液壓可移式組裝站的研制與應用

黃利軍

摘 要：最近幾年，隨著科學的不發展，人類的不斷進步，煤炭企業也在不斷利用科技創新來改變自身最原始的面貌，多上設備少上人的理念也在九礦根深蒂固，自從2009年10月份，九礦第一個綜采放頂煤工作面正式投產以來，九礦就在不斷更新采煤工作面綜采設備的投入。

關鍵詞：液壓支架組裝；設計與制作；安全

中圖分類號： V233.91 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）20-174-2

1 液壓支架組裝技術的現狀和趨勢

國內目前很多礦井在液壓支架組裝技術上也有了很多的研究成果。

開灤集團研制的礦用大型液壓支架組裝平臺的工作原理為：

下井前，將支架解體成三部分，即頂梁與前梁、底座與立柱，掩護梁與連桿，分三車下井。

①將第一車（頂梁和前梁） 通過組裝平臺運至5m遠處等待安裝，前梁朝工作面側。

②將第二車（底座與立柱，立柱朝工作面側） 運至四柱頂梁下面，用四柱頂梁上面的吊鉤，通過升四根立柱吊起底座，把底座下的平板車換成矮平車。

③將第三車（掩護梁與連桿） 運至兩柱頂梁下，用鋼絲通過頂梁掩護梁鉸接孔將掩護梁與連桿拴緊，再用鏈條固定平板車。用兩柱頂梁上的吊鉤鉤住掩護梁尾部起吊孔，操作拉緊千斤頂將鋼絲繩拉緊，同時操縱立柱和推移千斤頂，和連桿離開平板車后停止操作，并將平板車移走。

④收回兩柱頂梁推移千斤頂，并將四柱頂梁落下后，伸出四柱頂梁推移千斤頂，用四柱頂梁。前兩個吊鉤鉤住掩護梁前端起吊孔，操作四柱頂梁立柱和推移千斤頂，當掩護梁移至適當位置時停止操作。

⑤將裝有底座的平板車推至掩護梁下對接。先對接后連桿，將銷軸固定好后再對接前連桿，完成后將前連桿與掩護梁之間加墊木。

⑥將四柱頂梁降下并移走吊鉤，操作推移千斤頂，使之全部收回。

⑦將頂梁與前梁運至四柱頂梁下面，通過吊鉤吊起，當高度升至能夠與掩護梁對接高度時停止操作。

⑧操作兩個推移千斤頂，對接頂梁與掩護梁、支架立柱與頂梁。

⑨組裝完成后摘下所有吊鉤，并運出支架。

新集煤礦順槽工作面液壓支架組裝平臺的工作原理為：

該設施主要由底座平臺、提升油缸、導向裝置、錨固支柱、承重梁、起吊鋼絲繩等組成，立柱固定在底座平臺上，由工作面液壓泵站提供液壓動力，1 排/個單體液壓支柱將底座錨固于巷道底板，起吊鋼絲繩一端固定在底座上，另一端穿過底座和立柱上的動定滑輪以及承載梁上的滑車纏繞導向后作為懸吊，其中與重物直接相連的是一組動滑輪，當油缸活塞桿上升時，通過鋼絲繩將重物提起，到達組裝位置后開始安裝。當換向閥置于降柱位置，活塞桿回縮，實現一次裝配循環，這些設計都在液壓支架組裝方面取得了很好的成效。

2 液壓可移式組裝站設計方案

目前九礦井下使用的液壓支架為ZF3200-14.4/26型液壓支架，該液壓支架運輸時需將后尾梁組體與支架底座進行分離運輸，經罐籠運輸至井底車場，然后組裝、安裝，組裝時采用人工配合手拉葫蘆進行組裝，組裝強度大，進度慢。而即將投入使用的ZF5600/18/32型液壓支架外形尺寸比原使用的ZF3200-14.4/26型液壓支架在單間重量上和外觀體積上都要大，必須進行解體，然后分裝裝運。

針對上述問題，九礦采取兩種方案進行解決。

方案一：繼續延用以前的組裝工藝，在井底車場進行液壓支架的組裝，然后運輸至安裝工作面進行安裝、調試。

方案二：在工作面順槽合適位置進行組裝，然后直接轉入工作面進行安裝、調試。

經過討論，方案一存在如下缺點：

①原有的施工工藝效率低，單班組裝最多只能保證組裝成功一架，滿足不了工作面的正常安裝。

②施工過程中工人勞動強度大。參與組裝的施工人員頻繁拽拉手動葫蘆進行液壓支架各銷軸孔的對正，施工過程和施工工藝，費人費時費力，存在許多不安全因素。

③組裝好的液壓支架在運輸過程中對沿線的運輸巷道、運輸軌道、運輸絞車等要求嚴格。ZF5600/18/32型液壓支架組裝好后的重量為21.3t，這增大了液壓支架沿線運輸途中的機電運輸安全管理。

④針對新投入的ZF5600/18/32型液壓支架，在運輸過程中增加了大量沿線巷道的落底、整修軌道的工程量，費事費人，還需投入大量的施工資金。

但方案二完全解決了上述存在的缺點。方案二將采取在工作面順槽合適位置通過建造組裝站完成液壓支架的組裝工作。

該方案的優點在于：

①按照現場實際條件，利用順槽進行建造，避免其他礦井在建造時重新開掘硐室或巷道的工程量。

②整個組裝過程中無須投入大量的施工人員和其他輔助絞車等機電設備的投入。

③采用液壓系統作為動力源，安全系數高。

3 液壓可移式組裝站的設計及制作

3.1 設計的總體要求

該液壓可移式組裝站整體結構分為三大部分：

①支撐結構：該組裝站的支撐結構為10棚U36三心拱棚作為整體的支撐結構，為達到支撐強度的要求，U型棚還焊接有其他輔助支撐部件；為方便安裝和拆卸，U型棚的棚梁與棚腿之間采用厚度為30mm的鋼板專門加工的卡板，每處卡板配備高強度的M30螺栓與U型棚進行固定。

②起吊和行走結構：起吊和行走結構為該可移式組裝站的核心部件，它既要完成液壓支架相關部件的起吊、組裝，還要輔助完成起吊部件在空間的移動。該結構的主體結構由礦用工字鋼、槽鋼焊接而成，其他輔助結構都為高強度螺栓進行緊固連接。起吊設施是在伸縮液壓缸上安設兩組滑輪組，一組為定滑輪，與伸縮缸連接；另一組可以來回滑動。鋼絲繩繞過滑輪組并與相應的起吊鉤頭連接。

③液壓系統。液壓系統作為該組裝站的動力源，它分布于該組裝站的全身，首先起吊和行走結構上，布置有4組液壓伸縮缸組成的起吊設施，和2組液壓伸縮缸組成的移動裝置，并配備于其相應的高壓膠管、液壓鎖、組合操作閥等。

3.2 液壓可移式組裝站主要部位的選型設計

首先，該液壓可移式組裝站的設計是針對九礦即將投入使用的ZF5600/18/32型液壓支架，該支架主要相關參數如下：

初撐力：5236kN

支架高度：1.8-3.2m

支架重量：21.3t

工作阻力：5600kN

支架中心距：1.5m

該支架降到最低并裝入專用盤車后的高度為2.25m，九礦目前的運輸線路可運輸的有效最大高度為2.1m，因此該支架在入井前需將其解體為三部分，它們分別為：支架底座、頂梁組件和尾梁組件。其中支架底座最大重量為8549kg，拆卸后的有效高度為1.65m。

3.2.1 液壓伸縮缸的選型

液壓伸縮缸的選擇：

本著“修舊利廢，節支降耗”的原則，該液壓可移式組裝站所用液壓伸縮缸全部采用回收上井的ZF3200-14.4/26型液壓支架前探梁伸縮千斤頂，該伸縮梁千斤頂參數如下：

缸徑/桿徑：Ф80mm/Ф60mm

有效行程：750mm

推力/拉力：220/140kN

由于伸縮缸配備有兩組動滑輪，通過動滑輪的特點，即使用動滑輪能省一半力，費距離。則該伸縮缸的有效起吊距離3000mm，有效起吊拉力為560kN。而起吊的液壓支架最大起吊重量為5426kg。經驗算，該伸縮千斤頂完全符合起吊重量。

3.2.2 鋼絲繩的選型

為保證具備較好的起吊效果，該液壓可移式組裝站所選用的起吊鋼絲繩為高強度軟鋼絲繩。鋼絲繩需用6×37 -17.5軟鋼絲繩，該鋼絲繩比較軟，伸縮性好，韌性好，承受交變應力性能好，但抗磨性能較差。

該型號的鋼絲繩破斷拉力計算如下：

式中： F0 ——鋼絲繩最小破斷拉力，kN；

D——鋼絲繩公稱直徑，mm；

R0 ——鋼絲繩公稱抗拉強度，MPa；

K——某一指定結構鋼絲繩的最小破斷拉力系數。

經計算，該鋼絲繩最小破斷拉力為17.2t。考慮該鋼絲繩作為起吊用，因此為保證安全，所以必須除以4—8倍的安全系數，即單個吊鉤有效起吊重物為3.44t。符合起吊所承載的拉力。

3.2.3軸承的選擇

軸承主要用于滑輪組，根據軸承選擇和應用原則，需用深溝球軸承，它的結構簡單，使用方便。主要用來承受徑向載荷，但當增大軸承徑向游隙時，具有一定的角接觸球軸承的性能，可以承受徑、軸向聯合載荷。在轉速較高又不宜采用推力球軸承時，也可用來承受純軸向載荷。與尺寸相同的其他類型軸承比較，此類軸承摩擦系數小，極限轉速高，但不耐沖擊，不適宜承受重載荷。

至此，整個液壓可以是組裝站從加工制作到井下安裝試運行算全面完工。