带式输送机新型卸煤装置的优化研究_闫晓文.pdf

带式输送机新型卸煤装置的优化研究闫晓文（山西省阳泉市盂县应急救援队，山西阳泉045000）摘要：针对井下空巷充填作业时用煤量大、煤炭周转困难、效率低的问题，提出了一种新的带式输送机卸煤装置，该装置以液压系统为动力，在支撑机构和改向机构的配合下自动从带式输送机上卸下煤炭，实现了井下卸煤的少人化作业。根据实际应用表明：该新型卸煤装置能够将井下煤炭的装卸效率提升 4.4 倍，实现了煤炭的连续卸料，对提升井下充填效率和安全性具有十分重要的意义。关键词：带式输送机卸煤装置支撑机构改向机构中图分类号：TD528.1文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0145-03引言煤炭是我国的核心能源，随着煤炭开采时间的不断增加，现在很多煤矿的煤炭可开采量接近于枯竭，因此许多煤炭生产企业开始对大巷煤柱进行回收，提高煤炭的出采率和经济性。该方案具有效率高、安全性好的优点，但需要对井下空巷进行充填，提高煤柱回收时的安全性，目前常用的充填方案是将原煤、水泥凝结剂等进行混合后推入充填巷道，实现对井下空巷的支护。由于井下开采时并未考虑到充填支护的需求，因此目前多数企业均是将煤炭先运往地面后再通过提升机构转运到井下进行支护，不仅效率极低而且充填成本高，无法满足充填经济性的需求。结合井下充填作业的实际需求，本文提出了一种新的带式输送机自动卸料机构，在输送机端部设置该卸料机构，以液压系统为动力，在支撑机构和改向机构的配合下实现煤炭的自动卸载，不仅实现了连续卸煤作业，极大提升了充填效率，而且自动化程度高，人员需求少，提升了在煤炭卸载过程中的安全性。根据实际应用表明：该新型卸煤装置能够将煤炭的日转运量由 25.3 t/d 提高到目前的 111 t/d，将井下煤炭的装卸效率提升 4.4 倍，实现了煤炭的连续卸料，对提升井下充填效率和安全性具有十分重要的意义，目前已得到了广泛的应用。1卸煤装置布置结构以煤矿井下大巷充填综采为例，在对煤柱回收后充填的体积一般要在 100 万 m3以上，所需要的回填的原煤基本要达到 10 万 t 以上，按传统的采用胶轮车从地面运输的方式，需要的运输车次在数十万车，效率极低，充填成本极高，难以满足井下充填经济性的需求，因此迫切需要开发一种新的自动卸料装置，以实现从进行输送机上直接卸煤，提高充填效率和经济性1。结合井下煤炭的卸料需求，本文所提出的卸煤装置主要包括液压驱动系统、改向装置以及支护装置三个部分，整体结构如图 1 所示。由图 1 可知，在该卸煤装置中改向装置和支护装置均设置在输送带的机架上，在综采面采出的煤炭通过井下输送机系统传输到卸煤位置后，由卸煤装置进行煤炭的快速、连续卸载。2支护装置结构在该卸煤机构中，共设置了两组支护装置，每个支护装置包括 2 组动力液压缸、1 组支护托辊和 2 组支护架，其整体结构如图 2 所示2。为了保证支护结构的稳定性，其支护架采用了高强度型钢，其一侧固定在井下巷道的底座上，另一侧固定到输送带的边梁上，主要用于为动力液压缸提供支护点。动力液压缸的可伸缩量需根据机架的尺寸进收稿日期：2022-08-23作者简介：闫晓文（1972），男，山西盂县人，本科，毕业于太原理工大学采矿工程专业，矿建工程师，主要从事煤矿矿建或煤矿采煤方面的研究。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.056图 1卸煤装置布置结构示意图2-1卸煤状态2-2生产状态1支护托辊；2动力液压缸；3支护架；4输送带图 2支护装置状态示意图带式输送机煤流辅回撤通道主运巷道12344123优化改造机械管理开发第 38 卷行设计，一般不低于 1 m，其一侧设置在支护架上，另一侧则和支护托辊连接，主要是控制支护托辊的调整，支护托辊则主要是用于对输送带的调整，通过动力油缸对支护托辊高度进行调整，通过对输送带的抬起和放下来实现设备的自动斜煤。3改向装置结构为了保证改向装置的运行稳定性，其整体结构包括 2 组改向液压缸、一组改向板和 2 组设置有轨道的支撑体，其整体结构如图 3 所示。由图 3 可知，该改向装置的 2 组改向液压缸是呈对称结构放置在支撑体的两侧，液压缸的一侧设置到上托辊支架上，另一侧则设置到改向板位置的活动铰链处，改向板和输送带运行方向的夹角不小于 50，改向板的运动是通过改向液压缸来控制的，动作范围需要满足改向动作需求。为了保证卸料装置在运行时候不损伤输送机的胶带，因此在输送机胶带下侧设置了滑动机构，降低运行时对输送带的磨损3。为了保证改向时的运行顺畅性，在边梁位置设置了 2 组带有轨道的支撑体，同时在改向板和支撑油缸的位置设置了一个滑动机构，滑动机构在滑道内运行，保证改向板运行时一直和输送带保持垂直状态，保证对煤流改向的便捷性和可靠性。4液压系统结构该自动卸料装置的核心功能是要实现对输送带上煤炭的自动卸载，改向装置和支护装置的动作均通过液压机构来完成，其液压系统结构如图 4 所示4。当机构执行卸煤动作时，系统控制支撑油缸动作，通过托辊把输送机上侧的输送带举起，使其处于水平态势，然后控制改向板落下和输送带接触，煤流到达该处后被改向板挡住，进而从侧边落下输送带，完成卸煤，完成卸煤后支撑油缸的活塞杆撤回，输送带回到原来的状态，实现正常运煤。该液压系统采用了双重密封结构，在液压缸和活塞杆接触位置设置了 2 组密封橡胶圈，从而保证了液压缸在煤矿井下高粉尘环境下使用的灵活性和可靠性，提升了液压系统的使用寿命，保证了该卸料装置的运行稳定性5-7。5应用情况分析目前该新型输送机卸煤装置已经在煤矿井下得到了广泛的应用。该装置能够根据采煤机、输送机的运行情况灵活调整卸料方式，提高了井下卸煤的效率和安全性。根据在煤矿井下的实践应用表明，在采煤机的综采速度为 2 m/min，输送机的运行带速为 3.6m/s 的情况下，采用新的自动卸料机构，能够将煤炭的日转运量由 25.3 t/d 提高到目前的 111 t/d，装卸效率提升了 4.4 倍，显著提升了井下煤炭卸载效率，有效解决了井下因充填过慢而导致的停产情况，井下带式输送机液压卸煤装置结构如图 5 所示。6结论针对井下空巷充填作业时用煤量大、煤炭周转困难、效率低的不足，提出了一种新的带式输送机卸煤装置，该装置以液压系统为动力，在支撑机构和改向机构的配合下自动从带式输送机上将煤炭卸下，根据实际应用表明：1）卸煤装置主要包括了液压驱动系统、改向装置以及支护装置三个部分，其设置在输送带的机架上，在综采面采出的煤炭通过井下输送机系统传输到卸煤位置后，由卸煤装置进行煤炭的快速、连续卸载；2）在输送机胶带下侧设置了滑动机构，降低运行时对输送带的磨损，能够提高煤流改向的便捷性和可靠性。3）采用新的自动卸料机构后，能够将煤炭的日转运量由 25.3 t/d 提高到目前的 111 t/d，装卸效率提升了 4.4 倍，现了煤炭的连续卸料，对提升井下充填效率和安全性具有十分重要的意义。3-1卸煤状态3-2生产状态1带有轨道的支撑体；2改向液压缸；3改向板；4胶带；5滑动机构；6滑轨图 3改向装置结构示意图图 4卸料机构液压系统示意图图 5输送机液压卸煤装置结构示意图123456123456液压油缸液压油缸液压双向锁手动换向阀液压泵站1462023 年第 2 期参考文献1张少宾，蒋卫良，芮丰.矿用带式输送机输送量测量方法现状及发展趋势J.工矿自动化，2019，45（5）：100-1032崔泽蔚.大功率带式输送机卸煤装置的优化设计J.山西焦煤科技，2016（1）：22-24.3胡艳.带式输送机自移卸载装置优化设计J.装备制造技术，2016（6）：14-16.4王金华.井下带式输送机煤流控制系统现状及发展趋势J.工矿自动化，2015，41（3）：32-345康红普，徐刚，王彪谋，等.我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a 及展望J.采矿与岩层控制工程学报，2019（1）：7-396李锐锋.煤矿带式输送机的故障原因与解决方法分析J.能源技术与管理，2017（3）：123-124.7孙继平.煤矿信息化自动化新技术与发展J.煤炭科学技术，2016，44（1）：19-23.（编辑：贾娟）Optimization of New Coal Unloading Device for Belt ConveyorYan Xiaowen（Yu County Emergency Rescue Team,Yangquan Shanxi 045000）Abstract:Aiming at the deficiencies of large amount of coal used during underground empty lane filling operation,difficult coal turnoverand low efficiency,a new belt conveyor coal unloading device is proposed,which is powered by hydraulic system and unloads coal from thebelt conveyor automatically with the cooperation of supporting mechanism and redirecting mechanism,realizing the less personalizedoperation of underground coal unloading.According to the practical application,this new coal unloading device can improve the efficiencyof underground coal loading and unloading by 4.4 times,and realize the continuous coal unloading,which is very important to improve theefficiency and safety of underground filling.Key words:belt conveyor;coal unloading device;support mechanism;redirection mechanismStructural Design Optimization of the Central Trough of a Scraper ConveyorLi Xiaowei（Shanxi Xinjing Mining Co.,Ltd.,Yangquan Shanxi 045000）Abstract:By analyzing the structural characteristics of the middle trough of SGZ1000/31000 scraper conveyor in a mine and simulatingthe static characteristics of the middle trough using simulation software,the calculation results show that the stress concentrationphenomenon is serious at the location of the shovel plate trough gang in the middle trough and the maximum stress value reaches 580 MPa,after optimizing the structural welding of this part and thickening the shovel plate trough g