侧卸式箕斗翻矸架的设计与应用

刘露生，谢芝明，张 帆，夏云龙，袁 佳

（中鼎国际矿山隧道建设分公司，江西 南昌 330096）

1 概况

国投塔山煤矿2#煤层资源已开采临近枯竭，为了煤层接续开采，建设单位决定对下部3#～5#煤层进行回采。副斜井原为进风斜井作2#煤层开拓提升、运输、上下人、采用串车提升，3#～5#煤层的开采需要对矿井风量进行加大，原回风斜井无法满足现有需要，故对现有的副斜井进行扩刷，形成永久通风系统。副斜井设计长713.2 m，坡度为24°，断面形状为直墙半圆拱形，掘进断面面积为30.78 m2。

2 问题提出

斜井原排矸系统采用两个矿车提升，由于工业广场井口范围较小受限，无法增加串车数量，同时串车提升需要挂、摘钩，施工进度及安全受到影响，通过项目主要管理人员研究决定改造成侧卸式翻矸系统来满足工程进度和安全要求，由于2#煤层回采资源的枯竭，副斜井扩刷任务是整个接续工程的节点工程，扩刷时间紧任务重，施工过程中最耗时间的是排矸，目前串车提升无法满足施工要求，需要重新进行技术改造，项目部工程技术人员根据进度计算，需要选用侧卸式6 m3箕斗，6m3箕斗长7385mm，宽1770mm，高1840mm，轨距900 mm，才能满足排矸要求，同时配置现有JK-2.5/20型号提升机，功率500 kW，长35 m，高度10 m翻矸架，形成侧卸式箕斗翻矸系统机械化作业线施工。

图1 翻矸架安装位置

3 翻矸架安装与工作原理

3.1 准备工作

劳动组织采用白天长班8小时制，一班10人分成3组（其中钳工6人，电焊工3人，安装技术负责1人），计划共计6天完成（其中制作3天、安装3天）。准备工作的安排是：一是先由工程技术人员进行图纸绘制，并将制作步骤向有关人员交底；二是放线。由测量人员确定安装中心线位置。为保证箕斗平稳安全的运行，防止吊道事故的发生，放线位置必须做到回风斜井井筒中心线与提升机中心线相重合，卸矸架中心线与提升机中心线相重合；三是进行基础开挖。

3.2 翻矸架安装

翻矸架采用钢结构安装，现浇底板基础400mm×400 mm×500 mm （长×宽×深），C30商品砼现浇，再安装支架底板5，底板钢板采用M18×450 mm高强度地脚螺栓固定，下梁1用槽钢焊接固定于钢板上，主柱2与工字钢3焊接再用工字钢与轨枕4焊接，其次轨枕再与主轨7焊接而成，安装顺序由井筒变坡点向上延伸，分部进行间断点焊，等找正无误后再进行满焊，同时将加固连接件9，斜撑11，筋板8等一同焊接而成，箕斗在地面制作，曲轨先点焊，将箕斗吊装到卸矸架上，牵引卸矸位置达到卸载角度30°时，将曲轨满焊。上梁工字钢机械吊装后，焊接固定轨道，安装材料均满焊连接，箕斗在地面制作一次吊装上卸矸架，曲轨先点焊，再试箕斗达到卸载角度30°时满焊。箕斗制作结构见图2。

3.3 工作原理及结构形式

箕斗提升至井口，当其进入翻矸架时，牵引速度0.75 m/s进入曲轨，箕斗牵引框架上的导向轮就沿导向架上的斜面上升，随着提升机牵引曲轨将箕斗右侧的导向轮向上移动，同时箕斗箱右侧抬高左侧卸矸门自动开启，形成向左倾斜30°，使箕斗内的矸石靠自重滑落，完成卸矸的动作。提升机安全开关放在反向位置，提升机以0.5 m/s速度下放，当箕斗在自重作用下,曲轨导向轮下移，左侧卸矸门自动关闭，再以5 m/s速度下放进入正常运行轨道，直至放入井筒内装矸位置。翻矸架采用框架钢结构形式进行制作，在曲轨上设置限位开关作为过卷保护装置，为防止跑车，箕斗与钢丝绳的连接采用具有防脱的保险插销。

3.4 排矸

工作面矸石采用ZWY-220挖斗装岩机挖装,配合6 m3箕斗装运。轨道利用现有30 kg/m。地面采用厦工953Ⅲ装载机配合翻斗式运输车转载矸石至永久卸矸场。排矸线路：工作面→挖斗装载机→斜井（箕斗）→卸矸平台→地面临时堆矸场→装载机→翻斗车→永久矸石场。

图2 箕斗翻矸

表1 翻矸架材料计划

4 结语

侧卸式翻矸架制作与安装实际4天完成，其中2天制作，2天安装，提前2天完成工程。该机械化配套设施的作业线投入使用后大大缩减了成本支出。与前卸式翻矸系统相比,它在实际应用中具有结构简单，节约材料，翻矸距离短，可靠稳定,适用性好，可加快工程进度，无需摘钩，挂钩，井下下放喷浆材料方便，大大减轻了工人的劳动强度，为企业增加了经济效益，值得应用与推广。