急倾斜综采工作面下端头安全防护装置的设计分析

2022-01-25张虎峰

机械管理开发 2021年11期

张虎峰

（山西焦煤霍州煤电集团庞庞塔煤矿，山西吕梁 033200）

引言

当前，山西焦煤霍州煤电集团的几个开采煤矿项目依然采用的是端头液压支架和挡板相结合的防护方式，经研究发现此种防护方式存在明显缺陷，端头液压支架搭建拆装麻烦、占地体积大空间利用率低以及人力投入成本高；挡板自身强度低防护作用差、拆装安全性低以及人力投入成本高。该集团某煤矿在刮板转运机设备机尾处设置急倾斜综采工作面，此位置空间狭小通行困难。而在煤矿综采作业时偶尔会有煤炭斜流冲出刮板转载机设备尾槽，从而导致工作人员受伤等安全事故发生。为了避免安全事故发生，该矿通过单体液压支柱支转载机机尾处顶板，在依靠液压支柱均匀排布木质挡板的方式进行防护，此种方式虽然缩短了液压支架安装时间，但由于木质挡板耐冲砸性能低所以防护效果极差。因为运输巷道顶板存在凹凸不齐、高低不平的情况，所以需要人为搭建挡板对其进行补空，但是此挡板却不能随着煤矿开采进行同步移动。因此，要对急倾斜综采工作面落煤、飞矸等防护措施进行及时改进与完善。

1 急倾斜综采下端头安全防护装置结构设计

急倾斜综采下端头安全防护装置主要有两部分组成：第一部分固定部分；第二部分移动部分，其组成结构如图1所示。

图1 急倾斜综采下端头安全防护装置总装图（单位：mm）

其中固定部分是由联接座和挡板煤基板组成；而移动部分则是由滑移联接装置和挡煤板移板组成，但这两者都属于型钢钣金焊接件，并且极易生产加工。挡煤装置主要由三部分组成[1]：第一部分挡煤板移板；第二部分煤板移板基板以及第三部分滑移联接装置[1-2]。通过铰接连接方式滑移联接装置和推移千斤顶上端活塞杆相连，挡煤板基板和推移千斤顶下端缸体相连接，升降连杆上端和挡煤板移板相连接，而升降连杆下端则和滑移联接装置相连接。当推移千斤顶动作带动升降移板同时动作时，会使防护装置到达顶板遮挡位置，以此确保落煤、飞矸防护功能得到实现。

为了避免正常作业时挡煤板被煤块、矸石砸碰发生变形，导致设备卡阻，从而使设备无法进行升降调节。因此，在设计挡煤板时对其钢板厚度进行降低，然后就是在移板和基板上分别粘贴30 mm厚度的耐磨胶板和12 mm厚度的EP胶带，通过这种方式不仅降低了煤炭冲击力度，还降低了挡煤板自身重量，为现场安装提供便利。与此同时，为了避免横向侧翻现象发生，在挡煤装置上又进行戗柱底座安装，以此来确保设备不会发生横向侧翻。

2 急倾斜综采下端头安全防护装置的应用及工作原理

该防护装置采用多组组合方式设计，每组宽度为1 m，客户可以根据现场安装空间以及安装需求自行组合安装，在安装时先通过角钢联接座在转载机机尾边沿完成挡煤板基板安装定位；然后在现场开孔进行螺栓固定，与此同时还要对基本底座联接处进行焊接处理；最后通过地锚或者膨胀螺栓进行固定[2-3]。上述步骤完成即为一次急倾斜综采下端头侧边安全防护装置安装完成。通过高强度螺栓将各组有效地联接起来，形成一个完成的挡煤装置，从而对转载机机尾进行半包围保护，以避免落煤、飞矸等情况发生。经过研究发现，急倾斜综采下端头安全防护装置可以随着煤矿开采进行同步移动，从而避免进行二次拆解安装[4]。1 720 mm不仅是挡煤板的最小工作高度，同时也是推移千斤顶的最小伸缩高度。因为挡煤板装置是由各组之间相互联接而形成的一个有机整体，所以可以通过伸缩推移千斤顶来对移板工作高度进行调节，当升到2 250 mm就达到了挡煤板移板最大工作高度。其防护装置液压控制工作原理流程图如图2所示。

在实际应用过程中，防护顶板位置往往会有凹凸不齐、高低不平的情况出现，此时就可以通过调节每组防护装置工作高度，使移板表面呈现阶梯状，从而对顶板进行密闭遮挡。假如防护装置要随煤矿开采进行同步移动时，可以通过卸压方式对各组高度进行降低，然后将钢丝绳穿过防倒绳孔，把转载机和挡煤装置呈三角形固定，这样就可以确保防护装置随煤矿开采同步移动。

由图2可以很明显看出，该安全防护装置不仅对多组组合使用，同时还可以单组使用。为了避免单组使用稳定性差，特意进行引伸设计，通过一个倒向装置和两个推移千斤顶形成三角稳定，然后通过移动推移千斤顶来对移板进行同步升降。这样不仅实现挡煤需求，同时还让防护装置的稳定性得到有效加强，为该装置的推广使用奠定良好基础。