滤煤翻卡装置在采煤工作面的研制与应用

2021-03-13高宝安高家旺

山东煤炭科技 2021年2期

高宝安高家旺马涛

（枣庄大兴矿业有限责任公司，山东枣庄 277319）

1 概况

枣庄大兴矿业有限责任公司地质条件是国内煤矿开采中极少见的，“三软”煤层，粉状，煤层平均倾角：≤30°。综采工作面三机配套，选用ZPY4800/14/28QS 液压支架，MG170/410-WD 型双滚筒采煤机，SGZ630/264 刮板输送机。

工作面受地质因素影响，俯斜开采，材料道地质标高高于运输巷标高，由于顶板赋存裂隙水，生产期间，老塘顶板垮落后，裂隙水从老塘侧溢出流入人行道，顺着人行道流向机头方向，水流冲带着大量煤渣源源不断地涌入运输巷水沟和潜水泵周围，煤渣清挖稍有不及时就会堵塞潜水泵护罩，造成工作面顺槽溜子运输原煤含水量大，转载皮带上山运输期间大量的含水原煤从皮带上滑落至机尾，造成机尾“淤死”，严重时甚至将底皮带淤埋10多米远，大量的含水淤煤只有等待工作面运输干煤后混装一起才能运走，严重地制约着工作面的安全生产。经过数日观察、分析，自制加工出一种滤煤翻卡装置，投入使用后，达到了理想的效果，被一线职工亲切称为“机器人”。

2 工作面地质条件

2北301 工作面倾向长度50～138 m，平均94 m，倾角平均为30°，煤层厚度平均4.4 m，以黑色亮煤、镜煤为主，煤层有滑面，显鱼鳞薄片状；工作面局部受火成岩侵蚀。现开采一分层，俯采，采高2.2 m，工作面采空区采用全部垮落法管理顶板。工作面水文情况简单，主要受上覆砂岩含水层影响，在推采过程中，采空区顶板垮落，顶板裂隙水从38#～43#架老塘侧渗出，最大涌水量达8 m3/h，涌水沿人行道流淌到运输巷溜子尾，而且带有大量的煤渣涌入。故在溜子尾向外5 m 处安装1 台BQS30-80-18.5/N潜水排沙电泵，敷设Φ108 mm 高压胶管到北翼采区外环水仓，每班安排1 人专门负责排水和清挖水沟、潜水泵周围的淤煤工作。由于疏放水沟长度较短，在水沟中又用锚网和塑料网设置了二级过滤。生产期间，清淤人员要长时间站在水沟里不停地用铲子清挖淤煤，稍有空闲水沟里淤煤就会堵塞潜水泵叶轮，造成潜水泵不能正常排水，水位很快就会淹没溜子尾。当工作面出煤时，原煤被水浸泡。为了控制顺槽溜子和原煤少带水，工作面溜子只有点动启动，将原煤堆积在顺槽溜子尾部（堆积量不能多，多了工作面溜子就会“喝回头煤”），再联系启动顺槽溜子，以此类推，运输过程中造成工作面溜子、顺槽溜子、顺槽皮带频繁的带载启动，浪费电能，损坏设备，影响生产。

3 滤煤翻卡装置的设计

（1）顺槽巷道水沟及支护结构

2北301 下顺槽巷道宽度3.4 m，高2.8 m，单体支柱配合1.2 m 铰接顶梁平行巷道支设，30 m 内支设三排，30 m 以外支设两排，柱距1.2 m。因顶板倾角较大，上部肩窝必须使用方木在超前棚上打木垛护顶。下帮宽度0.8 m，设临时水沟，宽0.6 m，深0.6 m，全煤。

（2）滤煤翻卡装置结构

① 根据工作面支架压力、单体支柱间距、水沟宽度和深度，滤煤斗选用63 mm×35 mm×800 mm伸缩式液压缸，外形尺寸800 mm×500 mm×500 mm，自制加工翻卡滑道、导向轮，选用FHS125/31.5型单片阀、Φ10 m×15 m/35 MPa 高压胶管、Φ10 mm 高压直通、Φ12.5-6×19 钢丝绳10 m 及绳卡4 个。

② 选用L75×6 mm 角铁800 mm×500 mm 加工滤煤斗U 型框架，选用50 mm×8 mm 带铁作为框架横撑，选用Φ50 mm×800 mm 圆钢作滑道，在两个滑道起点前各焊1 个加强筋，选用3 根退役的锚索钻杆捆绑式焊接在一起，在其两端焊接自制加工的滑轮，选用退役的阻燃皮带内侧滤网，选用4 mm×360 mm葫芦链卡在滤煤斗的一侧作为闭锁，选用2 mm×2 mm 菱形塑料网作外侧滤网，如图1。

图1 U 型滤煤斗

（3）翻卡装置附件

选用δ10 钢板240 mm×160 mm 的 1 块，选用50 mm×8 mm 带铁加工单片阀固定架，固定架背面焊接与单体活柱连接的卡缆；选用δ16 钢板340 mm×180 mm 加工单体支柱底座，在钢板的一端焊接Φ120 mm×20 mmO 型圈，便于放置单体支柱，在钢板的另一端焊接U 型口，安装固定伸缩式液压缸的底部，选用Φ75 mm、Φ125 mm 钢管加工液压缸与支柱固定的连体卡缆。

（4）连接及使用

① 清挖水沟长度10 m，将潜水泵放到水沟的末端，一是便于潜水泵和翻卡装置安装及使用操作，二是延长水沟离开工作面溜子头，降低积水高度，避免积水流淌到刮板机尾侵湿原煤，再将滤煤翻卡装置放在潜水泵的前边过滤浮煤。

② 在运输巷人行道支护的空间中，专门支设1棵支柱将液压缸的底座压住，在液压缸与单体支柱的中间位置用连体卡缆分别固定，将单片阀固定在旁边的单体活柱上，高度1.3 m 便于操作。

③ 用2 根Φ10 mm×15 m 高压胶管分别从端头支架高压阀和回液管连接到单片阀进液端，用2根Φ10 mm×5 m 高压胶管分别从单片阀的出液端连接到伸缩式液压缸进、出端。

④ 在翻卡装置和伸缩式液压缸的正上方锚网上各挂1 个导向轮，用3 分钢丝绳从2 个导向轮中穿过，钢丝绳一端与翻卡装置横杆固定鼻用绳卡固定，钢丝绳的另一端与伸缩式液压缸孔用绳卡固定，翻卡装置与液压缸的钢丝绳应保持适当受力，确保翻卡装置不留余绳。在放置翻卡装置侧面的两棵支柱间固定1 根Φ20 mm 螺纹连锁拉杆，用于翻卡装置的支点。

⑤ 操作单片阀柄将伸缩式液压缸伸出800 mm，滤煤装置放在潜水泵前面水沟里，启动潜水泵排水。水流经过滤煤斗的过滤，很快将水沟里的积水排出，溢煤被阻挡在滤煤斗里。待溢煤积满后，看护人员操作单片阀柄，伸缩式液压缸缩回，滤煤装置被提起，液压缸达到600 mm 时，滤煤装置已超过翻卡装置的支点，将操作阀手柄回到零位，伸缩缸停止，看护人员拉动滤煤装置的闭锁链，滤煤装置从水平位置侧翻120°，滤煤斗里的溢煤一部分翻卡在刮板机中，一部分沉积在滤煤斗底部的夹角里。此时，操作手柄使液压缸伸出，滤煤装置从120°继续侧翻160°将溢煤全部卡到运输溜子中，操作手柄使液压缸缩回，滤煤斗提起超过600 mm时，操作手柄使液压缸伸出，将滤煤斗再重新放进水沟里，将闭锁链闭锁，以此类推，如图2。