掘进机二运转载带式输送机自动转载连接装置的分析与应用

武学宏

（西山煤电集团西曲矿，山西 古交 030200）

0 引言

当前，在煤矿井下掘进机的设计和制造中，掘进机只能进行直线或小角度转动掘进的工作需要，对于大角度（40°～90°）拐弯工况掘进机自身无法完成转动掘进，对于大角度（40°～90°）转动时的掘进拐弯，主要是依靠人工掘进完成巷道大角度拐弯后，再把掘进机拐过去开始掘进工作。从当前的实践应用情况来看，采用人工完成大角度拐弯巷道掘进效率非常低，工人劳动强度大。

尽管很多煤矿也设计了掘进机自行完成巷道大角度拐弯掘进施工工艺，但是实施时发现掘进机转载机在大角度转弯时根本无法完成煤炭转载工作，主要表现在：第一，掘进机转载机大角度转弯时，与掘进机机身干涉，转不过去；第二，转载机大角度转动后，转载带式输送机的皮带偏离出掘进机刮板输送机机头落煤区，不能与掘进机刮板输送机完成煤炭正常转载对接。

针对上述情况，设计一种掘进机二运转载带式输送机机尾自动转载连接装置，实现掘进机的大角度（40°～90°）掘进拐弯，同时完成掘进机刮板输送机煤炭正常转运是非常有意义的，该装置在西山煤电集团西曲矿井下18406 回风顺槽进行了工业性试验[1-4]。

1 自动转载连接装置的设计

1.1 设计原理

掘进机二运转载带式输送机机尾自动转载连接装置的设计利用“抛物线中心立轴旋转法”工作原理，设计和制造了大角度立轴锥盘座，实观二运架万向摆动。将上部输送机机头落煤抛物线垂直中心作为下部输送机的水平良转立轴，实现二部输送机大角度完全转载。结构上，利用显进机机架尾部二运连接成上下左右可调节的旋转骨，实现一运和二运的大角度拐弯，煤流完全顺利自动转载。

1.2 结构分析工艺流程

掘进机二运转载带式输送机机尾自动转载连接装置结构如图1 所示，主要包括连接柱、立销、带式输送机机架、横架、立架、承载梁、包箍、轴、立销等部件。

图1 自动转载连接装置结构示意图

用2 根包箍将承载梁与掘进机转载机原连挂连接在转载带式输送机机架下部，将横架与转载带式输送机机架固接；用轴将立架与横架相铰接；将立架底部的立销插人承载梁前部的立孔中。承载梁前部的立孔垂直中心与掘进刮板输送机机头的落煤区中心点相重合。

转载机机架可以以立销的垂直中心线为轴线进行水平大角度旋转，保证掘进机刮板输送机与掘进机转载带式输送机在大角度（40°～90°）相对转动时，转载机输送带不偏离出掘进机刮板输送机机头落煤区，掘进机刮板输送机能够完成煤炭正常转载。转载机机架可以以轴的轴线为中心作上下摆动，保证转载机行走时随着地面高低不平上下摆动。

1.3 装置特点分析

掘进机二运转载带式输送机机尾自动转载连接装置可以有效保证温进机刮板输送机机头落煤中心与二运转载带式输送机运行方向中心线始终保持一致，转载机输送带不偏离掘进机刮板输送机机头落煤区。

实现了掘进转载带式输送机在大角度掘进中能够相对上下、左右大幅度转动，有效解决了煤巷掘进上下坡、拐育大角度掘进难题。

顺利完成掘进机刮板输送机煤炭正常转载，提高掘进效率和设备周转率，避免了重复设备投入和搭接漏煤强行拐弯问题，让高效掘进迈出新的步伐。

1.4 使用条件

适用条件为煤矿掘进机领域，是煤矿掘进机在煤矿巷道大角度拐弯的掘进中，掘进机转载漏式输送机与进机连挂的一种新技术和装置；实用新型、装置结构简单，适用大角度（40°～90°）相对转动：针对转载带式输送机与掘进机原挂连的水平旋转出现卡拌的地质变化区域适应性强；对掘进机刮板输送机机头落煤中心偏移的条件适应性强，保证掘进机刮板输送机与圆进机转载带式输送机在大角度掘进时，安全高效运行，顺利完成掘进各项作业。

2 工业性试验及效果分析

掘进机二运转载带式输送机机尾自动转载连接装置在西曲矿井下18406 回风顺槽进行了工业性试验，对自动转载连接装置应用前后的指标进行对比分析。

2.1 自动转载连接装置应用前相关指标值分析

西曲矿对低瓦斯矿井巷道开口，进行了施工统计。据统计，该矿共计开口巷道5 个，其中机掘开口4 个、炮掘开口0 个、人工风镐开口1 个，机掘开口占比80%，人工风镐开口占比20%。机掘开口效率，开口施工长度平均为5 m，用时3 个小班，效率为1.7 m/班，每班出勤人数为10 人。人工风镐开口效率，开口施工长度平均为20 m，用时15 个小班，效率为1.3 m/班，每班出勤人数8 人。2021 年上半年掘进进尺为3172m，其中人工风镐施工巷道长度为20 m，占比0.63%；炮掘长度为93 m，占比2.93%；机掘长度为3059 m，占比96.44%。

2.2 自动转载连接装置应用后相关指标值分析

自动转载连接装置经过研究、设计、制造、地面试验和改进后，在西山煤电集团西曲矿井下18406 回风顺槽进行了工业性试验，实现了掘进机大角度拐弯开口掘进机刮板输送机与二运转载带式输送机的顺利煤流转载，实现了掘进机大角度拐弯开口截割、矿装、运输、转载的同步工作。与人工风镐开口、炮据开口和掘进机端煤开口等工艺相比，“掘进机二运转载带式输送机机尾自动转载连接装置”运行以来，矿井巷道开口和拐弯施工统计，机掘开口原来施工长度平均为5 m，用时1 个小班，同比减少2 个小班，效率为4～5 m/班，与原来机掘相比提升60%；每班出勤人数减少为6～8 人。人工风镐开口施工长度平均为20 m，用时4 个班，减少11 个小班，效率提升90%。每次开口、拐弯成本同比下降7000 元。5 个掘进面，可节约35000 元，减少刮板输送机、带式输送机设备投入费用指标35 万元，总计节约增效38.5 万元。

自动转载连接装置的应用实现了掘进机大角度拐弯的运煤连续性和拐弯顺利，提高了掘进机大角度拐弯的工作效率和工作效果，解决了常村煤矿掘进机大角度巷道开口煤运系统和装备技术的难题。该设计为今后西曲矿和西山煤电集团各矿掘进机大角度开口开创了新的方法、工艺和装备，提供了经验和支持，具备良好的推广应用价值。

3 结语

掘进机二运转载带式输送机机尾自动转载连接装置的应用可以实现掘进机与其机尾悬挂的煤运带式输送机（二运）之间的大角度（±90°）相对摆。实现在掘进机大角度拐弯开口时，掘进机刮板输送机（一运）机头落煤大部分依然能够落在二运带式输送机上。满足强度要求，提高掘进机大角度开口效率，大幅度减轻掘进机大角度拐弯时工人劳动强度。实现掘进机大角度拐弯一体性掘进，提高了掘进工作效率，提升了现场作业安全系数，减少了设备投运成本，节约增效明显。该自动转载连接装置在西山煤电集团西曲矿井下18406 回风顺槽进行了工业性试验，拐弯开口技术和装备可以减小掘进机开口抹角尺寸和抹角量，与原来机掘相比，效率提升60%，减轻工人劳动强度，增加掘进和煤矿经济效益。人工风镐开口效率提升90%，可以淘汰人工风镐开口，替代炮掘开口，提高了安全性和掘进效率，大大减轻工人的劳动强度[5-6]。