带式输送机底部积煤清理装置设计与实践

沈雪梅

（潞安职业技术学院，山西 潞安 046200）

带式输送机在矿井生产过程中作为主要运输设备之一，其运行状态和矿井的经济效益息息相关。带式输送机具有运输距离远、运输能力大、连续性强等优点，但在运输过程中，受皮带跑偏、载荷不均匀或皮带上附着煤尘不能及时得到清理等因素影响，皮带底部积煤严重，影响带式输送机的正常运行，导致设备磨损严重。近年来，由于皮带积煤导致的重大伤亡事故时有发生，在煤矿生产中也是制约矿井安全的重要因素[1-9]。为了解决输送机底部积煤问题，诸多专家学者进行了多方面的研究，并取得显著的成果。在借鉴学习前人成果的基础上，以王庄煤矿带式输送机的运行现状为工程背景，设计开发了一种带式输送机底部积煤清理装置，并在该矿带式输送机进行实践，具有良好的清煤效果，进一步解放劳动力，提高生产率，减小事故率。

王庄煤矿皮带二队共10部皮带，经过现场调查，在目前输送机运行的过程中，存在以下问题。

（1）带式输送机运输距离长，如主运输皮带长3 km，由于支架偏托辊设置不合理、托辊支架具有不同程度的变形，在运输过程中，皮带以出现跑偏的现象，煤体洒落在皮带沿线，堆积在皮带底部。皮带下的积煤不仅仅影响着正常的生产作业循环，对托辊、输送带的磨损，降低了带式输送机机械部件的使用寿命，导致提前更换设备[10]；
皮带底部积煤，有可能引起火灾，严重威胁矿井安全。

（2）皮带沿线积煤，堆积在皮带底部，由于井下环境复杂，空间有限，极难清理干净。积煤清理主要以人力清理为主，目前王庄煤矿皮带下的积煤清理完全由人工用大铁锹清理，费工费时且效率低下，难以满足生产需求。

2.1 积煤清理装置的组成和工作原理

依据王庄煤矿带式输送机积煤的问题，设计了底部积煤清理装置，该套装置主要由特种小推车、提升机、气动液压站3部分组成。特种小推车放置在皮带底部可以行走，提升机放置在皮带底部外侧，气动液压站放置在皮带一侧可以沿轨道一侧。针对已有的积煤清理装置，该装置具有集铲、运、推、提一体化底煤清理的功能，适合于皮带底部含有铁丝、棉纱、油质、硬矸积煤的清理，同时其适用环境的功能增强。由于皮带底部空间狭小，原有的积煤清理装置无法进入皮带底部，不能真正的彻底完成积煤清理，而特种小推车充分借鉴蟹爪式凿岩机的蟹爪结构，中部加微型输送带，采用推斗往外推，这样可以在不转弯的情况下将犄角的积煤通过铲斗输送带转运到推斗这边，可以最大限度的完成积煤清理。同时采用履带行走，充分适应煤矿复杂地形。积煤清理装置具体结构如图1所示。

图1 积煤清理装置的组成Fig.1 Composition of coal cleaning device

底部积煤清理装置设计的工作原理主要是，气动液压站通过外接高压风管将压缩空气能转化为液压能，为泵站行走、小推车工作、提升机工作提供动力。小推车通过铲斗将隐蔽处的铲到中部输送带上，中部输送带将煤运至推斗前，推斗将煤推至宽敞路面。提升机将路面的积煤进一步提升至皮带运走，完成一个清煤循环。

2.2 积煤清理装置的工艺流程

为了该套底部积煤清理装置能够在生产过程中顺利运行，按照其组成编制了专门的工艺流程图，如图2所示。

图2 工艺流程示意Fig.2 Process flow diagram

特种作业小车采用前推、中运、后铲的特殊工艺将积煤由狭小空间推至宽敞路面。铲斗将积煤通过蟹爪旋转、履带推力将积煤铲至中部输送带，中部输送带将积煤运至推斗前，推斗在履带提供的推力下将积煤清理至宽敞路面。

提升机通过前置蟹爪式铲斗将积煤铲至提升机输送带，输送带将积煤提升至一定高度后由簸箕自溜到主运输皮带拉走，完成一个清煤循环。依次各架按此顺序完成清煤工作。

气动液压站通过风管与井下静压风管连接，由风动马达带动油泵工作，油泵将高压油预先储存在4个蓄能器中供给整套设备动力能源。

2.3 适用场所及安全措施

2.3.1 积煤清理装置的适用场所

与现有技术比较，该装备采用一种全新的开放式的清煤过程，这样受到煤矸粒度、检修杂物、铁丝棉纱等的影响很小，实用性强，加装履带行走可进一步提高设备的环境适应能力。

特种小推车：小推车采用履带驱动，理论上45°倾角以下的坡度都可适用。受装备尺寸影响，要求底皮带距底板距离不小于50 cm。

提升机：坡度要求与小推车相似，只是提升高度不能大于2 m，否则容易倾倒。

2.3.2 积煤清理装置的安全措施

由于积煤堆积在皮带底部，井下环境复杂，空间有限，在使用该装置时应注意安全。小推车在皮带底部工作，皮带运行中要注意推斗、铲斗尽量不要触及运行中的底皮带。提升机作业时地形起伏不宜过大，防止倾倒，运行中人员站位适当，防止溜矸伤人。

该套装置在王庄煤矿91采区集中运输皮带试运作，很好的适应了王庄矿91集中运输皮带的工况，单部皮带节省清煤人工3人，改善了皮带维护环境。在使用该装置后解决了输送机积煤难清理、皮带底部积煤导致火灾及皮带磨损的难题，并大幅度减少了带式输送机的维护人员，进一步解放了劳动力，提高了经济效益，就目前输送机维护人员岗位配备计算，每部皮带减少专职清煤工每天3人，每人按平均工资每年8万元，成本为3×8=24万；
皮带二队总共10部皮带，成本为24×10=240万，这仅为定岗人员，还有不定期组织的大规模清煤工作，人员的安全问题的得到了保障，为矿井生产筑起安全防火墙。

该清理装置在王庄煤矿的使用效果良好，解决了输送机积煤难清理、皮带底部积煤导致火灾及皮带磨损严重的问题，改善了主运带式输送机的运行环境，具有较好的经济价值和社会效益，在同类型矿井的带式输送机上可以推广使用。

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