底板软等因素造成的推进困难问题，推进效率大幅度提高。

3 实践应用效果分析

刮板转载机和破碎机改造设计完成研制后，在霍尔辛赫煤矿3103 综采工作面进行了安装调试，并在运输设备的推进中进行了实践应用。推进过程较为顺利，有效解决了设备由于重量重、底板软等因素造成的推进困难问题。运输设备推进问题解决后，该3103 综采工作面每班可多割1/4 刀煤，按一天两班及一年300 个工作日进行计算，该措施可提高煤炭产量38.6 万t/a。因此，该刮板转载机和破碎机改造设计项目是合理成功的，为企业创造了较好的经济安全效益，可以在山煤集团各大矿井进行推广应用。