迈步式自移机尾的研究

王赟

【摘 要】论文针对掘进用后配套胶带机机尾的形式和存在的问题,介绍了迈步式自移机尾在快速掘进工作面中的功能和作用,阐述了其结构组成、工作原理、技术参数和使用效果.

【期刊名称】《机电产品开发与创新》 【年(卷),期】2017(030)001 【总页数】3页(P34-35,122)

【关键词】快速掘进;迈步式自移机尾;搭接行程;自动控制 【作 者】王赟

【作者单位】中国煤炭科工集团太原研究院有限公司,山西太原030006) 【正文语种】中 文 【中图分类】TH-39

近年来煤矿行业安全形势虽然稳定，但是部分企业关键地方用人仍较多，机械化、自动化程度较低，存在效率低下和安全事故隐患，煤矿井下巷道掘进工作面后配套运输皮带机机尾的搬移工作在此方面问题也比较突出。目前煤巷掘进工作面后配套运输皮带机机尾的移置方式通常有两种：①掘进设备拉移；②绞车牵引。掘进设备拉移是通过链条将皮带机机尾与掘进设备连接，掘进设备向前行走把皮带机机尾拉移到预定位置。该方式需要设备往复调动，对底板破坏程度较大，且拉移过程中皮带机以及机尾容易发生偏移，对皮带机需要进行二次调平、调高，存在劳动强度大、

效率低下、以及链条断裂引发德安全事故风险。绞车牵引是事先在皮带机机尾前方打好锚固桩点，将绞车固定在皮带机机尾上，用绞车拖拉锚固点将机尾向前移置。这种方式工作量大、人员投入较多、作业区域较长、安全性差，同时也存在钢丝绳断裂引发的安全隐患。因此，大型煤矿在响应国家部委提出的“机械换人、自动化化减人”的专项行动时，对该项领域内的设备进行了成套化、智能化的研究、提出了煤巷快速掘进时采用迈步式自移机尾来提高掘进效率、以避免拉移机尾过程中存在的安全隐患。

迈步式自移机尾是全断面煤巷快速掘进后配套的关键设备之一，它和全断面掘进机、十臂锚杆钻车、可弯曲胶带转载机配套使用，实现了巷道的快速掘进，其配套关系如图1所示。全断面掘进机将截割下来的煤转载运输到可弯曲胶带转载机，可弯曲胶带转载机卸载至迈步式自移机尾，然后经顺槽胶带机输送到主运皮带机，全断面掘进机和跨骑在可弯曲胶带转载机上方的十臂锚杆钻车同步完成锚护作业。工作中这几种设备运行，平行作业，完成了巷道的掘进、锚护、转载、运输、设备移置等功能，满足了全断面煤巷快速掘进的需求。

迈步式自移机尾和可弯曲胶带机重叠式布置，具有较长的搭接行程，保证了生产班正常的接续，明确了检修班移动机尾的任务，给管理也带来了便利。迈步式自移机尾不仅把可弯曲胶带转载机卸载下来的煤炭转载运输至主运皮带输送机，而且在检修班时还可把掘进前移时用完的搭接行程通过遥控操作自身的自移装置完成向前迈步自移，为下一个掘进循环做好准备工作。迈步式自移机尾部件主要通过销轴联接，拆装便利，其结构组成主要有迈步机尾部、刚性架、控制部分、支撑部、线缆框以及电液控制部分，具体结构组成如图2所示。

迈步机尾部主要由机架组件、滚筒组件、调高机构、推移机构、侧移机构、导向机构等部件组成，如图3所示。机架组件是迈步机尾部的关键构件，也是完成调高、调偏和自移功能的基础部件。机架组件采用高强度板材焊接而成，其焊接强度高、

工作可靠，它和支撑部互为支点进行推移，完成迈步前移。滚筒组件安装在机架组件上，是整个顺槽胶带机的改向装置，滚筒设计为鼓形，便于调偏，工作时其通过胶带与带式输送机联接，完成物料传输。调高机构由调高油缸、调高导向筒等部件组成，该机构主要用来调整机身的高低、偏斜，对皮带的跑偏起到了预防作用。推移机构布置在迈步机尾部中间，推移油缸一端连接支撑部，一端连接机架组件，二者互为支点通过推移油缸推移完成迈步移动。侧移机构安装在迈步机尾部尾端，通过和调高机构配合使用，完成皮带机机尾的调偏工作。支撑部通过其中的支架升降支撑巷道顶、底板，为迈步式自移机尾自移提供了稳定的锚固点，保证了推移机构安全、可靠地去推移皮带机。支撑部中的窄型液压支架和迈步机尾部底座焊接联为一体，通过推移机构及升降千斤顶配合使用实现迈步式前移。窄型液压支架采用单立柱、单平衡千斤顶结构，后部与四连杆机构连接，支架顶梁设计为凹式结构，顶梁中部下陷区域可以躲避顶板锚杆，两侧平面区域既可有效接触巷道顶板，又可以分散接顶压力，防止破坏顶板的完整性。刚性架是迈步式自移机尾的框架机构，为可弯曲胶带机提供了有效搭接行程。刚性架通过销轴交接连接，底部有滑靴，增强对巷道底板起伏的适应性。线缆框为整套设备预存前移所需的电缆、水管等管线。 迈步式自移机尾既可手动，又可采用遥控模式进行操作。操控时工作人员可通过模拟量摇杆、拨动开关及按键组合来完成各项动作，操作直观、准确、方便。控制系统采用双向通信方式，便于操作人员及时掌握通信状态和被控设备信息；采用多重的软件和硬件抗干扰措施提供高无线通讯系统的可靠性。控制过程中采用多个传感器对设备执行机构进行监测，可以按照预定程序准确完成各项迈步动作，实现迈步式自移机尾的自动化前移。

迈步式自移机尾工作时支撑部中的支架支撑顶、底板，为后续设备推移提供锚固支撑点，迈步机尾部中的推移机构以支撑部为支点将其后面的刚性架、线缆框、皮带等件向前推移；当推移机构完成一个推移行程后，支撑部中的支架脱离与顶板的接

触，推移机构以迈步机尾部为支撑点收缩油缸，将支撑部向前拉移，这样完成一个推移循环。按照这种模式反复进行推移，直到推移总行程达到与可弯曲胶带转载机的搭接行程，推移结束。如果迈步式自移机尾运行过程中有左右跑偏现象，则通过调偏机构和调高机构配合使用来调整机尾在巷道中的偏离程度，保证整条皮带机在整个工作中运行顺畅。迈步式自移机尾锚固支撑力根据拉移的刚性架对地板阻力来确定，支撑部中的接顶、接地比压与顶、底板岩层性质相关，这样既保证了有足够的拉力实现迈步自移，又不至于工作中将顶、底板破坏。

全断面快速掘进系统适用于顶、底板条件稳定的中厚煤层，煤层倾角小于3°，可掘断面在5.4～6m，高度在3.5～4.5m。大柳塔煤矿52305运顺掘进工作面矿煤层厚度7.0～7.65m，平均7.35m，为稳定煤层，底部发育为1～2层矸，夹矸厚度为0.05～0.15m，煤层结构相对简单，直接顶以泥岩为主，直接底以粉砂岩、泥岩为主。按照以上地质条件和该面其它掘进配套设备的要求，确定了迈步式自移机尾的主要技术参数：

支架工作阻力：785kN；顶梁支护强度：0.62～0.65MPa；地板比压：0.53～0.60MPa；输送带宽度：1000mm；机尾滚筒规格：φ400mm，L=1150mm；托辊标准槽角：30°；槽型托辊规格：φ108mm，L=380mm；回程托辊规格：φ108mm，L= 1150mm；空段清扫器：橡胶材料；控制方式：电液控制；推移油缸行程：1500mm；侧移油缸行程：100mm；搭接行程：130m，总重：65t。 迈步式自移机尾与全断面掘进机、十臂锚杆钻车、可弯曲胶带转载机配套使用，实现了机尾迈步前移的自动化，满足了巷道快速掘进的要求。 迈步式自移机尾技术特点如下：

（1）迈步式自移机尾和可弯曲胶带机重叠式布置，有效搭接行程130m，为普通掘进后配套行程的10倍，其机身上线缆框内集成了供电、供水、通讯等管路，避免了生产班频繁移机尾、布管线的辅助工作，提高了掘进效率；

（2）迈步式自移机尾中的液压支架预支撑力设计合理的，顶梁在不破坏顶板完整性的同时可以给顶板施加适当的预支撑力，满足了迈步机尾迈步前进所需的拉力。 （3）迈步式自移机尾功能齐全，既有推移、又有调高调偏功能，在完成机尾自动前移的同时，又保证了皮带机的正常运行。

（4）采用遥控操作实现了整机迈步自移过程的自动化，达到了减员增效。 迈步式自机尾于2013年2月在神华集团大柳塔煤矿下井使用，最高进月尺达1500m，最高日进尺70m。该套设备作为快速掘进后配套运输关键设备，与全断面掘进机配套使用实现了巷道掘进的快速化。迈步式自移机尾迈步前移速度为50m/h，是人工或掘进设备拉移时间的20%。迈步式自移机尾的使用减少了作业区间内工人数量，降低了工人的劳动强度，增加了作业环境的安全程度，实现了巷道的快速掘进。

【相关文献】

[1]谢锡纯，李晓豁.矿山机械与设备[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000. [2]李仪钰.矿山提升运输机械[M].北京：冶金工业出版社，19. [3]中国矿业大学主编.矿山运输机械[M].北京：煤炭工业出版社，1980.

[4]王赟.巷道掘进用履带式自移皮带机机尾的理论探讨[J].机电产品开发与创新，2012，7. [5]马洪峰，王赟.浅谈掘锚机后配套形式[J].煤矿机械，2009，1.

[6]张渊.全断面高效快速掘进系统在大柳塔煤矿的应用[J].中国煤炭工业，2015，6. [7]罗文.快速掘进系统在大柳塔煤矿的应用[J].神东科技，2013，9.