基本信息
- 項目名稱：
- 煤礦井下四足自移式矸石回填機
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 煤矸石充填既可以減少煤礦固體廢棄物在煤礦地表的排放，又可以減輕開采沉陷災害，是實現(xiàn)煤礦綠色開采的關(guān)鍵技術(shù)之一。但矸石回填仍然是煤礦開采中的薄弱環(huán)節(jié)，要想實現(xiàn)“矸石不升井”的“綠色開采”，就必須首先開發(fā)出高效實用的矸石回填系統(tǒng)，而系統(tǒng)的關(guān)鍵在于矸石回填工作面的機械設備，即高效靈活的矸石回填機。 通過對現(xiàn)有矸石回填工藝及其設備進行分析研究，設計了一種煤礦井下四足自移式矸石回填機。該設備采用全液壓驅(qū)動，邏輯關(guān)系控制，適用于斷面尺寸為4.5×3.5平方米、來壓現(xiàn)象不明顯的巷道，四足行走方式相對其它行走裝置穩(wěn)定性更高。經(jīng)實際測試其回填率可達到96％，回填速率達到了200立方米每小時，各項指標符合實際回填要求。
- 詳細介紹：
- 煤矸石的處理與利用一直是世界性難題，而矸石回填是最理想的利用方案，目前各國對矸石填充的工藝研究甚少，矸石回填效率低下。為此，研制高效矸石回填機械設備是解決該問題的當務之急。 針對目前矸石回填現(xiàn)狀，經(jīng)過實際調(diào)研和分析，設計了一種新型的四足自移式矸石回填機，該設備采用全液壓驅(qū)動，邏輯關(guān)系控制，四足與底架交替移位，皮帶輸送機拋矸，拋矸方位任意調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向阻力低。結(jié)構(gòu)相對簡單，造價低廉，使用方便。該作品自上至下由拋射輸送機、回轉(zhuǎn)支承與行走裝置組成。拋射輸送機相對于行走裝置具有俯仰與左右調(diào)位的功能，在回填中能隨巷道截面的變化改變拋射方向，確保填滿整個巷道。行走裝置采用四足與機架交替相對移動方式進行行走，相對傳統(tǒng)的行走裝置，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且可靠性也遠高于現(xiàn)有的矸石回填設備，機體可以根據(jù)巷道地形形體自行調(diào)整自身平衡，可以使拋射輸送機始終處在平穩(wěn)的位置，去掉了附加的調(diào)平調(diào)偏裝置。采用前后設置相向運動的雙平行四邊形機構(gòu)實現(xiàn)位移累計式轉(zhuǎn)向。 該作品設計的行走裝置已經(jīng)申報國家實用新型專利一項，被核心期刊錄用論文一篇。作品實物在××××礦井下實際測試表明其性能滿足矸石回填要求，效率高、經(jīng)濟效益可觀，有面向社會推廣的潛力。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- ◆作品發(fā)明的目的 解決礦山開采引起地表塌陷的問題，同時，防止矸石占地與大氣污染。 ◆作品發(fā)明的基本思路 選用拋射輸送機進行拋矸充填，將巷道快速填滿填實，拋射輸送機還應具有俯仰與左右調(diào)位的功能，以實現(xiàn)巷道任意位置的拋射充填；矸石回填機還要必須隨著回填面的推進而相應的移動到新的拋射位置充填，所以必須加行走裝置，且行走裝置要有轉(zhuǎn)向功能。 ◆創(chuàng)新點 １．采用四足自移式行走方案，相對現(xiàn)有的履帶式、輪式等行走裝置，結(jié)構(gòu)簡單且對復雜巷道底板的適應性好。 ２.對四足支撐液壓缸的伸長量控制，實現(xiàn)了拋射輸送機的調(diào)平調(diào)偏。 ３.采用前后各設置平行四邊形機構(gòu)實現(xiàn)累加式轉(zhuǎn)向以減小轉(zhuǎn)向阻力與增加對底板的適應性，同時可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。 ◆技術(shù)關(guān)鍵 1.平行四邊形機構(gòu)累加式轉(zhuǎn)向必須設置小范圍球面結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)行走轉(zhuǎn)向靈活并減小轉(zhuǎn)向阻力。 2.拋射輸送機調(diào)平調(diào)偏中的邏輯控制系統(tǒng)反應靈活。 ◆主要技術(shù)指標 1.充填率95％以上。2.適應巷道截面4.5×3.5m。3.調(diào)平調(diào)偏精度≤1°。4.行走速度5m/min。5.總功率＜60kw。
科學性、先進性
- ◆科學性 該作品適應充填的空間與工藝要求，總計四個自由度正好滿足充填作業(yè)的需求。 ◆先進性 行走方案區(qū)別于已有的設計，轉(zhuǎn)向靈活且對底板的適應性好。 拋射輸送機的調(diào)平調(diào)偏區(qū)別于千斤頂?shù)姆桨?，調(diào)節(jié)過程簡單、調(diào)節(jié)精度高。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2008年6月在東南大學舉行的江蘇省機械創(chuàng)新設計大賽中獲得三等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
作品可展示的形式
- ■模型 ■磁盤 ■現(xiàn)場演示 ■圖片 ■錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- ◆作品的技術(shù)特點： 整機可以隨著回填面的推進而自動移動，其行走裝置采用四足與機架交替位移的方式實現(xiàn)間歇式行走。與現(xiàn)有的輪式、履帶式行走裝置相比最大的特點是在工作中對地面的適應性好。同時行走裝置自身可以實現(xiàn)拋射輸送機調(diào)平調(diào)偏功能，去掉了附加的調(diào)平調(diào)偏裝置。該作品全液壓驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉。 ◆作品的適應范圍： 該作品可以應用在傾角較小的掘進巷道或采空區(qū)內(nèi)進行矸石充填。還可以應用于 “三下”(水下、道路下、建筑物下)壓煤開采后的采空區(qū)填充。 ◆經(jīng)濟效益預測： 矸石生井不僅需要大量費用而且矸石山改造要做多項工作，如充填沉陷、壓實矸石、復墾或地基處理等等，消耗大量人力、物力、財力。 井下矸石直接用于充填，還有利于巷道維護、改善井下通風條件、采場頂?shù)装骞芾砗头乐棺匀蓟馂摹? 在××××××實際使用來看，預計年直接減損和增益至少可達234萬元。
同類課題研究水平概述
- 充填采礦是解決煤礦開采環(huán)境問題的理想途徑，是煤礦綠色開采的重要方法。但目前各國對矸石填充的工藝研究甚少，已經(jīng)有所發(fā)展的方法主要有自重填充、機械填充、風力填充等。 當采空區(qū)傾角較大時，可以采用自重填充方式填充，矸石自重充填簡單易行。其做法為用單軌吊車、齒軌車或卡軌車等輔助運輸工具把矸石由掘進工作面直接運輸、傾卸到采空區(qū)。但是此種方法只能填充傾角較大的采空區(qū)，對于一些傾角較小或平巷就無能為力了，可見其填充能力非常有限。 風力充填，系統(tǒng)簡單、靈活、方便、適應性強，只要在區(qū)段平巷或回采斜巷內(nèi)安設一臺風力充填機和沿工作面鋪設充填管道就可以進行風力充填。雖然該方法簡單，但是需要動力大，回填效率低，而且在回填中灰塵大，在回填中必須加裝降塵裝置，增加了系統(tǒng)的復雜性，降低了系統(tǒng)的可靠度。 目前機械填充應用較為廣泛，主要是用于工作面傾角較小或近水平的情況。機械設備包括：扒裝機、皮帶輸送機、刮板輸送機。其中扒裝機的回填效率低，不適合遠距離回填，皮帶輸送機和刮板輸送機運輸量大，但移動不方便。一種回填效率高，在井下適應性好的自移式矸石回填機應用甚少，目前國內(nèi)可查的只有河北金能集團下屬的邢東煤礦使用了自主研制的履帶式行走矸石回填機，其研制成功填補了我國井下矸石充填技術(shù)的一項空白，在技術(shù)上有一定創(chuàng)新。但該矸石回填機采用履帶式行走底盤，行走時常常會使矸石輸送面傾斜，其調(diào)平調(diào)偏機構(gòu)采用千斤頂控制，每行走一段，都要手動調(diào)節(jié)，嚴重影響矸石回填效率。由于其自身笨重，結(jié)構(gòu)復雜，特別是行走部分，其造價昂貴，運輸安裝難度大，所以到目前為止，該機械還沒有在市場上推廣使用。
