煤礦主井提煤箕斗活動罐道的應用

趙進啟

（中煤科工集團南京設計研究院有限公司，江蘇南京 210031）

0 引言

國內(nèi)在用主井提煤箕斗大修周期一般為（2～3）a，現(xiàn)場依據(jù)實際使用情況不定期進行維修或更換，傳統(tǒng)箕斗的更換相對比較麻煩。目前礦井生產(chǎn)能力越來越大，箕斗外形尺寸及重量也越來越大，由于這些特大型箕斗（分體結(jié)構(gòu)）相對于中小型箕斗（整體結(jié)構(gòu)）而言，自身重量，外形尺寸均大出很多。采用傳統(tǒng)的箕斗存放及更換方式將不得不加大井口房（井塔）的荷載，更換前更是需要拆卸大量的鋼結(jié)構(gòu)件，增加了人力、物力和時間投入，還要增加井口房內(nèi)起重機械數(shù)量。因此，找出一種快捷、簡單、實用的大型箕斗更換方案，將是未來設計和建設特大型高產(chǎn)、高效礦井的配套技術，是礦井技術發(fā)展的前沿和方向。

以內(nèi)蒙古伊泰廣聯(lián)煤化有限責任公司紅慶河礦井主井提煤系統(tǒng)為例，采用的50 t箕斗，自重約70 t，為2段分體式結(jié)構(gòu)，整體高度＞21 m。傳統(tǒng)的設計方案是把備用箕斗分段懸吊于井塔下層，增加井塔局部樓層荷載≥70 t；井口套架在更換箕斗時一側(cè)方向需要拆卸高度＞15 m范圍內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)件及固定罐道；需要在井塔內(nèi)設置一套將箕斗從備用位置移動至井口套架附近的起重運輸裝置。這種方案增加了井塔的固定荷載，加大投資；需要拆卸大量的鋼結(jié)構(gòu)件，增加了人力投入和時間；井塔內(nèi)相對空間狹小，在其內(nèi)部換裝倒運不方便。為解決這些問題，研究了一種快速更換大型箕斗的方案。以后不再將備用箕斗重量加于井塔；設計一種快速開門機構(gòu)來打開井口套架，不再拆卸套架鋼結(jié)構(gòu)件及固定罐道；備用箕斗從存放點進入井塔采用一種運輸方式，不在井塔內(nèi)換裝倒運。這些技術的研究和應用將縮短箕斗更換時間、降低井塔投資，對于提高大型煤礦立井提升系統(tǒng)的提煤能力和運行安全可靠性有重要的經(jīng)濟效益和社會效益，也更符合大型現(xiàn)代化礦井的需求，并具有廣泛的推廣應用價值，可以借鑒于各種提煤箕斗的應用場所。

1 設計內(nèi)容和技術關鍵

（1）箕斗快速更換我們研究了一套能滿足更換要求的裝備，該裝備擬用回轉(zhuǎn)機構(gòu)取代傳統(tǒng)的拆除固定套架部分配件的方式。研究回轉(zhuǎn)機構(gòu)的動作原理、材料選擇、使重量經(jīng)、安全可靠、節(jié)省工程投資，提高設備可靠性。

（2）為快速更換箕斗，設計了一套自動復位裝置，計算自動復位裝置的運動阻力，盡量減小操作力，使自動復位裝置簡單可行，便于維護，復位后罐道能自動準確定位。

（3）解決自動復位裝置與井口固定套架的緊固問題，使罐道在復雜受力情況下安全可靠。

（4）改變備用箕斗過去的存放模式，提出備用箕斗存放新概念，設計適合現(xiàn)代化礦井大型箕斗在更換時的運輸方法，減少箕斗更換過程中的配套設備，縮短更換時間，提高提煤效率。

（5）采用新技術、新材料和新工藝。主井井口箕斗活動罐道的應用是國內(nèi)首倒在用超大型礦井大型箕斗快速更換裝置，可擴展用于各行業(yè)各種提升容器的應用場所。在材料選擇方面采用國產(chǎn)輕型H形鋼，在強度允許的情況下盡可能利用無縫鋼管代替圓鋼。

2 結(jié)構(gòu)特征描述

主井井口箕斗活動罐道整體方案分上下2層，每層活動套架兩側(cè)對開，活動套架旋轉(zhuǎn)角度要求各90°，必要時最大可達到270°（圖1）?；饭薜腊惭b于每個活動套架上，罐道隨著活動套架轉(zhuǎn)動。罐道在活動套架上的安裝與其在主井口套架上的安裝方法完全相同，不再描述。

每個活動套架設有上、下2個鉸鏈，上鉸鏈僅受圓周力，在銷軸約束下使活動套架轉(zhuǎn)動時保持直立狀態(tài)；下鉸鏈不僅受圓周作用力，還要承受整個活動套架的重力。銷軸上裝有推力圓柱滾子軸承，使轉(zhuǎn)動靈活，定位準確、可靠。軸承選擇經(jīng)過嚴格計算，銷軸用薄壁無縫鋼管和鋼板組焊而成，減輕了設備重量和工程投資。

圖1 礦井立井提煤箕斗活動罐道

罐道隨活動套架聯(lián)動復位時，為了準確定位，設計了一套自動復位裝置（圖2）。該裝置有2個上復位裝置、1個中間復位裝置：上復位裝置的導向銷焊接于上定位塊上，上定位塊分別焊接于兩側(cè)活動套架上；下定位塊焊接于上下端井口固定套架上，由2個帶弧形的導向槽組成。在加工、安裝誤差不是太大的情況下，該裝置可以滿足自動導向并自動復位的作用。

3 安裝拆卸過程及注意事項

（1）安裝時，本著“先下后上”原則，先將活動罐道套架Ⅱ固定于主井井口金屬支持結(jié)構(gòu)上。拆卸時，本著“先上后下”原則，先拆活動罐道套架Ⅰ后拆活動罐道套架Ⅱ。

（2）待4扇活動套架及4根軌道安裝定位后，將定位塊Ⅰ焊接于主井井口金屬支持結(jié)構(gòu)上，將定位塊Ⅱ根據(jù)圖示位置焊接于上下活動罐道套架之間，采用連續(xù)角焊縫雙面焊接，焊角高度8 mm。焊后不影響焊接質(zhì)量的各種缺陷。

圖2 自動復位裝置

（3）罐道Ⅰ和罐道Ⅱ安裝定位：待箕斗調(diào)試結(jié)束，正常運行后，再安裝鉸鏈總成Ⅰ和鉸鏈總成Ⅱ，為確保4扇活動套架可以在90°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，安裝時必需采取可靠的工藝措施，保證每扇活動套架的2根鉸鏈銷軸在同一直線上，直線度誤差≤1 mm。

（4）銷軸公稱直經(jīng)加工成Ф90 mm時為安裝用臨時工藝銷，Ф89 mm時為最終安裝銷軸?；氛{(diào)試結(jié)束后，利用臨時工藝銷拆掉后進一步加工成最終安裝銷軸（圖3）。

（5）鉸鏈總成安裝后并正常運行數(shù)天，將限位鋼板按圖示位置分別焊接于主井井口金屬支持結(jié)構(gòu)及4扇活動套架上。

圖3 銷軸

4 結(jié)論

主井井口箕斗活動罐道屬于國內(nèi)大型箕斗更換方案的一種嘗試，目前已經(jīng)投入使用，并得到好評。之前沒有先例可借鑒，更沒有設計經(jīng)驗，本著對工作負責的精神，建設現(xiàn)代化礦井的一種追求，設計出一種初樣，有望今后進一步完善。