一种综采工作面刮板输送机机头挡矸防撞装置及使用方法

技术领域

本发明属于矿山机械设备领域，具体涉及一种综采工作面刮板输送机机头挡矸防撞装置及使用方法。

背景技术

煤炭是工业的食粮，主要用于电力、钢铁、化工和建材行业中进行发电、钢铁冶炼、煤产品加工和水泥制造等。随着我国煤炭结构性去产能的不断深入和煤炭清洁化利用的持续推进，能源结构得到进一步优化。2019年全国原煤产量为38.46亿吨，其中76.8％源于山西、内蒙古、陕西和新疆地区；全年能源消费总量共计48.60亿吨标准煤，煤炭消费量约28.04亿吨标准煤，占一次性能源消费比例达57.7％。尽管近年来煤炭在一次性能源中占比下滑，但预计未来5～10年仍将处于主体地位。据统计，目前我国煤炭产量的四分之三都是由产能120万吨/年以上的大中型矿山生产，普遍采用走向长壁综合机械化采煤法进行开采，工作面设备主要包括：采煤机、液压支架、刮板输送机、破碎机和桥式转载机等。采煤工艺流程为：在液压支架提供的支撑掩护下，采煤机负责破煤，从煤壁上割下的煤炭落到刮板输送机上，转运到桥式转载机(含破碎机)上，再经胶带输送机运出采场。

实际上，煤层地质条件往往比较复杂，煤层不仅具备一定倾角，而且产状不稳定，且赋存有大量断层等地质构造。因此，采煤机在割煤过程中往往需要强制过断层或者在跟煤过程中进行“挑顶”或“卧底”。另外，煤炭在形成过程中或受后期地质作用影响，其内部也时常存在夹矸，这就导致开采过程中大量的矸石混入煤流。可见，当煤矸块体很大或很硬时，在刮板输送机机头卸下时会猛烈撞击桥式转载机机尾，亦或飞出机尾，尤其是大倾角煤层工作面更为突出。为了防止转载机机尾受撞击产生损坏以及煤矸飞出对人员造成伤害，有必要发明一种挡矸防撞装置。目前，虽然公开有很多专利，如CN102996150A，CN206766900U和CN206016840U均是在液压支架或者刮板输送机上方安装特殊的机械装置来阻止大倾角煤层开采时大块煤矸滚动对工作面人员造成冲击伤害，但它们并不具备阻止刮板输送机机头处大块煤矸对转载机机尾部的撞击以及阻挡它们飞出或溢出转载机机尾的功能。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术中缺少对桥式装载机机尾进行防冲撞保护和阻挡煤矸溢出或飞出的装置，提供一种综采工作面刮板输送机机头挡矸防撞装置及使用方法，能够减小大块煤矸在刮板输送机机头卸载转运对装载机机尾的撞击损伤以及避免煤矸溢流或飞出机尾对人员造成伤害。该装置结构简单，操作方便，能够随工作面推进灵活移动，实用性较强。本发明采用如下技术方案实现：

所述综采工作面刮板输送机机头挡矸防撞装置由调节装置竖向高度的升降系统、调节装置水平位置的导向系统以及控制煤矸飞出和撞击的拦阻系统构成；所述升降系统由3～5组升降构件组成，每组升降构件由一根内丝管、一根长螺杆、两个圆环垫圈、一个卸扣和一套螺栓螺母组成；所述导向系统由腹板上开设有悬挂槽和齿槽的工字钢加工而成；所述拦阻系统由一块防撞钢板和焊接在防撞钢板下部的缓冲部件构成；所述导向系统通过升降系统吊挂于运输巷道端头顶板的支护结构上，下部的拦阻系统采用绳索吊挂在导向系统工字钢的齿槽中。

进一步地，所述内丝管的一端和长螺杆的一端均焊接一个圆环垫圈，内丝管和长螺杆的另一端采用螺纹连接，通过调节内丝管和长螺杆螺纹连接的旋紧余量可实现装置在竖直方向上的升降，所述卸扣和长螺杆一端的圆环垫圈通过螺栓螺母连接。

进一步地，所述悬挂槽均匀分布在工字钢腹板上，由两个端部悬挂槽和中间悬挂槽组成，所述悬挂槽与齿槽贯通并对拐角进行圆滑处理。

进一步地，所述防撞钢板材质为高强度钢材，其上部隅角处开有两个圆形吊挂孔，所述缓冲部件焊接在防撞钢板下部，缓冲部件内部含有2～3个减震弹簧。

优选地，所述内丝管和长螺杆型号为M20～M50，长度为30～80cm，所述圆环垫圈内径为10～50mm，外径20～60mm，厚度10～30mm，所述卸扣为弓形，型号为0.33T或0.5T，所述螺栓螺母的型号为M5～M20。

优选地，所述工字钢长5～7m，所述端部悬挂槽长高尺寸为30～60×30～60mm，中间悬挂槽长高尺寸为30～60×10～30mm，所述齿槽槽深20～60mm，齿角8°～75°。

优选地，所述防撞钢板长宽高尺寸为50～120×0.5～1.0×50～100cm，所述吊挂孔直径为20～60mm，所述减震弹簧自由长度为30～80mm，线径3～5mm，外径30～100mm。

进一步地，所述支护结构为用于运输巷道端头顶板超前支护的铰接顶梁、工字钢或圆木，所述绳索为直径5～15mm，长度15～80cm的钢丝绳或麻绳。

进一步地，使用该装置时，将其整体吊挂于综采工作面刮板输送机和桥式装载机交接处运输巷道端头顶板的支护结构上，首先将卸扣穿过悬挂槽并将卸扣和长螺杆一端的圆环垫圈通过螺杆螺母连接，然后采用绳索穿过所述升降构件内丝管一端焊接的圆环垫圈并将整个装置悬吊在运输巷道端头顶板的支护结构上，通过调节内丝管和长螺杆螺纹连接的旋紧余量调整拦阻系统的高度，并随着综采工作面的推进人工向前调整吊挂拦阻系统的绳索在导向系统各齿槽中的位置从而实现拦阻系统的前移，当拦阻系统移动到导向系统最右端无法再移动时，拆除最左侧升降构件并重新布置在最前方，再手动推动导向系统前移直至各卸扣与悬挂槽重新一一匹配连接，并将拦阻系统复位在导向系统最左侧，从而实现一个步距循环。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)结构简单

该装置无液压和电力等复杂元件，仅包括升降系统、导向系统和拦阻系统，各系统之间均为活性连接，结构较为简单，极易拆卸和组装，制作成本低。

(2)使用方便

该装置较为轻盈，人工移动导向系统齿槽中吊挂拦阻系统的绳索可实现装置随着工作面推进的逐步移动。若绳索移动到齿槽终端时，将最靠近工作面的1～2个升降系统拆除铺设到前方，然后直接推动工字钢前移再将吊挂系统复位即完成一个步距循环，无需整体拆除，操作非常方便。

(3)实用性强

通过调节升降系统中内丝管和长螺杆的旋紧余量可实现装置在竖直方向上的垂直升降，能够适应煤层的起伏变化，现场实用性较强。

下面通过附图和具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为实施例中的综采工作面刮板输送机机头挡矸防撞装置结构示意图。

图2为图1中沿A-A线的剖面图。

图3为图1中沿B-B线的剖面图。

图中标号：1—运输巷道，2—液压支架，3—刮板输送机，4—大块煤矸，5—挡矸防撞装置，6—支护结构，7—桥式装载机，51—绳索，52—升降构件，53—导向系统，54—拦阻系统，521—圆环垫圈，522—内丝管，523—长螺杆，524—螺栓螺母，525—卸扣，531—矿用工字钢，532—端部悬挂槽，533—中间悬挂槽，534—齿槽，541—防撞钢板，542—缓冲部件，543—吊挂孔。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-3，图示中的一种综采工作面刮板输送机机头挡矸防撞装置为本发明的优选方案，由调节装置竖向高度的升降系统、调节装置水平位置的导向系统53以及控制煤矸飞出和撞击的拦阻系统54构成；所述升降系统由3～5组升降构件52组成，每组升降构件52由一根内丝管522、一根长螺杆523、两个圆环垫圈521、一个卸扣525和一套螺栓螺母524组成；所述导向系统53由腹板上开设有悬挂槽和齿槽534的工字钢加工而成；所述拦阻系统54由一块防撞钢板541和焊接在防撞钢板541下部的缓冲部件542构成；所述导向系统53通过升降系统吊挂于运输巷道端头顶板的支护结构上，下部的拦阻系统54采用绳索吊挂在导向系统53工字钢的齿槽534中。

所述内丝管522的一端和长螺杆523的一端均焊接一个圆环垫圈521，内丝管522和长螺杆523的另一端采用螺纹连接，通过调节内丝管522和长螺杆523螺纹连接的旋紧余量可实现装置在竖直方向上的升降，所述卸扣525和长螺杆523一端的圆环垫圈521通过螺栓螺母524连接。优选地，所述内丝管522和长螺杆523型号为M20～M50，长度为30～80cm，所述圆环垫圈521内径为10～50mm，外径20～60mm，厚度10～30mm，所述卸扣525为弓形，型号为0.33T或0.5T，所述螺栓螺母524的型号为M5～M20。

所述悬挂槽均匀分布在工字钢腹板上，由两个端部悬挂槽和中间悬挂槽组成，所述悬挂槽与齿槽534贯通并对拐角进行圆滑处理。优选地，所述工字钢长5～7m，所述端部悬挂槽长高尺寸为30～60×30～60mm，中间悬挂槽长高尺寸为30～60×10～30mm，所述齿槽534槽深20～60mm，齿角8°～75°。

所述防撞钢板541长宽高尺寸为50～120×0.5～1.0×50～100cm，所述吊挂孔543直径为20～60mm，所述减震弹簧自由长度为30～80mm，线径3～5mm，外径30～100mm。

所述支护结构6为用于运输巷道1端头顶板超前支护的铰接顶梁、工字钢或圆木，所述绳索为直径5～15mm，长度15～80cm的钢丝绳。

使用该装置时，将其整体吊挂于综采工作面刮板输送机3和桥式装载机7交接处运输巷道1端头顶板的支护结构6上，首先将卸扣525穿过悬挂槽并将卸扣525和长螺杆523一端的圆环垫圈521通过螺杆螺母连接，然后采用绳索穿过所述升降构件52内丝管522一端焊接的圆环垫圈521并将整个装置悬吊在运输巷道1端头顶板的支护结构上，通过调节内丝管522和长螺杆523螺纹连接的旋紧余量调整拦阻系统54的高度，并随着综采工作面的推进人工向前调整吊挂拦阻系统54的绳索在导向系统53各齿槽534中的位置从而实现拦阻系统54的前移，当拦阻系统54移动到导向系统53最右端无法再移动时，拆除最左侧升降构件52并重新布置在最前方，再手动推动导向系统53前移直至各卸扣525与悬挂槽重新一一匹配连接，并将拦阻系统54复位在导向系统53最左侧，从而实现一个步距循环。

下面结合具体情况进一步说明该实施例的应用。

本方案中，某矿某综采工作面运输巷道1的断面形状为直墙拱形，净断面为5.0×3.7m

防撞挡矸装置5由升降构件52构成的升降系统、导向系统53和拦阻系统54组成。升降构件52有3组，主要部件为圆环垫圈521、内丝管522、长螺杆523、螺栓螺母524和弓形卸扣525。内丝管522的上端焊接一圆环垫圈521，绳索51穿过圆环垫圈521将其绑定在圆木梁支护结构6上，内丝管522的下端与长螺杆523上端螺纹连接，长螺杆523的下端也焊接一圆环垫圈521。卸扣525位于升降构件52的最下端，卸扣525和下端的圆环垫圈521采用螺栓螺母524铰接连接。绳索51为直径8mm，长度600mm的钢丝绳；圆环垫圈521的内径尺寸为30mm，外径50mm，厚度20mm。内丝管522和长螺杆523型号为M30，长度均为60cm，通过调节内丝管522和长螺杆523螺纹连接的旋紧余量可实现装置的升降。卸扣525型号为0.33T级，其与圆环垫圈521铰接连接的螺栓螺母524型号为M10。导向系统53主要由一个长度为7m的11#矿用工字钢531加工而成，工字钢腹板两端各开有一个贯穿工字钢的端部悬挂槽532、中间开有一个中间悬挂槽533和若干齿槽534，悬挂槽与齿槽534贯通并对拐角进行圆滑处理，端部悬挂槽532长高尺寸为40×60mm，中间悬挂槽533长高尺寸为40×30mm，齿槽534的槽深60mm，齿角20°。卸扣525穿过端部悬挂槽532和中间悬挂槽533实现升降构件52和导向系统53的活性连接。

拦阻系统54包括防撞钢板541和缓冲部件542。防撞钢板541长宽高尺寸为120×0.8×100cm，材质为Q460高强度钢材；缓冲部件542焊接在防撞钢板541上，内部含有3个减震弹簧，其自由长度为60mm，线径4mm，外径50mm。防撞钢板541左上和右上隅角处开有两个直径为40mm的圆形吊挂孔543，钢丝绳索51穿过圆形吊挂孔543将拦阻系统54吊挂在导向系统53中的齿槽534上。

随着工作面的推进，液压支架2推动刮板输送机3向前移动，桥式装载机7也随之移动。因此，挡矸防撞装置5也需要随之前移。方法为：人工向前调整吊挂拦阻系统54的钢丝绳51在导向系统53中的不同齿槽534位置，实现拦阻系统54的前移。当拦阻系统54移动到导向系统53最右端无法再移动时，拆除最左侧升降构件52并重新布置在最前方，再手动推动工字钢前移直至三个卸扣525与悬挂槽重新连接，并将拦阻系统54复位在导向系统53最左侧，即实现一个步距循环。本发明装置的结构简单、制作成本低、操作方便，通过调节装置高度能够适应运输巷道随煤层的起伏变化。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。