袁春靜，柴永生

（1.煙臺(tái)理工學(xué)院，山東 煙臺(tái)264005；2.煙臺(tái)大學(xué)，山東 煙臺(tái) 264005）

1 傳統(tǒng)的堆取煤結(jié)構(gòu)方案

目前國(guó)內(nèi)取料機(jī)主要有兩種形式[1]，一種是臂架型，一種是橋架型，其中臂架型主要用于發(fā)電廠、水運(yùn)港口、碼頭、各種礦山和化工企業(yè)掘取水泥、煤炭、化肥、農(nóng)產(chǎn)品等各種顆粒物料，是一種效率比較高的堆取料設(shè)備。具有堆取料能力強(qiáng)，占地面積小，使用方便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)[2]，所以目前應(yīng)用廣泛。

2 新型堆取煤方案的優(yōu)化

2.1 交叉正懸斗輪式長(zhǎng)方形煤倉(cāng)堆取煤規(guī)劃方案

2.1.1 煤倉(cāng)結(jié)構(gòu)方案

（1）總煤倉(cāng)：長(zhǎng)220m，寬80m，煤層高20m，建筑總高最大35m，儲(chǔ)煤35萬(wàn)噸。

（2）分割5個(gè)煤倉(cāng)：長(zhǎng)約45m，寬80m，寬度方向中間采用立柱支撐。

（3）承重梁長(zhǎng)40m，挖煤臂28m。2.1.2交叉正懸式斗輪設(shè)計(jì)方案

（1）設(shè)備組成：承重梁，運(yùn)煤梁，斗輪式挖煤臂，滑車(chē)，皮帶，軌道等。

（2）運(yùn)行原理：挖煤臂按照一定角度，如圖1所示，用斗輪挖煤，直到右側(cè)墻壁，此時(shí)承重梁沿軌道滑動(dòng)2m，挖煤臂向左運(yùn)動(dòng)，直到承重梁上滑車(chē)不能運(yùn)動(dòng)為止。承重梁繼續(xù)沿軌道滑動(dòng)1m。循環(huán)往復(fù)，直至這一層煤挖取完畢，然后挖煤臂的傾斜角度加大，然后取下一層煤。

2.1.3 缺點(diǎn)

在煤層12m高度以上取煤時(shí)存在盲區(qū)：

（1）靠近墻處，橫梁下方，挖煤臂下方。約3m寬，26m長(zhǎng)的面積的煤層無(wú)法取到。如圖1所示。

（2）挖煤臂交叉區(qū)域。約11m寬，一直貫穿整個(gè)煤倉(cāng)，即220m長(zhǎng)，其中的煤層無(wú)法取到。如圖1所示。

圖1 交叉正懸斗輪式

（3）采用兩套挖煤臂同時(shí)進(jìn)行工作依舊有盲區(qū)。

2.1.4 結(jié)論

方案不可靠，應(yīng)該進(jìn)行改進(jìn)。

2.2 斗輪交叉懸掛旋轉(zhuǎn)式長(zhǎng)方形煤倉(cāng)堆取煤方案

挖煤臂的懸掛采用兩個(gè)液壓缸交叉，如圖2所示，這樣可以使挖煤臂進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而將中間盲區(qū)中的煤層全部取出。

圖2 斗輪交叉懸掛旋轉(zhuǎn)式

2.2.1 煤倉(cāng)結(jié)構(gòu)方案

（1）總煤倉(cāng)：長(zhǎng)220m，寬80m，煤層高20m，建筑總高最大35m，儲(chǔ)煤35萬(wàn)噸。

（2）分割煤倉(cāng)：長(zhǎng)45m，寬80m，寬度方向中間采用立柱支撐。

（3）承重梁長(zhǎng)40m，挖煤臂28m。

2.2.2 斗輪交叉懸掛旋轉(zhuǎn)式設(shè)計(jì)方案

（1）設(shè)備組成：承重梁，運(yùn)煤梁，斗輪式挖煤臂，液壓缸，滑車(chē)，皮帶，軌道等。

（2）運(yùn)行原理：挖煤臂在一定角度下，如圖1所示，斗輪挖煤，直到右側(cè)墻壁，此時(shí)承重梁沿軌道滑動(dòng)2m，挖煤臂向左運(yùn)動(dòng)，直到承重梁上滑車(chē)不能運(yùn)動(dòng)為止。承重梁繼續(xù)沿軌道滑動(dòng)1m。然后，兩個(gè)液壓缸，一個(gè)伸長(zhǎng)，一個(gè)收縮，使挖煤臂產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)角，如圖2，將中間盲區(qū)的煤層挖取完畢。循環(huán)往復(fù)，直至這一層煤挖取完畢，然后挖煤臂的傾斜角度加大，然后取下一層煤。

2.2.3 缺點(diǎn)

（1）依舊存在盲區(qū)，靠近墻處，橫梁下方，挖煤臂下方。約3m寬，26m長(zhǎng)的面積的煤層無(wú)法取到。

（2）要采用兩套挖煤臂同時(shí)進(jìn)行工作。

（3）挖煤臂旋轉(zhuǎn)至將中間盲區(qū)的煤層取出時(shí)，挖煤臂旋轉(zhuǎn)約55度，挖煤臂頂端距離稱重梁21m，如圖2所示。此時(shí)如果不加配重將導(dǎo)致橫梁傾覆。

（4）控制復(fù)雜。

2.2.4 結(jié)論

方案不合適。

2.3 斗輪90度懸掛式長(zhǎng)方形煤倉(cāng)堆取煤規(guī)劃方案

2.3.1 煤倉(cāng)結(jié)構(gòu)方案

（1）總煤倉(cāng)：長(zhǎng)220m，寬80m，煤層高20m，建筑總高最大35m，儲(chǔ)煤35萬(wàn)噸。

（2）分割煤倉(cāng)：長(zhǎng)45m，寬80m，寬度方向中間采用立柱支撐。

（3）承重梁長(zhǎng)40m，挖煤臂28m。

2.3.2 斗輪90度懸掛式設(shè)計(jì)方案

（1）設(shè)備組成：承重梁，運(yùn)煤梁，斗輪式挖煤臂，液壓缸，滑車(chē)，皮帶，軌道等。

（2）運(yùn)行原理：挖煤臂在與承重梁成90度方向，向下旋轉(zhuǎn)一定角度至煤層，如圖3所示，斗輪挖煤，同時(shí)固定挖煤臂的滑車(chē)向右側(cè)運(yùn)動(dòng)，至墻邊，此時(shí)承重梁沿軌道滑動(dòng)2m，挖煤臂向左運(yùn)動(dòng)，直到承重梁上滑車(chē)不能運(yùn)動(dòng)為止。承重梁繼續(xù)沿軌道滑動(dòng)1m。循環(huán)往復(fù)，直至這一層煤挖取完畢，然后挖煤臂的傾斜角度加大，接著取下一層煤。

圖3 斗輪90度懸掛式

2.3.3 缺點(diǎn)

需要加配重：

（1）如果加配重，承重梁的制造將會(huì)更加困難。

（2）如果加配重，兩套設(shè)備的配重互相干涉，對(duì)取煤不方便。

2.3.4 結(jié)論

方案不合適。

3 新型堆取設(shè)備的方案設(shè)計(jì)

3.1 煤倉(cāng)結(jié)構(gòu)方案

（1）總煤倉(cāng)：總建筑面積20139.84m2，總長(zhǎng)度226.8m，總寬度88.8m，總高度38.44m，儲(chǔ)煤量約35萬(wàn)噸。

（2）分割煤倉(cāng)：長(zhǎng)73m，寬40m，中間采用墻架支撐。

（3）承重梁長(zhǎng)40m。

3.2 雙橋門(mén)式斗輪堆取料機(jī)設(shè)計(jì)方案

3.2.1 設(shè)備組成（見(jiàn)圖4）

圖4 結(jié)構(gòu)建模

3.2.2 設(shè)備運(yùn)行原理

取煤時(shí)，通過(guò)液壓升降機(jī)構(gòu)2將副橋梁6提升至煤層上方，斗輪7旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿副橋梁6由一端向另一端滑動(dòng)，斗輪轉(zhuǎn)動(dòng)將取到的煤翻到副橋梁上，通過(guò)副橋梁6上運(yùn)輸帶將煤運(yùn)送到副橋梁的末端，再通過(guò)副橋梁在此末端的下轉(zhuǎn)煤皮帶8，將煤運(yùn)到副橋梁一側(cè)的大傾角運(yùn)煤皮帶5上，然后通過(guò)上轉(zhuǎn)煤皮帶9，將煤提升到主橋梁4上，主橋梁4上皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)將煤運(yùn)送到尾車(chē)機(jī)構(gòu)10上，通過(guò)主橫梁上的傳送帶轉(zhuǎn)運(yùn)到儲(chǔ)煤倉(cāng)墻體上的主傳送帶從而最終運(yùn)出儲(chǔ)煤倉(cāng)。

取煤過(guò)程，是通過(guò)主橋梁的縱向運(yùn)動(dòng)結(jié)合副橋梁的上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)斗輪分層取煤。大傾角皮帶下端固定，上端可以在橫梁上進(jìn)行滑動(dòng)，一層煤取完后只需提升液壓缸，然后重復(fù)前一個(gè)取煤過(guò)程即可。

堆煤時(shí)液壓提升機(jī)構(gòu)將副橋梁6提升到最高位置，煤從倉(cāng)外通過(guò)儲(chǔ)煤倉(cāng)墻體上的主運(yùn)輸帶運(yùn)送到倉(cāng)內(nèi)，通過(guò)尾車(chē)機(jī)構(gòu)10（此處尾車(chē)機(jī)構(gòu)參照斗輪堆取料機(jī)的尾車(chē)機(jī)構(gòu)）升高轉(zhuǎn)到主橋梁4上，煤再通過(guò)主橋梁上的運(yùn)輸帶傳送，最終經(jīng)過(guò)卸煤機(jī)構(gòu)3將煤直接卸到煤倉(cāng)中。每隔一段時(shí)間卸煤機(jī)構(gòu)向右運(yùn)動(dòng)一段距離，直到到達(dá)右端。然后主橫梁向前運(yùn)動(dòng)5m，卸煤機(jī)構(gòu)從右向左間隔運(yùn)動(dòng)，直至左端。然后橫梁向前運(yùn)動(dòng)，如此循環(huán)，直至橫梁運(yùn)動(dòng)到頭。再進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)進(jìn)行卸煤。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）本方案采用封閉結(jié)構(gòu)，并配有除塵裝置，煤倉(cāng)中堆取料時(shí)產(chǎn)生的煙塵不會(huì)擴(kuò)散到外面，改善了工作人員的工作環(huán)境，也降低了對(duì)周邊居民的影響[3]。同時(shí)還可以有效地減少露天煤倉(cāng)因風(fēng)損、雨損造成接近0.95%煤的損失，如果按照儲(chǔ)量40萬(wàn)噸計(jì)算，其損失將達(dá)3800噸煤。

（2）方案設(shè)計(jì)有雨水收集裝置[4]，可以將其直接儲(chǔ)存利用，從而最大限度地節(jié)約水資源，降低能耗，減少成本支出。