快速处置型漏煤斗设计与研究

金世明

(国能神东煤炭集团有限责任公司石圪台煤矿，陕西 榆林 719315)

煤矿的煤炭运输系统大多采用带式输送机，从连续采煤机掘进工作面(以下简称连掘工作面)、综采工作面至顺槽胶带机、集中运输胶带机、主运输胶带机，从井下将煤炭运输至地面通常需要经过多条胶带机的搭接和连续运输，无论是垂直搭接、平行搭接、还是其他搭接方式，胶带机与胶带机的搭接点通常会使用漏煤斗进行转载。

漏煤斗在使用过程中，会经常性的出现因大块矸石和大块煤、煤泥和岩泥的堆积引起的漏煤斗卡堵，为了安全有效地尽快处理漏煤斗的卡堵，往往需要停止搭接点处的上部胶带机和下部胶带机，再由人员通过使用大锤、撬杠等工具进行人工疏通卡堵，甚至需要采取安全保护措施后进入漏煤斗内处理，通常为了保障作业人员的安全，往往需要1人监护1人处理，延长了处理时间，降低了处理效率，影响了系统运输和所服务综采工作面、连掘工作面的正常生产，如果是主运输系统还将影响全矿井的正常生产。同时，对开展胶带机的减人增效造成了极大影响。

为此，需要设计一种便于操作，缩短处置时间甚至是不停机就可以处理的漏煤斗，在减少对煤矿正常生产甚或不影响正常生产的前提下，安全快捷地处理漏煤斗卡堵。

在分析经常出现的漏煤斗卡堵类型和对应的处理方式的基础上，以减少处理难度、提高处理过程安全系数、减少处理人次、降低处理人员的劳动强度为目的，在不需要停止胶带机运行的前提下完成漏煤斗卡堵的快速处理。

1.1 常见的卡堵类型

结合现场实际的使用情况，漏煤斗一般会使用钢材组合焊接而成，其中会有钢板作为接煤板使用，为了减少落料对胶带机带面的冲击损伤，通常会将接煤板设计制作成有一定倾斜角度作为缓冲。在漏煤斗发生卡堵时，总结为3种类型的卡堵，并给出对应的处置方法，以便在设计研究快速处置型漏煤斗时提出解决办法。

1.1.1 第1种类型的卡堵

因为大块煤和大块矸石的堆积卡堵，此种卡堵基本是因为综采工作面或者连掘工作面的顶板比较破碎，支护难度大，支护不到位后发生局部的漏顶，产生的大块矸石会连续性的在胶带机上运输，遇到漏煤斗时会出现一块体积较大或者长宽高等尺寸较大的矸石直接将漏煤斗全部卡堵，这种情况在有片状矸石时最为常见；
还有多块体积相对较大的矸石连续堆积在漏煤斗内，形成相互挤压作用后造成漏煤斗的卡堵，这种情况多见于运输大量中等大小的块状矸石或煤时。处理时，需要人员进入或使用撬杠、大锤等将大块矸石或煤进行破碎，再慢慢进行疏导，直至卡堵处理完毕，处理难度较大，处理时间较长，处理过程较危险，需要采取一些安全技术措施。

1.1.2 第2种类型的卡堵

因为体积中等的块状矸石和煤在漏斗内形成小范围堆积卡堵，此时漏煤斗内还有部分空间和缝隙，不会造成完全的卡堵，当货量不大时可以继续漏下货物，此时胶带机上运输的小块正常体积的煤块或者末煤会在通过堆积缝隙的过程中逐渐将缝隙填满，造成漏煤斗的完全卡堵。处理此种类型卡堵时，通常会使用水管将小块状矸石或煤、末煤等冲走后，再使用其他工具将体积稍大的卡堵物进行清理，直至将全部卡堵物清理完毕，处理难度较第1种相对简单，但因为需要水的冲洗，会影响煤质发热指标，冲下的煤泥水还会给漏煤斗区域的卫生清理造成影响，同时在处理的过程中需要冲洗和疏通交替，处理时间比较长。

1.1.3 第3种类型的卡堵

因为综采工作面或连掘工作面受地质条件的影响，出现大量的截割矸石情况，此时会产生大量的岩粉，岩粉的比重较煤要大，而且当岩粉遇到水后会增加粘度，在漏煤斗内不断的附着积累，逐渐造成漏煤斗的过煤空间越来越小，直至漏煤斗完全卡堵。处理此类卡堵通常采用水冲洗法，需要高压大流量冲洗水管不断进行冲洗，直至漏煤斗被疏通，处理该类卡堵的危险系数最小，但需要大量的冲洗水，需要非常长的处理时间，而且会受到水量和水压的因素综合影响处理效率。

1.2 漏斗卡堵处理思路

根据漏煤斗的3种卡堵类型、处理方式和处理过程，在处理漏煤斗卡堵时，只需要按照已有的卡堵情况进行局部的疏通，使卡堵后有足够的空间逐渐将卡堵的矸石或煤顺着漏斗方向依靠自重漏出后，慢慢形成更大的空间，即可实现完全的畅通，因此需要以一种更加安全、更加方便快捷的方式扩大漏煤斗的已有空间，即可快速地将卡堵的漏煤斗疏通，实现快速处置漏煤斗卡堵的目的。可以使用一套液压系统控制的、将漏煤斗空间扩大的方式来进行设计。

需要根据漏煤斗的设计制造加工方式进行施工难度最低、最利于实现的快速处置型漏煤斗的设计。通常漏煤斗会采用焊接的方式形成固定式的漏斗，想要扩大漏煤斗的空间就需要对漏煤斗进行改造，如果大量改动漏煤斗会使漏煤斗的强度降低，所以需要一种不影响漏煤斗正常强度，又能实现漏斗空间调节的方案。

2.1 设计研究方案

以最难处理的溜煤眼下方安装的漏煤斗为例，为了保证处理人员的安全，不发生溃仓等事故，严禁人员从下口进入观察处理，严禁采用水冲法从上口处理煤仓堵塞。以此种类型的漏煤斗进行说明，如图1所示。漏煤斗通常安装在溜煤眼下方的顶板上，按照快速处置型漏煤斗的设计研究思路，可以将漏煤斗的倾斜接煤点设计成活动板，在顶板上固定安装2个液压油缸，分别位于漏煤斗的左右两侧(以皮带上的煤流方向作为正前方)，活动板与漏煤斗的固定结构采用铰接连接，液压油缸与活动板也采用铰接连接。漏煤斗发生卡堵后，可通过液压油缸的伸出将活动板推动，扩大漏煤斗的空间，使堆积的矸石或煤自然落下，实现漏煤斗卡堵的快速处置，工作原理如图2所示。

图1 快速处置型漏煤斗的结构

图2 快速处置型漏煤斗的工作原理

由于只需要2个液压油缸，并且活动板需要承担的推力和液压油缸所需要提供的推力和拉力都相对较小，该装置只需要配置简单的液压控制系统，使用1个手动三位四通换向阀可实现对该装置的操控，也可以配套使用电磁换向阀实现远程控制或者进一步演变为自动控制等。而且操作和维护相对简单，没有复杂的系统维修、维护、使用需要，不过分占用空间，非常易于实现和应用。

液压油缸的固定端可采用锚索等方式固定，也可预埋基础件后进行安装，或者可以采用焊接法、螺栓连接等方式，非常简便易行，液压油缸出现故障后，也极易维修或者更换。油缸与活动板分别安装在漏煤斗的前方和后方，在实际应用中，可以采用将液压油缸与活动板安装在同一侧的方式进行使用，当油缸伸出时活动板与漏煤斗闭合，当漏煤斗发生卡堵时，将液压油缸的活塞收回，即可实现活动板的打开，实现快速处置漏煤斗卡堵的作用。而液压油缸和活动板的安装，可以因地制宜，图1只是列举安装在煤仓溜煤眼下方的一种方式，按照矿井的使用经验，当安装在皮带的任意转载点时，均可以采用此方法进行安装，具有很强的通用性和使用性。

按照此种方式，无论出现何种类型的漏煤斗卡堵，都能够通过液压系统的使用，实现轻松、快捷地处理漏煤斗的卡堵。为了保障漏煤斗正常使用时活动板和油缸的正常使用，不会受到大块矸石和煤的冲击造成变形和损坏，可以在漏煤斗上安装销轴固定装置，当漏煤斗未发生卡堵，不需要进行疏通时，保持液压油缸的回缩状态，使活动板与漏煤斗之间处于闭合状态，此种快速处置型漏煤斗的加工和制作经济也方便。

2.2 使用优点及问题说明

2.2.1 装置的优点说明

采用此种快速处置型漏煤斗，将会大大地缩减处理时间，提高处理效率，减少作业人员，降低处理作业的强度，使操作人员远离进入漏煤斗的风险，不会因处理漏煤斗卡堵造成胶带机运输系统停机影响。其维护难度低，操作简单，加工制作方便，非常易于应用和实现，具有很强的应用推广价值。对于避免因漏煤斗卡堵造成的堆煤等事故的发生也能起到很好的作用，对于绝大多数胶带机的转载点非常适用，也将为逐渐发展的胶带机的无人值守起到稳定系统可靠性的作用。

2.2.2 可能存在的问题说明

安装时需要考虑液压泵站的配置，包括电源、控制保护等，受到安装条件的影响，对于漏煤斗高度相对较低，或者搭接点的空间有一定限制的位置，安装难度大，使用维护的难度也会相对较大；
其次，安装使用的经济成本较固定式的普通漏煤斗相对较高，对于使用时间短，运输条件好，运输货物量为颗粒状或块状体积相对较小且比较均匀稳定，地质条件好没有矸石或者漏顶条件等类型的运输时，使用意义不大。

快速处置型漏煤斗原理和结构简单，可实施性强，稳定可靠，可根据实际条件和情况等采取具体的安装和使用方式，有很强的调整和变化空间，可灵活根据转载点的空间和采场条件进行安装，具有推广和借鉴意义。