李豐宇

（同煤浙能麻家梁煤業(yè)有限責(zé)任公司機(jī)掘隊(duì)， 山西 朔州 036000）

引言

按裝載方式來劃分，箕斗分定量斗和定量輸送機(jī)這兩種，而定量運(yùn)輸機(jī)可分為定量板式與定量帶式兩種。隨著現(xiàn)在煤礦生產(chǎn)能力的不斷擴(kuò)大，對于主立井提升能力的要求也越來越越高，目前不少煤礦已經(jīng)采用了20～50 t系列的大型立井箕斗，此大型箕斗的投產(chǎn)和使用使煤礦的生產(chǎn)能力、工作效率及經(jīng)濟(jì)效益均有顯著提升。但箕斗的不斷增大也給施工及運(yùn)行問題提出了很大的挑戰(zhàn)，同時(shí)相應(yīng)裝載硐室高度也增高，使得支護(hù)難度加大、施工期限延長。目前國內(nèi)引進(jìn)和開發(fā)的板式定量輸送機(jī)可以顯著降低硐室高度，板式定量輸送機(jī)最早是由德國研制出的，國內(nèi)煤礦例如常村煤礦、屯留煤礦等均引用并進(jìn)行改造投入使用。我國許多專家學(xué)者根據(jù)傳送皮帶承載，將托輥加密研制出帶式定量輸送機(jī)，并在不少煤礦中得到應(yīng)用。對兩種定量運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行比較可知，板式定量輸送機(jī)技術(shù)仍不成熟，目前多靠引進(jìn)國外設(shè)備，但在運(yùn)行過程中仍受很大程度的環(huán)境因素限制。

1 立井箕斗裝載系統(tǒng)規(guī)范要求

立井箕斗裝載系統(tǒng)要求煤的稱量與儲(chǔ)存均在箕斗的提升過程中完成，且在箕斗就位后，在休止停留期間裝載系統(tǒng)需完成啟動(dòng)、加速及運(yùn)行等操作過程，保證煤礦生產(chǎn)的安全高效。立井開采生產(chǎn)流程見圖1，箕斗裝載系統(tǒng)將煤倉中原煤裝入提升箕斗。

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，裝載等程序均在箕斗休止停留期間完成，故裝載速度應(yīng)根據(jù)煤礦現(xiàn)場井筒深度、提升速度、箕斗運(yùn)量等來確定。箕斗和裝載設(shè)備在安裝時(shí)應(yīng)遵循二對一原則，即在一套裝載設(shè)備中由分叉溜槽裝設(shè)兩個(gè)箕斗。這種布置方法要求一次裝載卸載時(shí)間不能超過凈提升時(shí)間的85%，否則需使用兩臺(tái)定量運(yùn)輸機(jī)裝載。

圖1 立井開采生產(chǎn)流程示意

2 板式定量輸送機(jī)構(gòu)成及運(yùn)行

板式定量輸送機(jī)設(shè)計(jì)的核心是要滿足煤的稱量與儲(chǔ)存均在箕斗的提升過程中完成，且在箕斗就位后，在休止停留期間裝載系統(tǒng)需完成啟動(dòng)、加速及運(yùn)行等操作過程。為滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，對于系統(tǒng)的可靠性和精確性必須嚴(yán)格控制，減少維護(hù)成本，降低裝載過程中的誤差?；费b載系統(tǒng)主要由板式定量輸送機(jī)、給料裝置及配套閥門等組成。系統(tǒng)又包括井底煤倉閥門、平板分配閥門及分叉溜槽。將系統(tǒng)水平布置可以減輕井壁所受的壓力，同時(shí)也降低了裝載硐室的高度，有效減小井深和需提升高度，并節(jié)約了施工的成本和周期。

箕斗裝載系統(tǒng)運(yùn)行過程為：箕斗卸載完畢后向井下運(yùn)行，隨后板式輸送機(jī)啟動(dòng)，井底煤倉打開向輸送機(jī)卸煤，在達(dá)到設(shè)定質(zhì)量后，輸送機(jī)上方的測重感應(yīng)器發(fā)出信號，井底倉閥門關(guān)閉，此時(shí)分叉溜槽開啟，分料閥門開啟，箕斗運(yùn)行到板式皮帶機(jī)下方指定位置，輸送機(jī)快速運(yùn)動(dòng)，裝載完成后皮帶機(jī)轉(zhuǎn)入低速，箕斗運(yùn)走，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

板式定量輸送機(jī)的主要組成部分有電動(dòng)機(jī)、減速裝置、鏈輪、承載鏈板和滾輪等。其主要承載部件為鏈板，鏈板與滾輪經(jīng)鏈條連接傳動(dòng)。稱重感應(yīng)部分對其整體計(jì)量稱重。新型板式定量輸送機(jī)具有變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)功能，可以自動(dòng)定位箕斗位置，調(diào)整皮帶速度，實(shí)現(xiàn)與箕斗的同步運(yùn)行，避免了不斷停機(jī)、啟動(dòng)時(shí)對設(shè)備的損害。為了克服原有技術(shù)的弊端，延長軸承使用年限，新設(shè)計(jì)將承載滾輪置于鏈節(jié)外，使其受力狀態(tài)改變，不必參與嚙合傳動(dòng)，且更加便于維修更換。

3 板式定量輸送機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 自動(dòng)稱量技術(shù)

自動(dòng)稱量的精確性關(guān)系到整個(gè)裝載提升系統(tǒng)的安全性和正常運(yùn)行，決定其計(jì)量感應(yīng)的核心為承載支架的穩(wěn)定性和傳感器的性能，板式輸送機(jī)載煤既要求準(zhǔn)確計(jì)重又需承負(fù)荷、抗沖擊，堅(jiān)固耐用。板式定量輸送機(jī)的稱重結(jié)構(gòu)為桿狀水平方向，故需布置多個(gè)感應(yīng)器保證測重的可靠性和精確度。

在輸送皮帶機(jī)運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生水平方向力而影響測量精度，故設(shè)置幾組水平拉桿以抵消水平方向力的影響。通過查閱文獻(xiàn)及理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，框架本身的撓性形變?nèi)粼?/600以內(nèi)，則滿足了1%的精度要求。此外，在自動(dòng)稱重系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可選用定容傳感器來測量，使箕斗不超載。

3.2 智能化裝載技術(shù)

在一個(gè)裝載運(yùn)送周期內(nèi)，板式輸送機(jī)在載物和空運(yùn)時(shí)以不同速度運(yùn)行，完成原煤的裝載、稱重及箕斗運(yùn)載。在開閘放煤到板式運(yùn)輸機(jī)時(shí)，運(yùn)輸機(jī)以0.14～0.40 m/s速度傳送及稱重，后箕斗運(yùn)行到固定位置時(shí)，運(yùn)輸機(jī)以0.9～1.3 m/s快速行進(jìn)對箕斗裝載。在箕斗運(yùn)行過程中常受到其他因素干擾，故當(dāng)前所采用的兩臺(tái)功率不同的電動(dòng)機(jī)及雙速電機(jī)和超越離合器等不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位、裝載等工作，需不斷開啟、關(guān)閉運(yùn)輸提升系統(tǒng)?，F(xiàn)提出基于變頻調(diào)速的驅(qū)動(dòng)方法，可以實(shí)現(xiàn)對調(diào)速及啟動(dòng)、制動(dòng)性能無損轉(zhuǎn)換，降低對設(shè)備的損耗，大大提高工作效率。

利用感應(yīng)裝置及計(jì)算機(jī)軟件集成系統(tǒng)對裝載輸送過程中輸送機(jī)、提升系統(tǒng)、箕斗等的運(yùn)行狀態(tài)、方位等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和集成，使其相關(guān)信息經(jīng)由通訊接口實(shí)時(shí)上傳至集控系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)工作過程可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)在井上、井下同步顯示。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，控制系統(tǒng)裝設(shè)在板式定量運(yùn)輸機(jī)上，其可以確定箕斗位置和其運(yùn)動(dòng)速度等信息，并分析計(jì)算出到達(dá)指定位置所用時(shí)間，根據(jù)這些信息及自身當(dāng)前位置、速度、原煤質(zhì)量等調(diào)整速度曲線圖，改變運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行速度，解決了傳統(tǒng)中系統(tǒng)不斷重啟的問題。

3.3 鏈傳動(dòng)技術(shù)

板式定量輸送機(jī)高負(fù)荷的原煤承載及驅(qū)動(dòng)工作是由兩條大節(jié)距、高強(qiáng)度的輸送鏈完成的，所以鏈條傳動(dòng)的可靠性對于整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。由于鏈傳動(dòng)是多邊形傳動(dòng)，在運(yùn)行過程中存在多邊效應(yīng)。鏈條滾動(dòng)與鏈盤嚙合時(shí)的沖擊力隨著鏈速的增加而不斷增大，此時(shí)還會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性降低，噪音加大，速度過快還可能造成跳鏈。在齒數(shù)一定的鏈盤中，鏈條的極限轉(zhuǎn)速會(huì)隨節(jié)距的增加而降低，故在設(shè)計(jì)時(shí)鏈條的選型亦至關(guān)重要。

系統(tǒng)工作過程中板式輸送機(jī)會(huì)頻繁變換速度，鏈條也不斷張緊或伸張。此過程頻繁往復(fù)進(jìn)行，在交變荷載的作用下鏈板孔兩側(cè)的集中應(yīng)力區(qū)則可能產(chǎn)生疲勞裂紋導(dǎo)致鏈板損壞。為提高鏈條耐磨損性及強(qiáng)度，對不同鏈孔形狀進(jìn)行受力分析，設(shè)計(jì)修改其形狀以減少應(yīng)力集中點(diǎn)。比如將切邊內(nèi)置，采用圓孔等方法。對鏈板受應(yīng)力圖進(jìn)行分析，同驅(qū)動(dòng)張力情況下，圓孔鏈板所受最大應(yīng)力比長圓孔降低約12%，此時(shí)高應(yīng)力區(qū)域的面積對比單切口方式大大減小，有效提高了鏈條的壽命和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

板式定量輸送機(jī)的應(yīng)用可以顯著降低煤礦的生產(chǎn)周期，可穩(wěn)定、快速增加產(chǎn)出效益。由于目前我國國內(nèi)應(yīng)用大型板式定量運(yùn)輸機(jī)仍比較少，許多技術(shù)研究尚不完全成熟，因此對板式定量輸送機(jī)定量裝載技術(shù)的研究仍是關(guān)鍵研究任務(wù)。