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基本信息
- 項目名稱：
- 煤礦井下四足自移式矸石回填機(jī)
- 小類：
- 機(jī)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(zāi)害，是實(shí)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(shí)現(xiàn)“矸石不升井”的“綠色開采”，就必須首先開發(fā)出高效實(shí)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(jī)械設(shè)備，即高效靈活的矸石回填機(jī)。 通過對現(xiàn)有矸石回填工藝及其設(shè)備進(jìn)行分析研究，設(shè)計了一種煤礦井下四足自移式矸石回填機(jī)。該設(shè)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(shí)際測試其回填率可達(dá)到96％，回填速率達(dá)到了200立方米每小時，各項指標(biāo)符合實(shí)際回填要求。
- 詳細(xì)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(jī)械設(shè)備是解決該問題的當(dāng)務(wù)之急。 針對目前矸石回填現(xiàn)狀，經(jīng)過實(shí)際調(diào)研和分析，設(shè)計了一種新型的四足自移式矸石回填機(jī)，該設(shè)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(jī)拋矸，拋矸方位任意調(diào)節(jié)，可實(shí)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(jī)、回轉(zhuǎn)支承與行走裝置組成。拋射輸送機(jī)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(jī)架交替相對移動方式進(jìn)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(yuǎn)高于現(xiàn)有的矸石回填設(shè)備，機(jī)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(jī)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(shè)置相向運(yùn)動的雙平行四邊形機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)位移累計式轉(zhuǎn)向。 該作品設(shè)計的行走裝置已經(jīng)申報國家實(shí)用新型專利一項，被核心期刊錄用論文一篇。作品實(shí)物在××××礦井下實(shí)際測試表明其性能滿足矸石回填要求，效率高、經(jīng)濟(jì)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(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- ◆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(jī)進(jìn)行拋矸充填，將巷道快速填滿填實(shí)，拋射輸送機(jī)還應(yīng)具有俯仰與左右調(diào)位的功能，以實(shí)現(xiàn)巷道任意位置的拋射充填；矸石回填機(jī)還要必須隨著回填面的推進(jìn)而相應(yīng)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(diǎn) 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(fù)雜巷道底板的適應(yīng)性好。 ２.對四足支撐液壓缸的伸長量控制，實(shí)現(xiàn)了拋射輸送機(jī)的調(diào)平調(diào)偏。 ３.采用前后各設(shè)置平行四邊形機(jī)構(gòu)實(shí)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(yīng)性，同時可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。 ◆技術(shù)關(guān)鍵 1.平行四邊形機(jī)構(gòu)累加式轉(zhuǎn)向必須設(shè)置小范圍球面結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)行走轉(zhuǎn)向靈活并減小轉(zhuǎn)向阻力。 2.拋射輸送機(jī)調(diào)平調(diào)偏中的邏輯控制系統(tǒng)反應(yīng)靈活。 ◆主要技術(shù)指標(biāo) 1.充填率95％以上。2.適應(yīng)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(xué)性、先進(jìn)性
- ◆科學(xué)性 該作品適應(yīng)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(jìn)性 行走方案區(qū)別于已有的設(shè)計，轉(zhuǎn)向靈活且對底板的適應(yīng)性好。 拋射輸送機(jī)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(xué)舉行的江蘇省機(jī)械創(chuàng)新設(shè)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(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- ◆作品的技術(shù)特點(diǎn)： 整機(jī)可以隨著回填面的推進(jìn)而自動移動，其行走裝置采用四足與機(jī)架交替位移的方式實(shí)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(diǎn)是在工作中對地面的適應(yīng)性好。同時行走裝置自身可以實(shí)現(xiàn)拋射輸送機(jī)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(yīng)范圍： 該作品可以應(yīng)用在傾角較小的掘進(jìn)巷道或采空區(qū)內(nèi)進(jìn)行矸石充填。還可以應(yīng)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(jì)效益預(yù)測： 矸石生井不僅需要大量費(fèi)用而且矸石山改造要做多項工作，如充填沉陷、壓實(shí)矸石、復(fù)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(hù)、改善井下通風(fēng)條件、采場頂?shù)装骞芾砗头乐棺匀蓟馂?zāi)。 在××××××實(shí)際使用來看，預(yù)計年直接減損和增益至少可達(dá)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(jī)械填充、風(fēng)力填充等。 當(dāng)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(yùn)輸工具把矸石由掘進(jìn)工作面直接運(yùn)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(fēng)力充填，系統(tǒng)簡單、靈活、方便、適應(yīng)性強(qiáng)，只要在區(qū)段平巷或回采斜巷內(nèi)安設(shè)一臺風(fēng)力充填機(jī)和沿工作面鋪設(shè)充填管道就可以進(jìn)行風(fēng)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(fù)雜性，降低了系統(tǒng)的可靠度。 目前機(jī)械填充應(yīng)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(jī)械設(shè)備包括：扒裝機(jī)、皮帶輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)。其中扒裝機(jī)的回填效率低，不適合遠(yuǎn)距離回填，皮帶輸送機(jī)和刮板輸送機(jī)運(yùn)輸量大，但移動不方便。一種回填效率高，在井下適應(yīng)性好的自移式矸石回填機(jī)應(yīng)用甚少，目前國內(nèi)可查的只有河北金能集團(tuán)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(jī)，其研制成功填補(bǔ)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(jī)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(jī)構(gòu)采用千斤頂控制，每行走一段，都要手動調(diào)節(jié)，嚴(yán)重影響矸石回填效率。由于其自身笨重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是行走部分，其造價昂貴，運(yùn)輸安裝難度大，所以到目前為止，該機(jī)械還沒有在市場上推廣使用。
