針對制造高效率、生產量大的煤礦而言，皮帶輸送機早已變成了煤礦礦井開展專業化采掘的主要設備，而做為礦井精煤運送的一個關鍵一部分，落煤設備在這其中起著至關重要的功效。落煤設備一般坐落于皮帶輸送機的正下方部位處，一般是根據緩存設備來緩減煤流的速率，令其煤塊對傳動帶的沖擊性變弱，保證煤碳在傳動帶上能夠平穩運作，可是因為礦井環境繁雜及其職工實際操作不善等，經常會出現落煤的狀況，進而危害皮帶輸送機的裝煤高效率，阻攔煤礦的一切正常制造，故設計方案一部高效率好用的礦井落煤設備針對煤碳的運輸而言是至關重要的。
1、煤(mei)礦(kuang)井下皮帶運(yun)輸機(ji)運(yun)送煤(mei)炭時存在的問題
在(zai)煤(mei)(mei)礦(kuang)井(jing)下進行正常(chang)輸(shu)送(song)作(zuo)業(ye)的(de)(de)過程中(zhong)，經由皮(pi)(pi)(pi)帶(dai)(dai)(dai)輸(shu)送(song)機運(yun)送(song)的(de)(de)煤(mei)(mei)炭(tan)從高處下落時，是通過漏(lou)煤(mei)(mei)井(jing)來與(yu)(yu)下部皮(pi)(pi)(pi)帶(dai)(dai)(dai)運(yun)輸(shu)機連接(jie)的(de)(de)。同時在(zai)實(shi)際生(sheng)產(chan)中(zhong)，煤(mei)(mei)礦(kuang)井(jing)下的(de)(de)作(zuo)業(ye)環境非(fei)常(chang)復(fu)雜，存在(zai)著許多不(bu)可控(kong)的(de)(de)因素，再加上皮(pi)(pi)(pi)帶(dai)(dai)(dai)運(yun)輸(shu)機的(de)(de)運(yun)行速度非(fei)常(chang)快，因此當煤(mei)(mei)炭(tan)從一臺皮(pi)(pi)(pi)帶(dai)(dai)(dai)運(yun)輸(shu)機下落帶(dai)(dai)(dai)另一臺皮(pi)(pi)(pi)帶(dai)(dai)(dai)運(yun)輸(shu)機上時，煤(mei)(mei)炭(tan)會與(yu)(yu)煤(mei)(mei)壁、漏(lou)煤(mei)(mei)井(jing)內壁以及(ji)皮(pi)(pi)(pi)帶(dai)(dai)(dai)之間發(fa)生(sheng)碰撞，從而產(chan)生(sheng)磨損，導致皮(pi)(pi)(pi)帶(dai)(dai)(dai)損傷(shang)、斷帶(dai)(dai)(dai)以及(ji)煤(mei)(mei)炭(tan)資源(yuan)的(de)(de)浪費。
井(jing)下(xia)漏(lou)煤(mei)(mei)(mei)井(jing)在設計(ji)制(zhi)造(zao)(zao)時，其內(nei)部(bu)一(yi)般采用的(de)(de)(de)是網格結(jie)構，由普通鋼板組焊接制(zhi)成，由于鋼板的(de)(de)(de)硬度較大，無法起到(dao)緩沖的(de)(de)(de)作用，因此在長期(qi)的(de)(de)(de)運煤(mei)(mei)(mei)后(hou)，漏(lou)煤(mei)(mei)(mei)井(jing)會(hui)(hui)由于撞(zhuang)擊而產生(sheng)嚴重的(de)(de)(de)變(bian)形，致使漏(lou)煤(mei)(mei)(mei)井(jing)發生(sheng)損(sun)壞(huai)；而且煤(mei)(mei)(mei)塊在與(yu)煤(mei)(mei)(mei)壁或者漏(lou)煤(mei)(mei)(mei)井(jing)內(nei)壁發生(sheng)碰撞(zhuang)后(hou)，會(hui)(hui)四處(chu)飛(fei)濺(jian)，這(zhe)些破碎(sui)煤(mei)(mei)(mei)塊會(hui)(hui)危及井(jing)下(xia)作業人(ren)員的(de)(de)(de)人(ren)身安(an)全，并(bing)對井(jing)下(xia)的(de)(de)(de)機(ji)械設備造(zao)(zao)成危害，此外(wai)這(zhe)些煤(mei)(mei)(mei)塊在飛(fei)濺(jian)后(hou)通常(chang)都不能準確地(di)落到(dao)下(xia)一(yi)部(bu)皮帶運輸機(ji)上，由此造(zao)(zao)成了(le)煤(mei)(mei)(mei)炭資源的(de)(de)(de)浪(lang)費(fei)，降低了(le)煤(mei)(mei)(mei)炭運輸的(de)(de)(de)效(xiao)率。
因此(ci)在漏煤(mei)(mei)(mei)(mei)井中設計漏煤(mei)(mei)(mei)(mei)裝置(zhi)是非常必要(yao)的(de)，該(gai)裝置(zhi)可(ke)以實現對(dui)下落煤(mei)(mei)(mei)(mei)炭的(de)緩沖，減小煤(mei)(mei)(mei)(mei)炭的(de)重力(li)勢能，避免(mian)煤(mei)(mei)(mei)(mei)炭對(dui)皮帶產生過大(da)的(de)沖擊力(li)，在保護(hu)漏煤(mei)(mei)(mei)(mei)井的(de)基(ji)礎上，防止漏煤(mei)(mei)(mei)(mei)井產生損傷(shang)，并大(da)大(da)提高了(le)煤(mei)(mei)(mei)(mei)炭的(de)運(yun)送效率(lv)，減少了(le)煤(mei)(mei)(mei)(mei)炭資(zi)源的(de)浪費，延長了(le)皮帶的(de)使用壽命(ming)。
2、落煤裝置研(yan)制(zhi)設計的必要性分析(xi)
在漏(lou)煤(mei)(mei)井中未設置落煤(mei)(mei)裝(zhuang)置時(shi)(shi)，煤(mei)(mei)塊撞(zhuang)擊(ji)漏(lou)煤(mei)(mei)井壁的(de)受(shou)力(li)分(fen)析如圖1所(suo)示，從圖中可(ke)以看出，在與漏(lou)煤(mei)(mei)井內(nei)壁碰撞(zhuang)后，在接觸位置處會產生一(yi)個力(li)F，根據力(li)的(de)分(fen)解(jie)定理可(ke)知，該(gai)力(li)可(ke)以分(fen)為水(shui)平(ping)向左的(de)力(li)F和垂(chui)直向下的(de)力(li)E，其中F是實際對井壁撞(zhuang)擊(ji)所(suo)產生的(de)力(li)，該(gai)力(li)的(de)大小與漏(lou)煤(mei)(mei)井內(nei)壁的(de)撞(zhuang)擊(ji)程度相關，力(li)越(yue)大，撞(zhuang)擊(ji)越(yue)嚴重；F2則是煤(mei)(mei)塊由于(yu)重力(li)向下運動時(shi)(shi)與漏(lou)煤(mei)(mei)井內(nei)壁所(suo)產生的(de)摩擦力(li)。
而(er)在(zai)(zai)漏煤(mei)井(jing)中設置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)落(luo)煤(mei)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)后(hou)(hou)，由于(yu)緩沖裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)存在(zai)(zai)，煤(mei)塊會(hui)在(zai)(zai)原來下落(luo)位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)上方處與井(jing)壁發生(sheng)碰撞(zhuang)，此(ci)時也會(hui)產生(sheng)F'，F1'，F2'。且(qie)由三(san)角形定則可知，F1=F·cosθ2，F1'=F'·cosθ1，，又因(yin)為(wei)θ1＞θ2，F'＜F，因(yin)此(ci)F·cosθ2＞F'·cosθ1，即F1>F1'。故由以上受力分析可知，在(zai)(zai)設置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)落(luo)煤(mei)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)后(hou)(hou)，煤(mei)塊對漏煤(mei)井(jing)內壁所產生(sheng)的(de)(de)撞(zhuang)擊(ji)(ji)力不(bu)僅大大減(jian)小，而(er)且(qie)撞(zhuang)擊(ji)(ji)落(luo)煤(mei)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)力也得到了(le)(le)(le)緩沖，從源頭上減(jian)少撞(zhuang)擊(ji)(ji)力的(de)(de)同時，起到了(le)(le)(le)對漏煤(mei)井(jing)的(de)(de)保(bao)護作用(yong)(yong)，確(que)保(bao)了(le)(le)(le)落(luo)煤(mei)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)安全，使落(luo)煤(mei)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)可以長期(qi)穩(wen)定的(de)(de)使用(yong)(yong)。
除此之(zhi)外，從圖1中還可以(yi)得到，F2=Fsinθ2，F2'=F'sinθ1，從這兩個(ge)式子可以(yi)看(kan)出，在(zai)未(wei)設置落煤(mei)(mei)裝(zhuang)置時(shi)，煤(mei)(mei)塊撞擊后(hou)在(zai)2的作(zuo)用下(xia)還會繼續(xu)向下(xia)運動(dong)，從而與漏煤(mei)(mei)井內壁發(fa)生摩擦(ca)，造(zao)成(cheng)損傷。而在(zai)增設落煤(mei)(mei)裝(zhuang)置后(hou)，煤(mei)(mei)會從落煤(mei)(mei)裝(zhuang)置中下(xia)落，不會與井壁發(fa)生接觸，也就(jiu)不會對(dui)井壁造(zao)成(cheng)摩擦(ca)損傷。綜上所(suo)述，在(zai)漏煤(mei)(mei)井中加入(ru)落煤(mei)(mei)裝(zhuang)置是十分(fen)必要的。
3、落煤裝(zhuang)置的研制設(she)計
3.1緩沖(chong)片三角形央角的(de)設計選取
煤(mei)塊(kuai)從高處(chu)下(xia)落(luo)后，由(you)于(yu)(yu)重力(li)(li)勢能的(de)作(zuo)用(yong)，在落(luo)到(dao)皮帶上時具(ju)有很大的(de)沖擊力(li)(li)，在這種情況下(xia)，由(you)于(yu)(yu)漏煤(mei)井(jing)內(nei)部是由(you)鋼板焊接而成的(de)網(wang)(wang)格(ge)結構，如果落(luo)煤(mei)位置恰當，則沖擊力(li)(li)不會(hui)對漏煤(mei)井(jing)的(de)網(wang)(wang)格(ge)結構造成影(ying)響(xiang)，若落(luo)煤(mei)位置發生了偏差(cha)，則該沖擊力(li)(li)就會(hui)對網(wang)(wang)格(ge)結構造成破壞，影(ying)響(xiang)漏煤(mei)井(jing)的(de)正常使用(yong)。
因此(ci)為了確保漏煤(mei)井免(mian)于遭受煤(mei)塊的(de)沖(chong)擊作用，將(jiang)落煤(mei)裝置設計成了三(san)(san)(san)角形(xing)(xing)結構(gou)，如圖2所示(shi)，三(san)(san)(san)角形(xing)(xing)結構(gou)具有優良(liang)的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)，利(li)用這一性(xing)質，三(san)(san)(san)角形(xing)(xing)的(de)斜邊可(ke)以(yi)將(jiang)沖(chong)擊力分解，以(yi)增強該裝置的(de)穩(wen)(wen)固(gu)性(xing)以(yi)及耐受性(xing)。
故所(suo)求(qiu)得的緩沖片三角形夾角的大小為(wei)(wei)α1為(wei)(wei)31.48°，α2為(wei)(wei)27.03°，所(suo)以最終(zhong)選取的角度為(wei)(wei)29°。
3.2材(cai)料(liao)的設(she)計選取
由(you)(you)于井下開采(cai)的(de)(de)(de)(de)特殊性(xing)，煤炭運輸系統每天都(dou)有20h左右在(zai)進行煤塊的(de)(de)(de)(de)運送，其落煤裝置(zhi)的(de)(de)(de)(de)工作(zuo)時間非常(chang)長(chang)，在(zai)較(jiao)大沖擊(ji)(ji)力的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用下每天都(dou)要承受(shou)(shou)20h的(de)(de)(de)(de)撞擊(ji)(ji)，這種(zhong)情況(kuang)(kuang)下，落煤裝置(zhi)的(de)(de)(de)(de)制造(zao)材(cai)料必須選擇強(qiang)度較(jiao)高、耐(nai)(nai)磨性(xing)能(neng)較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)，以減少板(ban)材(cai)的(de)(de)(de)(de)損(sun)耗。這種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)是(shi)專門用在(zai)面積較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)磨損(sun)情況(kuang)(kuang)下的(de)(de)(de)(de)，由(you)(you)普通低碳鋼(gang)(gang)(gang)或低合金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)和耐(nai)(nai)磨層復合制成的(de)(de)(de)(de)，復合后鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)磨性(xing)能(neng)大大提高，能(neng)較(jiao)好地承受(shou)(shou)工況(kuang)(kuang)點(dian)的(de)(de)(de)(de)震動和沖擊(ji)(ji)。此外高強(qiang)度耐(nai)(nai)磨板(ban)還具備優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)，即使是(shi)在(zai)高速摩擦下，該鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)也不會發(fa)生很大程(cheng)度的(de)(de)(de)(de)變(bian)形(xing)。
3.3結構(gou)的設計
; 為(wei)了(le)(le)使落(luo)煤裝(zhuang)置(zhi)在實際使用過(guo)程中更好地發揮其性(xing)能，對其進行了(le)(le)以(yi)下結構設計：
首先將漏煤井內壁組成網格結構的每塊鋼板設計成三角形，且與煤流接觸的斜邊設計成銳角，這樣可以對大塊煤炭進行破碎，以免影響煤炭的正常運輸；
其(qi)次鋼(gang)板與鋼(gang)板之間采用(yong)100mm的(de)(de)(de)距離套隔開，該距離套的(de)(de)(de)作用(yong)是使煤(mei)炭在下(xia)落過程中實現(xian)自動分選，其(qi)中大于100mm的(de)(de)(de)煤(mei)塊(kuai)在距離套的(de)(de)(de)作用(yong)下(xia)先破碎再下(xia)落，而小于100mm的(de)(de)(de)煤(mei)塊(kuai)則直接下(xia)落，不僅提(ti)高(gao)了煤(mei)塊(kuai)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)送效(xiao)率，使煤(mei)塊(kuai)順利地(di)落入下(xia)一臺皮帶運(yun)(yun)輸機，還提(ti)高(gao)了煤(mei)炭的(de)(de)(de)質量；
此(ci)外，為了保(bao)證該落煤裝(zhuang)置的穩定性，使(shi)用直徑(jing)為100mm的軸(zhou)將落煤裝(zhuang)置連(lian)接，整體上(shang)(shang)利用雙螺母(mu)，并增設銷軸(zhou)來進(jin)行加固處(chu)(chu)理，避免該裝(zhuang)置在與煤塊(kuai)碰撞過程中發(fa)生松動，同時還提供了預(yu)緊力(li)，保(bao)證緩(huan)沖片(pian)總(zong)是處(chu)(chu)于水平(ping)方(fang)向上(shang)(shang)，方(fang)便工作人(ren)員進(jin)行安裝(zhuang)和維護。
4、使用(yong)效果(guo)分(fen)析(xi)
該落煤(mei)(mei)裝置在(zai)通過上(shang)述(shu)研制設計后(hou)，在(zai)煤(mei)(mei)礦(kuang)井(jing)下進行(xing)了實際(ji)應用，由(you)現場(chang)的(de)實測可知，該裝置徹底地(di)解決了漏(lou)煤(mei)(mei)井(jing)損(sun)傷的(de)問題，減弱了落煤(mei)(mei)與(yu)漏(lou)煤(mei)(mei)井(jing)內壁的(de)磨損(sun)程度(du)，延長了漏(lou)煤(mei)(mei)井(jing)的(de)使(shi)用壽命；
且(qie)通過緩(huan)沖片三角(jiao)形(xing)鋼板的(de)作用，降低了煤塊的(de)重力勢(shi)能(neng)，減少了煤炭(tan)的(de)飛濺與(yu)資(zi)源(yuan)的(de)浪(lang)費，使(shi)對皮帶(dai)的(de)沖擊力減小(xiao)；
此外落煤(mei)與運輸的(de)效(xiao)率大大提高，實現了煤(mei)礦(kuang)的(de)安全高效(xiao)生(sheng)產。
5、結論
通(tong)過緩沖片三角形夾(jia)角的(de)(de)(de)(de)設計(ji)選(xuan)取、材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)選(xuan)取以(yi)及結構的(de)(de)(de)(de)設計(ji)，使高處下落的(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)炭可以(yi)恰(qia)當地落到下部(bu)皮帶運輸機上，提(ti)高了裝煤(mei)(mei)效(xiao)率(lv)，使漏煤(mei)(mei)井(jing)(jing)得到了有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)保(bao)護(hu)，在保(bao)證工作效(xiao)率(lv)的(de)(de)(de)(de)同(tong)時降低了工人的(de)(de)(de)(de)勞動強度，此外對(dui)落煤(mei)(mei)裝置進行研制(zhi)設計(ji)，還為其他礦井(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)漏煤(mei)(mei)井(jing)(jing)出現類似問題提(ti)供了解(jie)決(jue)思(si)路(lu)。
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