E型推移梁的研發(fā)與應用

程永濤

摘 要：針對永煤公司陳四樓煤礦井下綜采工作面液壓支架回撤時切眼端頭的支護問題，機電制修廠技術(shù)人員與礦方進行交流分析，設(shè)計新型產(chǎn)品并分三個階段下井試驗，最終設(shè)計出E型推移梁，該裝置既滿足了礦方提出的交替邁步自移的要求，又降低了工人的勞動強度，提高了工作效率，使陳四樓煤礦五采區(qū)2513工作面的液壓支架得以安全有效的回撤。

關(guān)鍵詞：綜采；液壓支架；回撤；E型推移梁；自移

中圖分類號：TH16 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）21-0046-03

引言

煤礦綜合機械化采煤工作面稱為綜采工作面，在現(xiàn)代采煤工藝中，液壓支架是為了支撐和控制頂板，保證設(shè)備使用與人員安全[1]，在綜采工作面占有重要的地位。在工作面采煤結(jié)束后，如何回撤工作面的液壓支架是礦井生產(chǎn)面臨的主要問題之一，針對該問題，各個不同的礦井都有不同的回撤工藝，但是，如何安全高效的回撤工作面的液壓支架一直是礦方研究的問題[2]。2014年，永煤集團陳四樓礦井下五采區(qū)2513工作面回采結(jié)束，為了安全高效的回撤工作面液壓支架，陳四樓礦機電科與機電制修廠技術(shù)人員聯(lián)系，讓機電制修廠設(shè)計研發(fā)一種裝置，能使工作面待回撤支架能實現(xiàn)交替邁步自移，作為工作面切眼的端頭支護設(shè)備。針對該問題，機電制修廠技術(shù)人員經(jīng)過研究設(shè)計，并通過與礦方溝通交流，多次下井試驗，設(shè)計出了E型推移梁，該設(shè)備的研制經(jīng)過三個階段。

1 第一階段的研制

陳四樓井下用的液壓支架為機電制修廠生產(chǎn)的ZY3800/16/35掩護式液壓支架，該支架寬1500mm，支撐高度為1600～3500mm，推移千斤頂行程700mm，每推移一次前進600mm為一個布局。針對該支架的結(jié)構(gòu)，結(jié)合SZZ730/160中雙鏈刮板轉(zhuǎn)載機機尾推移座（見圖1），利用推移座與支架連接能夠與支架相互推溜及拉移的功能，設(shè)計出了第一階段的“推移梁”（見圖2）。

1.1 結(jié)構(gòu)簡介

該推移梁總長3600mm，在梁中心處，設(shè)置一組推移雙耳，耳厚60mm，雙耳間距內(nèi)寬為86mm，雙耳與支架十字頭通過銷軸相連接。以該雙耳中心線為中心，兩邊分別各設(shè)置一組推移雙耳，這樣，推移梁上共設(shè)置三組推移雙耳，每組間距為1500mm，可布置三架液壓支架。推移梁兩端焊接有耳座，可與千斤頂通過十字頭相連接，起到磨架拉架的作用。

1.2 工作過程介紹

推移梁配合支架工作示意圖如圖3所示。

初始狀態(tài)，1、2、3號支架與推移梁連接在一起，同時升起三架支架，使三架支架支護4號支架端頭區(qū)域的巷道頂板。通過推移梁前端的“耳座+十字頭+千斤頂+鏈條”可將4號支架從工作面磨架拉移出來，然后回撤出去。回撤完4號支架，將1、2、3號支架的推移千斤頂推出，使推移梁往前移動一個布局，然后將1號、3號支架落下，同時收回這兩架支架伸出的千斤頂，由于2號支架與推移梁連接成一體，因此推移梁不移動，1號、3號支架往前移動，再將1號、3號支架升起支撐巷道頂板，落下2號支架，收回2號支架伸出的千斤頂，使2號支架往前移動一個布局。這樣就能實現(xiàn)三架支架交替邁步自移，繼續(xù)支護5號支架端頭區(qū)域的頂板，然后再將5號支架磨架拉移出來，回撤出去。

1.3 推移梁優(yōu)缺點

該推移梁的設(shè)計，使掩護式支架擺脫了絞車通過鋼絲繩拉動支架前移的現(xiàn)象，實現(xiàn)了交替邁步自移過程。該推移梁的使用節(jié)省了回撤的時間，降低了工人往復拉動鋼絲繩的繁重工作量，但是由于該推移梁與支架連接后（見圖2），支架與推移梁之間間隙較大（50mm），支架與支架之間間隙更大（200mm），導致支架在交替邁步自移時，會出現(xiàn)支架和推移梁傾斜的現(xiàn)象，需要工人用單體或者千斤頂來修復，在加大工人工作量的同時造成了一定的安全隱患。

2 第二階段的研制

第一次設(shè)計的推移梁經(jīng)過下井試驗，雖然能適當?shù)奶岣吖ぷ餍剩沁€不能滿足工作面回撤支架時高效安全的要求。機電制修廠技術(shù)人員與礦方結(jié)合，相互交流，總結(jié)出第一次設(shè)計中的不足及優(yōu)點，在保留第一階段推移梁優(yōu)點的前提下，設(shè)計出了第二階段的“推移框架”（見圖4）。

1、推移框架；2、支架

2.1 結(jié)構(gòu)簡介

該推移框架總長3690mm，總寬1485mm。與第一次設(shè)計最大的不同是，相比推移梁，該推移框架多了三條梁，每條梁長1100mm，梁間距為1400mm，推移框架前邊及左右兩邊各焊接一塊鋼板，鋼板與底面夾角為30°，起到滑靴作用，便于支架更好的推移。此推移框架推移雙耳由原來的三組變?yōu)閮山M，雙耳中心距為1640mm，相鄰兩組梁中心線與雙耳中線相重合，這樣可以使支架在推移過程中兩邊都受到梁的限制，改善推移過程中出現(xiàn)的扭曲問題。

2.2 工作過程介紹

推移框架配合支架工作示意圖如圖5所示。

工作時，剛開始與第一階段是一樣的，將1號、2號支架升起，支護3號支架端頭處區(qū)域，通過推移梁前端的耳座等輔件將3號支架從工作面磨架拉移出來，再通過絞車，回撤出3號支架，接著將1號、2號支架推移千斤頂同時推出，使推移框架往前移動一個布局，而后將1號支架降落，收回推移千斤頂，這時2號支架與推移框架成為一體，因此，1號支架往前移動一個布局，再升起1號支架，此時1號支架與推移框架成為一體，落下2號支架，收回2號支架推移千斤頂，2號支架往前移動一個布局，完成一次交叉邁步自移。如此往復進行操作，實現(xiàn)支架的回撤。

2.3 推移框架優(yōu)缺點

推移框架的設(shè)計，既擁有第一階段推移梁的所有優(yōu)點，又能實現(xiàn)支架交替邁步自移。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，增加了三條梁，限制了底座的運動，改善了支架在推移、拉移及磨架過程中的傾斜現(xiàn)象；三邊上增加滑靴裝置，讓推移梁移動更為便利。但是在現(xiàn)場使用過程中發(fā)現(xiàn)，梁與梁之間的間距為1400mm，支架居中放置，每邊各有50mm的間隙，支架的底座同樣會發(fā)生較大扭曲，與梁邊接觸，使梁的邊緣應力過大；在推移的時候，支架的底座與推移框架的梁相互摩擦，使梁內(nèi)側(cè)磨損較大。這些問題都是該推移框架在使用過程中存在的不足，如何解決其不足之處，成為下一階段探索的主要問題。

3 第三階段的研制

通過觀察前兩個階段設(shè)計的產(chǎn)品在井下的使用情況，機電制修廠設(shè)計人員總結(jié)了產(chǎn)品在設(shè)計及使用過程中的不足，并及時改進，研發(fā)出了第三階段的“E型推移梁”（見圖6）。

如圖6所示，新設(shè)計出的E型推移梁保持了第二次設(shè)計時的框架結(jié)構(gòu)，在原有的基礎(chǔ)上，將三條梁長度由原來的1100mm延長為1400mm，使支架底座大范圍的處于梁與梁之間；梁與梁之間的間距由原來的1400mm變?yōu)?350mm，這樣使支架底座與梁之間的間隙更小，很好的限制了支架在移動的時候左右扭曲的現(xiàn)象；在每條梁的末端與支架底座接觸的地方，焊接上一塊厚20mm，長600mm，材質(zhì)為NM360的低合金中厚板，增加了該區(qū)域的耐磨性能，使支架底座與梁相對移動的過程中，減少對梁的磨損；由于推移框架在移動的時候，往往都是往前移動，左右兩邊的位移量很小，因此去掉了推移框架兩邊的滑靴結(jié)構(gòu)，只保留了前端的滑靴，簡化了推移框架的結(jié)構(gòu)。

該E型推移梁設(shè)計制造完成后，礦方人員與機修廠技術(shù)人員交流，提出了若干問題，想繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計該裝置。通過研究礦方提出的問題，機電制修廠技術(shù)人員對E型推移梁進行優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計出最終的產(chǎn)品，如圖7所示。

最終設(shè)計出的E型推移梁相對上次的設(shè)計的主要有以下三方面的改進：

（1）在E型推移梁的前端上面，打4個φ32的通孔，這四個孔與風動絞車的底座通過M30的螺栓相連接，使風動絞車安裝在E型推移梁上。如圖5所示，當被回撤的3號支架拉倒巷道口處時，巷道口處的絞車鋼絲繩完全收回，若要回撤4號支架，需要人工將鋼絲繩拉到被4號支架的位置，一個工作面短的有150m左右，長的有220m左右，若要人工不停的拖拉鋼絲繩，工作量大而繁重。E型推移梁上安裝的風動絞車正好可以彌補人工拉鋼絲繩的不足，當回撤3號支架時，將風動絞車的鋼絲繩同時掛在3號支架上，3號支架拉到巷道口時，將風動絞車的鋼絲繩與巷道口絞車的鋼絲繩相連接，通過風動絞車，將鋼絲繩拉回，這樣既降低了工人的勞動強度，又節(jié)省了時間，大大提高了工作效率。

（2）該E型推移梁增加了支架調(diào)偏裝置，若支架在拉移或者推移的過程中發(fā)生扭動偏移，可以通過該裝置微調(diào)支架，使支架移動路線回歸正常。該調(diào)偏裝置主要有調(diào)整千斤頂、十字頭（千斤頂與鏈條連接）、φ26*92圓環(huán)鏈及連接頭組成。該裝置安放在最外側(cè)兩條梁內(nèi)，千斤頂在梁內(nèi)，十字頭、鏈條與連接頭在梁外，各個部件通過銷軸連接。千斤頂為ZY3800/16/35掩護式液壓支架平衡千斤頂改制，圓環(huán)鏈為標準φ26*92-C圓環(huán)鏈（長度根據(jù)實際需要調(diào)整），連接頭為ZF3200支架拉后溜連接頭改制而成。將連接頭插入ZY3800支架底座的平板車運輸安裝孔中，旋轉(zhuǎn)連接頭，正好卡在底座的主筋板上，支架在移動過程中若發(fā)生扭動，通過調(diào)節(jié)千斤頂，拉動底座，使支架恢復正常移動。該裝置操作方便，不需要工人另外用千斤頂或者單體柱糾正軌跡，在支架移動的過程中就可以實現(xiàn)微調(diào)，減少了支架與E型推移梁之間的相互摩擦，降低了梁的磨損程度。

（3）在整個E型推移梁的上面焊接φ16的螺紋鋼，起到防滑的作用，保障了工人在工作時的安全，為工作面支架的回撤提供了安全保障。

4 結(jié)束語

E型推移梁經(jīng)過三個階段的研制，與2014年最終制作完成。該E型推移梁制作完成后已在陳四樓礦2513工作面（2014年）、24106工作面（2014年）、21401工作面（2015年）得到應用。通過在礦井生產(chǎn)中的應用得到以下結(jié)論：

（1）能實現(xiàn)兩臺掩護式液壓支架支護，提高了回撤的安全性。

（2）縮短回撤時間，優(yōu)化回撤方式提高了工效，每天多回撤4-6架，整個工作面支架回撤工期縮短3天左右。

（3）實現(xiàn)了雙掩護支架自移，避免人工搬運單體柱和π型梁，降低了工人的勞動強度。

（4）抬棚支護每班需4人配合作業(yè)，利用該裝置后，可減少2人，按照每天兩個班作業(yè)，回撤工作面16天工期，現(xiàn)只需投入2×2×16=64人工即可完成作業(yè)，減少64個人工，降低了人工的投入與開支。

（5）頻繁使用單體柱，乳化液投入很大，利用液壓支架做支護，液壓支架連接回液管，減少了乳化液的消耗，起到節(jié)能降耗的作用[3]。

因此，通過以上結(jié)論證明E型推移梁能實現(xiàn)綜采工作面液壓支架安全高效的回撤，提高礦井生產(chǎn)效益，對煤炭行業(yè)有著積極的影響[4]，可以在礦井生產(chǎn)中大力推廣應用。

參考文獻：

[1]黨鐵果.E型推移與磨架裝置在煤礦液壓支架拆除中的應用研究

[J].中州煤炭，2016（4）：103-105.

[2]趙巖，符如康，崔文祥，等.綜采工作面回撤掩護支架自移與磨架裝置的研究與應用[J].中州煤炭，2015（11）：100-102.

[3]崔文祥，符如康，王利偉，等.煤礦綜采工作面安全高效回撤裝備關(guān)鍵技術(shù)研究與應用[J].煤礦機械，2015，9（09）：91-92.

[4]黃輝.復雜條件下綜采面支架拆除工藝[J].中州煤炭，2014（1）：27-29.