| 标题 | 井下矸石填充成套技术设备的研制与应用 |
| 范文 | 陈乔 摘要：结合龙东煤矿煤层赋存条件和矿井发展战略，我们将对绿色开采矿山建设进行有益的探索，以逐步推进、分步实施的构想，推进矿井绿色开采。因此我们首先以巷道充填技术为突破口，分布实施矸石不升井，探索适合大屯矿地质条件的充填成套设备，形成复杂地质条件下的矸石不升井井下处置技术，填补大屯矿区技术空白。 关键词：抛矸机 矸石不升井 回填 绿色开采 0 引言 目前国内煤矿井下矸石充填技术主要基于“三下（建筑物下，铁路公路下，水体下）”开采，并研制成功一系列矸石充填设备，如综采工作面高效机械化矸石充填液压支架、自压式矸石充填机、中间驱动可缩桥式胶带输送机等关键设备，实现了长壁综采回采工艺与矸石充填工艺的优化组合；并研制了“V”型花纹皮带和高度可调、伸缩自如的高速动力抛矸机关键设备，解决了煤矸石运输、密实充填采空区和有效控制岩层及地表移动的技术难题，形成了长壁普采、炮采生产和井下矸石充填采空区的一体化技术体系。生产矸石不出井、直接充填采空区技术已得到成功应用。 1 龙东煤矿矸石充填方案 龙东煤矿东二采区计划在2016年底进行回采，采区开拓岩巷3500m，掘进任务相当艰巨，为提高掘进速度，解决矸石排放的问题，经调研决定实施矸石不升井，就近填充废弃老巷，即掘进迎头矸石经皮带运送至废弃老巷，再用抛矸机抛掷回填，该充填系统出矸快，矸石处理能力强，利用公司现有设备改造即可投入运行，不需购置新设备。皮带系统出矸，可加快排矸速度，提高掘进效率。矸石填充可实现矸石不升井，减少矿井辅助运输系统的压力，减少地面排矸用地，实现绿色开采。矸石充填老巷的应用可以为大屯矿区“三下置换开采”提供技术储备和借鉴经验。 2 矸石充填方案简述 利用耙装机将东翼机轨合一大巷迎头矸石经出料槽卸载至皮带运输系统，通过皮带运至12#皮带巷，由抛矸机对巷道进行回填。 2.1 充填设计：为了实现就近充填，不施工无用巷道，决定施工东大巷延长巷联通东翼机轨合一大巷和12#皮带巷，该巷道将来作为东二运煤联络巷使用可减少煤仓的施工。矸石填充路线为：东翼机轨合一大巷迎头→东大巷延长巷→12#皮带巷→充填点。 2.2 填充验算：东翼机轨合一巷掘进断面15m2，12#皮带巷断面9.8m2，矸石散涨系数按照1.5计算，回填率按照75%计算，回填200m巷道可消耗东翼机轨合一巷70m掘进矸石量。 2.3 矸石充填系统及工艺流程： ■ 3 充填系统设备简介 系统设备：抛矸设备、缓冲床、皮带h架，ZP-60（B）耙装机一部，型号为SDJ-80皮带一部，型号为SDJ-150皮带两部。 3.1 耙装机漏斗的应用。采用10mm厚钢板加工耙装机漏斗，耙装机漏斗固定在耙装机出料槽下方，漏斗的卸载角根据耙装机高度和皮带机尾的位置计算按照37°加工，角度越大越便于矸石顺利经漏斗滑落到皮带机尾上。漏斗与皮带机尾采用槽钢固定搭接，以提高漏斗的稳定性，防止漏斗弯曲变形或错位移动。 3.2 缓冲床的应用。为减缓矸石对皮带机尾的冲击，落矸点使用皮带缓冲托辊及缓冲床。皮带机头卸矸点正对皮带的中心线，安装挡矸板，以减缓卸载的冲击力，安装槽型挡矸板，保证皮带清扫器清下的碎矸石滑落在皮带上。沿皮带方向机尾滚筒留有不少于500mm的清矸空间。 3.3 抛矸机的应用。本矸石抛矸设备系统主要设备有改进型SDJ-80型可伸缩皮带机、DTL800/30型转载皮带机和DGP30型高速皮带拋矸机组成。岩巷迎头的矸石破碎后（直径不超过200mm）经可伸缩皮带机、转载皮带机运送到充填巷道迎头，再经抛矸皮带机加速抛入老巷。 4 抛矸系统的研制与应用 4.1 抛矸机选型。利用现有的皮带滚筒和电机作为动力主体，皮带架根据井下实际情况，加工成长4-6m，皮带机下加工为转盘式底座，下方焊接一个船体结构。底盘可左右调节，皮带机头上下移动时，利用支腿油缸伸缩进行调整角度。 4.2 抛矸机各部件选型。抛矸机架材料：用10#槽钢，钢材为常用钢材，塑性强不容易变形。 抛矸机运输带：选用矿内常用的B800胶带。 抛矸机滚筒：选用Ф320*950包胶滚筒，滚筒为矿内皮带机常用滚筒。 动力装置传动部件：用三角带为传动件，22kW电机通过三角带带动皮带滚筒转动。 抛矸机底盘：底盘为10mm钢板，焊接为滑雪结构，底盘上方焊接转盘，皮带机架与转盘连接，由小油缸带动底盘调整抛矸机左右角度。 抛矸机上下角度调整设计：抛矸机中间安装一个Ф40*1000的油缸，前端安装支腿，当抛矸机调整好角度后，然后由施工人员调整支腿高度，抛矸机更稳固。 4.3 设备结构及工作原理、特征 4.3.1 改造型SDJ-80型可伸缩皮带机。结构：主皮带由Ф89*950平托辊，Ф320滚筒，Ф400滚筒，Ф500滚筒主滚筒。Ф89*280三联托辊，型号SGB-620/40T电机组成。 工作原理：该皮带机是由SDJ-80型可伸缩带式输送机改造而成，增加了转载皮带的伸缩机构，使得转载皮带机可在其缷载仓内长度方向上自由伸缩。操作工可以配合皮带机的缩进和涨紧绞车对转载皮带机进行伸缩。皮带机伸缩长度范围为：3～20m；输送带种类为阻燃皮带；输送带的宽度：800mm。 4.3.2 DTL800/11型转载皮带机。结构：转载皮带机总长22m，可伸缩量为18m，Ф89*950平托辊，Ф89* 280三联托辊，JZB-0.9型涨紧绞车组成。传动是YDB隔爆油冷式电动滚筒，电动机功率为11kW。特征：可自由伸缩、可伸缩量为18m。 该皮带机是DTL800/30型转载皮带机，采用YDB隔爆油冷式电动滚筒驱动，通过涨紧绞车可在改进型SDJ-80型可伸缩皮带机的缷载仓内自由伸缩，并通过可调式支腿增加伸出部分的强度。皮带机下部安装有滚轮，可减少皮带伸缩时的阻力。三联托辊采用独立式连接机构。 4.3.3 DGP22型高速皮带拋矸机。结构：抛矸机由改进皮带、Ф320滚筒、平托辊、配套YBK2200型电动机，功率为22kW，转数为980r/min。皮带长度4.86m，并配有XDG-5000的液压站与调节油缸一套。 ■ 工作原理：该抛矸机采用带式传动方式，通过YBK2200型电动机提供动力。皮带轮变比2.4，抛矸机带速6.8m/s，可调整仰角13°至25°，左右旋转角度-8°至8°。抛矸机可随转载皮带机移动，根据使用环境通过油缸、转盘调整抛矸机的机头仰角和旋转角，利用抛矸机6.8m/s的带速达到矸石的抛矸落点。抛矸机中部采用转盘式旋转机构进行上下、左右调节；底部采用船体式结构，增加了抛矸机的浮力，减少移动阻力。 为满足井下生产需要，每个循环抛出矸石可通过伸缩牵引绞车同时移动转载皮带机和高速皮带拋矸机，伸缩距离18m，可满足一个循环的抛矸量。 5 系统特点 2014年9月25日，经前期东二采区矸石填充设备的试运行，利用耙装机将东翼机轨合一大巷迎头矸石经出料槽卸载至皮带运输系统，通过皮带运至12#皮带巷，由抛矸机对巷道进行回填，目前已填充老巷道200m。此设备实现了矸石不升井，矸石抛矸量300吨/小时，按矸石容重1.4t/m3，每小时矸石填充量达21m3。抛矸机能够有效的将矸石填充满整个老巷，填充率达80%以上。 井下填充成套技术装备实现了矸石不升井井下填充，提高了掘进速度，能够解决巷道的排矸速度，减轻矿井辅助运输系统的压力，减少副井矿车矸石的提升任务；降低提升成本，杜绝了因矸石升井造成的环境污染。 参考文献： [1]刘美玲，雷振德.机械设计基础[M].北京：科学出版社，2005. [2]李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社，2003. [3]朱龙根.机械系统设计（第二版），机械工业出版社，2005 [4]朱龙根.简单机械零件设计手册（第二版），机械工业出版社，2005. |
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