俯采工作面刮板输送机关键结构研究

傅瑞华 郑金城

摘要：本文旨在通过对煤矿井下俯采工作面刮板输送机存在问题的分析研究，利用理论分析和实际配套设计相结合的方法，探索出俯采工作面刮板输送机配套结构优化改进的思路和方案，有效提高刮板输送机的可靠性，减少设备故障率。

关键词：俯采工作面；刮板输送机；配套关系；结构优化

0前言

随着国内采煤工艺的发展，机械化采煤的应用使煤炭开采的速度越来越高，一些老局老矿随着条件较好的工作面得到快速的开采，目前，国内多数的煤矿井工工作面开采均带有一定倾角，甚至有些矿倾角可达到40°，其中很多煤矿工作面走向俯采角度为6～25°之间。俯采工作面由于俯角较大，对回采过程中工艺组织、设备维护要求较高，同时面临着回采难度和安全威胁都较大的问题，因此，提高工作面设备的可靠性是俯采工作面顺利开采的关键因素之一。

刮板输送机作为综采工作面的必备运输设备，在俯采角度较大时，容易出现齿轨损坏、齿轨座损坏、齿轨销脱落等问题，还有可能在向前推进割煤拉架、推溜过程中，槽体处于满负荷运煤状态，造成大量余煤被挤在槽体下面，造成推移和运输困难。

基于刮板输送机在俯采工作面中的实际工作情况，对存在的问题进行原因分析，并根据分析结果，提出解决措施和方法。

1刮板输送机现存在问题原因的分析研究

对于刮板输送机先存在的牵引部位可靠性和推移运输困难等问题，主要从以下两个方面展开阐述。

（1）配套关系对现存问题的影响分析研究

现以我公司在某煤矿上的SGZ830/1050型号刮板输送机的配套为例进行分析研究，已知采煤机截深为800mm，配套后工作面中部段卧底量为400mm。

常规情况下，工作面在安装初期为了便于安装，大部分处于水平状态，为了能够尽快按照俯采角度进行割煤，很多煤矿采用大卧底量割煤，在采机割三个截深（约2400mm）时，中部槽和采煤机在重力作用下会沿着铰接点（推移耳）向前方倾斜（如图1所示），而支架在此状态时仍处于水平状态，在溜槽后侧的浮煤作用下，有了沿着铰接点（推移耳）向上运动的趋势，导致刮板输送机相对于煤层的反掰角度更大，随着角度的变大（如图2所示），重力沿着槽宽方向的分力F1越来越大，从而加剧了齿轨座、齿轨等零部件的受力。

（2）刮板输送机中部槽结构分析

如图3所示，常规中部槽设计结构，推移耳采用斜长孔设计，在刮板输送机推移时，支架的推移点会沿着长孔滑移到长孔顶端后再向前推移刮板输送机，在理论上刮板输送机就有 “扎底”功能，从而加剧了俯采角度。

2 刮板输送机结构优化改进

通过上述分析研究，为了解决“反掰”角度以达到真正意义上的俯采状态（支架底座地面与输送机底板均沿着俯采角度推进），除了采煤工艺（调整截深和推移进度）、增加采机零部件强度和机构优化外，刮板输送机的结构也可以进行调整改进以辅助改善俯采工作面设备的可靠性。

（1）中部槽结构优化改进

常规水平走向的工作面中，刮板输送机需要中部槽的“扎底”功能，以防止刮板输送机的飘溜现象发生，而对于俯采工作面而言，中部槽的工作状态就是向下扎底状态，所以在俯采工作面中，中部槽不需要 “扎底”功能，可采用减少中部槽的铲角厚度和液压支架与中部槽联接的销轴由圆销更改为扁销两种方法，有效减缓中部槽在推移过程中的扎底趋势。改进后的结构如下图4所示。

（2）齿轨、齿轨座结构优化改进

俯采工作面时，由于重力（G）的分力（F1）随着设备的俯采角度增大而增大，导致齿轨、齿轨座受力加剧，可以选用151节距、176節距大规格的齿轨，增大齿轨和齿轨座的强度。如果齿轨由于槽宽限制，只能选用126节距齿轨，更改进加工工艺，采用整锻齿轨座，同时加厚相应的薄弱部位。

（3）齿轨销结构优化改进

因为重力（G）的分力（F1）随着设备的俯采角度增大而增大，齿轨销向溜槽中心运动的趋势也相对越大，为了克服这种力，需要增大齿轨销的定位面以及定位强度。

3结论

本文通过对分析刮板输送机在俯采工作面中存在的问题，并对问题的原因进行分析研究，并基于这些问题，提出了结构优化改进方案，从而提高刮板输送机的可靠性。得出结论如下：

（1）对于俯采工作面，可采用减少中部槽的铲角厚度和液压支架与中部槽联接的销轴由圆销更改为扁销两种方法，减缓中部槽在推移过程中的扎底趋势；

（2）对于俯采工作面，刮板输送机的齿轨、齿轨座建议选用大规格提高强度，若无法选用大规格零件，建议采用整体锻造齿轨座；同时，齿轨销也要增大定位面以及定位强度。

参考文献：

[1]刘昆民.大俯采大倾角地质条件下采煤机与刮板输送机的改进设计.煤矿机械，2014（11）：199-201.

[2]周玉华.综采工作面大倾角俯采的生产实践.煤矿开采，2005（1）：31.

作者简介：

傅瑞华（1983-），男，汉族，宁夏同心人，学士，宁夏天地奔牛实业集团有限公司刮板机研究所工作，研究方向：机械设计。