煤矿主井提煤箕斗活动罐道的应用

赵进启

（中煤科工集团南京设计研究院有限公司，江苏南京 210031）

0 引言

国内在用主井提煤箕斗大修周期一般为（2～3）a，现场依据实际使用情况不定期进行维修或更换，传统箕斗的更换相对比较麻烦。目前矿井生产能力越来越大，箕斗外形尺寸及重量也越来越大，由于这些特大型箕斗（分体结构）相对于中小型箕斗（整体结构）而言，自身重量，外形尺寸均大出很多。采用传统的箕斗存放及更换方式将不得不加大井口房（井塔）的荷载，更换前更是需要拆卸大量的钢结构件，增加了人力、物力和时间投入，还要增加井口房内起重机械数量。因此，找出一种快捷、简单、实用的大型箕斗更换方案，将是未来设计和建设特大型高产、高效矿井的配套技术，是矿井技术发展的前沿和方向。

以内蒙古伊泰广联煤化有限责任公司红庆河矿井主井提煤系统为例，采用的50t箕斗，自重约70t，为2段分体式结构，整体高度＞21m。传统的设计方案是把备用箕斗分段悬吊于井塔下层，增加井塔局部楼层荷载≥70t；井口套架在更换箕斗时一侧方向需要拆卸高度＞15m范围内的钢结构件及固定罐道；需要在井塔内设置一套将箕斗从备用位置移动至井口套架附近的起重运输装置。这种方案增加了井塔的固定荷载，加大投资；需要拆卸大量的钢结构件，增加了人力投入和时间；井塔内相对空间狭小，在其内部换装倒运不方便。为解决这些问题，研究了一种快速更换大型箕斗的方案。以后不再将备用箕斗重量加于井塔；设计一种快速开门机构来打开井口套架，不再拆卸套架钢结构件及固定罐道；备用箕斗从存放点进入井塔采用一种运输方式，不在井塔内换装倒运。这些技术的研究和应用将缩短箕斗更换时间、降低井塔投资，对于提高大型煤矿立井提升系统的提煤能力和运行安全可靠性有重要的经济效益和社会效益，也更符合大型现代化矿井的需求，并具有广泛的推广应用价值，可以借鉴于各种提煤箕斗的应用场所。

1 设计内容和技术关键

（1）箕斗快速更换我们研究了一套能满足更换要求的装备，该装备拟用回转机构取代传统的拆除固定套架部分配件的方式。研究回转机构的动作原理、材料选择、使重量经、安全可靠、节省工程投资，提高设备可靠性。

（2）为快速更换箕斗，设计了一套自动复位装置，计算自动复位装置的运动阻力，尽量减小操作力，使自动复位装置简单可行，便于维护，复位后罐道能自动准确定位。

（3）解决自动复位装置与井口固定套架的紧固问题，使罐道在复杂受力情况下安全可靠。

（4）改变备用箕斗过去的存放模式，提出备用箕斗存放新概念，设计适合现代化矿井大型箕斗在更换时的运输方法，减少箕斗更换过程中的配套设备，缩短更换时间，提高提煤效率。

（5）采用新技术、新材料和新工艺。主井井口箕斗活动罐道的应用是国内首倒在用超大型矿井大型箕斗快速更换装置，可扩展用于各行业各种提升容器的应用场所。在材料选择方面采用国产轻型H形钢，在强度允许的情况下尽可能利用无缝钢管代替圆钢。

2 结构特征描述

主井井口箕斗活动罐道整体方案分上下2层，每层活动套架两侧对开，活动套架旋转角度要求各90°，必要时最大可达到270°（图1）。箕斗罐道安装于每个活动套架上，罐道随着活动套架转动。罐道在活动套架上的安装与其在主井口套架上的安装方法完全相同，不再描述。

每个活动套架设有上、下2个铰链，上铰链仅受圆周力，在销轴约束下使活动套架转动时保持直立状态；下铰链不仅受圆周作用力，还要承受整个活动套架的重力。销轴上装有推力圆柱滚子轴承，使转动灵活，定位准确、可靠。轴承选择经过严格计算，销轴用薄壁无缝钢管和钢板组焊而成，减轻了设备重量和工程投资。

罐道随活动套架联动复位时，为了准确定位，设计了一套自动复位装置（图2）。该装置有2个上复位装置、1个中间复位装置：上复位装置的导向销焊接于上定位块上，上定位块分别焊接于两侧活动套架上；下定位块焊接于上下端井口固定套架上，由2个带弧形的导向槽组成。在加工、安装误差不是太大的情况下，该装置可以满足自动导向并自动复位的作用。

图1 矿井立井提煤箕斗活动罐道

图2 自动复位装置

3 安装拆卸过程及注意事项

（1）安装时，本着“先下后上”原则，先将活动罐道套架Ⅱ固定于主井井口金属支持结构上。拆卸时，本着“先上后下”原则，先拆活动罐道套架Ⅰ后拆活动罐道套架Ⅱ。

（2）待4扇活动套架及4根轨道安装定位后，将定位块Ⅰ焊接于主井井口金属支持结构上，将定位块Ⅱ根据图示位置焊接于上下活动罐道套架之间，采用连续角焊缝双面焊接，焊角高度8mm。焊后不影响焊接质量的各种缺陷。

（3）罐道Ⅰ和罐道Ⅱ安装定位：待箕斗调试结束，正常运行后，再安装铰链总成Ⅰ和铰链总成Ⅱ，为确保4扇活动套架可以在90°范围内旋转，安装时必需采取可靠的工艺措施，保证每扇活动套架的2根铰链销轴在同一直线上，直线度误差≤1mm。

（4）销轴公称直经加工成Ф90mm时为安装用临时工艺销，Ф89mm时为最终安装销轴。箕斗调试结束后，利用临时工艺销拆掉后进一步加工成最终安装销轴（图3）。

图3 销轴

（5）铰链总成安装后并正常运行数天，将限位钢板按图示位置分别焊接于主井井口金属支持结构及4扇活动套架上。

4 结论

主井井口箕斗活动罐道属于国内大型箕斗更换方案的一种尝试，目前已经投入使用，并得到好评。之前没有先例可借鉴，更没有设计经验，本着对工作负责的精神，建设现代化矿井的一种追求，设计出一种初样，有望今后进一步完善。