综采工作面运输顺槽风动清煤装置设计及应用

安鹏飞

（晋能控股煤业集团忻州窑矿，山西 大同 037001）

引言

由于在综采掘进生产、运输过程中，采掘运输巷内伴随有大量煤炭从自移机尾两侧及运输皮带两侧掉落，不仅造成了一定程度的煤炭损失，而且严重影响到运输平巷两帮的通行安全，同时掉落的煤炭有很大一部分进入了皮带底部，在皮带底部形成了很厚的煤及煤泥，清理起来十分不便，当厚度达到底部皮带高度时，就会严重影响皮带运输的通畅性及皮带的使用寿命，造成不必要的安全隐患。本文以忻州窑矿8318 工作面为例，设计了一套风动清煤装置，并在运输顺槽中投入应用。

1 8318 工作面概况

晋能控股煤业集团忻州窑矿8318 工作面位于井田向斜西翼，工作面东部为14-3 号层303 盘区西翼集中回风巷及机轨合一巷，南部为西一石门，西部北部为实煤区。

8318 工作面设计走向长度为490 m、倾向长度为150 m，工作面回采煤层为14-3 号层，煤层结构简单，煤层最小1.66 m、最大6.90 m，平均4.01 m，局部赋存一层0.5 m 左右的矸石，但不连续，工作面煤层走向为北西、北东向，煤层倾角1°～4°，平均2°。根据地质资料中提供工作面顶底板情况，结合工作面设备、盘区设备等确定8318 工作面采用切顶卸压自动成巷（沿空留巷）技术。根据以上综合因素分析，该工作面确定的采煤方式为沿空留巷无煤柱后退式走向长壁全部垮落采煤法，沿煤层顶板进行开采，采空区采用全部垮落法进行管理[1-2]。

工作面运输顺槽内安装一部DTL 型带式输送机，主要担负着工作面煤矸运输任务，由于受工作面地质条件、带式输送机安装技术水平等限制，导致带式输送机撒煤量大、人工清理劳动作业强度高，而且采用传统的人工清理，危险系数高，严重威胁着工作面安全高效回采。

2 风动清煤装置结构及工作原理

为了解决带式输送机撒煤后人工清理难度大等技术难题，忻州窑矿8318 工作面运输顺槽内采用了一种风动清煤装置。

2.1 装置结构组成

1）风动清煤装置主要由清煤铲板、锥齿轮、清煤耙手、连接杆、传动轴、调节千斤顶、托煤板、挡煤板、升降千斤、底盘、移动轮、卸煤卡手等部分组成，如图1 所示。

图1 带式输送机风动清煤装置结构平面示意图

2）清煤铲板采用厚度为5 mm 钢板焊接而成，铲板长度为1.5 m、宽度为1.0 m，铲板两侧分别安装一个轴承，安装间距为1.0 m，在轴承上各安装一个型星五爪清煤耙手，两个扒手中间安装一个锥齿轮，采用连接杆分别将锥齿轮和两个清煤耙手进行连接。

3）在清煤铲板内侧安装一个风盘，风盘采用一根长度为0.8 m 的传动轴与锥齿轮连接，同时风盘采用一根直径为25 mm 风管与巷道内静压风管连接，风盘主要实现对锥齿轮通风，带动锥齿轮进行转动[3-4]。

4）底板尺寸与清煤铲板尺寸相同，在底板四个角各安装一个车轮，在底板与清煤铲板之间安装两根调节千斤顶，调节千斤顶主要实现清煤铲板调节角度，如下页图2 所示。

图2 带式输送机风动清煤装置结构剖面示意图

5）在底板上方安装一个升降千斤顶，升降千斤顶上部安装一个卸煤卡手，千斤顶通过卸煤装置与托煤板进行连接，托煤板两侧安装挡煤板。

2.2 装置工作原理

1）首先将风动清煤装置利用车轮推动至需要清煤煤泥的底皮带下方，然后通过调节千斤顶使清煤铲板具有一定的倾角，然后采用风管将风盘与巷道内静压风管进行连接。

2）通过升降千斤顶调节好托煤板高度及角度，然后开启风管阀门，风管阀门开启后通过风盘及传动轴带动锥齿轮旋转，锥齿轮旋转后通过连接轴带动两个清煤耙手顺时针转动。

3）清煤耙手转动后将皮带巷内煤泥清理至托煤板上，当托煤板煤泥堆满后通过升降千斤顶升起托煤板，然后利用卸煤装置将煤泥卸载至皮带上拉出[5]。

3 风动清煤装置结构特点及实际应用效果

3.1 风动清煤装置结构特点

3.1.1 装置应用优点

1）结构简单、操作方便：8318 工作面运输顺槽采用的风动清煤装置结构相对简单，支撑成本费用低，而且装置采用风动控制，便于操作，装置在实际应用中故障率低，不易损坏。

2）自动化水平高：与传统人工清煤相比，风动清煤装置自动化水平高，在清煤过程中只需1 人操作即可，大大降低了清煤劳动作业强度，同时传统人工清煤时，需3～5 人采用铁锹清理，当皮带运转时很容易造成皮带伤人以及煤矸伤人，而采用风动清煤装置后1 人操作即可，且无需人工清理，不仅降低劳动作业强度，还保证了清煤作业安全性[6-7]。

3）实用性强：风动清煤装置不仅可应用于煤矿采掘工作面，而且还可应用于隧道、运输等领域中，应用区域广，而且装置携带方便，实用性强。

3.1.2 装置缺点

1）风压影响动力：通过现场观察发现，风动清煤装置在实际应用时提供的风压不得低于5 MPa，当风压过小时清煤耙手转动速度慢且动力不足，无法对巷道坚硬底煤进行有效清理，但是在实际工作面回采过程中，由于工作面内用风量大，导致风压不足现象，影响着装置正常运行。

2）液压、传动系统损坏严重：由于巷道内煤泥及粉尘浓度高，装置在清煤过程中煤泥对千斤液压系统损坏严重，需定期对液压系统进行检修维护，同时在清煤过程中煤泥中含大量煤矸石，对传动轴碰撞损坏严重，需定期进行维修，从而增加了装置维修费用。

3.2 实际应用效果分析

8318 工作面回采至220 m 处时采用风动清煤装置对运输顺槽内煤泥进行清理，通过3 个月实际应用效果来看，取得以下显著应用成效：

1）降低了劳动作业强度：传统采用人工清煤时，每班需3～5 人配合施工，当运输顺槽清煤量大时必须停机清理，对工作面回采影响较大，而采用风动清煤装置进行清煤时，只需1 人即可，每班可减少劳动力为4 人，整个工作面可减少劳动成本费用达8.9 万元。

2）清煤效率高：通过现场观察发现，5 人配合清煤时每班可清理30 m 左右，而采用风动清煤装置进行清煤时每班可清理72 m，清煤速度是人工的2 倍，当局部区域人工清理难度大、危险系数高，且无法清理时，而风动清煤装置可对任何区域进行清理，清理效果好、效率高[8-9]。

4 结语

晋能控股煤业集团忻州窑矿综采一队针对8318工作面在前期回采过程中巷道煤泥清理时，清理劳动作业强度大、清理效率差以及安全系数低等技术难题，设计了风动清煤装置，通过实际应用效果来看，该装置具有自动化水平高、实用性强、安全系数高以及便于操作等优点，装置投入使用后不仅提高了巷道煤泥清理效率，而且降低了工人的劳动作业强度，该装置得到了矿机公司一致认可，取得了显著应用成效。