大采高液壓支架裝載和卸載裝置研究與應用

孟萬祥

（陽泉煤業（集團）有限責任公司一礦， 山西 陽泉 045008）

引言

隨著煤炭開采集約化生產的提高，大采高綜采工藝成為煤礦高效生產的趨勢，陽泉礦區在陽煤一礦8310工作面試驗了首個大采高工作面，平均月產30萬t，取得了良好的效果。由于大采高工作面綜采設備的大功率、大噸位、大型化，造成設備的安裝拆除困難，費時耗力。為避免綜采設備頻繁的安裝拆除，該礦在三采區優化布置，根據銜接實際，在8310工作面結束后，綜采設備不上井，直接安裝到下一個8303工作面。由于在安裝期間液壓支架不是整體下井，是被解體成5個部分下井后再次組裝，因此，為確保8303工作面高效生產，經研究決定對液壓支架進行整體拆除，再運輸至新工作面，實現整體安裝。根據多年的生產經驗，該礦成功研制了高效的裝載和卸載裝置，實現了工作面液壓支架的高效搬遷。

1 工作面簡介

8310工作面地表位于石家山以東，彎進咀以南，北山梁以西，李家梁以北的山梁溝谷地帶。井下本工作面位于南條帶三采區東南部，東部為二采區采區邊界，南部為西大巷保護煤柱，西部為本采區采區大巷，北部為S8308回采工作面（未掘進）。對應上方為三礦3號煤72106回采工作面（已回采）、72108回采工作面（已回采）、72110回采工作面（已回采）。

8303工作面地表位于南坪梁以東，刺薊堰以南，三畝坡以西，窩窩咀以北的山梁溝谷地帶。本工作面位于南條帶三采區西北部，東部為本采區采區大巷，南部為S8304回采工作面（未掘進），西部為南北翼瓦斯聯絡巷，北部為S8301回采工作面（已回采）。對應上方為3號煤7103、7105回采工作面（已回采）。工作面傾斜長1 114 m，采長219 m。

2 裝卸裝置研制的必要性

大采高液壓支架裝載、卸載裝置對8310工作面50 t支架的拆除、運輸、安裝起到了至關重要的作用。按照常規拆架方法，對于50 t的支架，應拆解后逐件運到8303工作面，利用該裝置組裝完畢調試好才可使用。在工作面進行支架的拆解與組裝不僅工程難度大，而且浪費時間，影響工作面的安裝進度，且有一定的安全隱患。

而大采高支架裝載、卸載裝置在支架拆除，運輸，安裝過程中的作用是可以將50 t的支架裝運到下架板車上，減少支架的拆解時間與吊裝作業，減小工人的勞動強度。

3 支架裝載、卸載裝置結構及其計算

3.1 動力機構

動力機構選用JH-30回柱絞車，電機功率45 kW，最大牽引力300 kN，選用直徑30 mm鋼絲繩牽引支架，鋼絲繩最大破斷力為500 kN，符合安全標準要求，動力機構的主要作用是將46 t支架通過支架裝載、卸載裝置安全的牽引到100 t下架板車上。

引力計算公式為：

式中：M為最大牽引質量，取46 000 kg；M0為100 t上、下架板車質量，取10 000 kg；β為上、下架最大坡度，取8°；μ為鋼絲繩阻力系數，取0.25；q為單位長度鋼絲繩的重量，取2.43 kg/m；L為運輸距離,取150 m；g為重力加速度，取9.8 N/kg。

將數值代入公式得：F=187 315 N≈187 kN＜300 kN，滿足安全標準要求。

3.2 執行機構

執行機構的主要作用是通過JH-30回柱絞車的牽引將支架從工作面地表運輸到執行機構上，通過執行機構機架運輸到100 t下架板車上，起到運輸通道的作用。原計劃在執行機架上涂抹上固體潤滑劑可減少10倍的摩擦系數，由于動力機構拉力滿足運輸要求所以暫不考慮加固體潤滑劑。

3.3 運輸機構

運輸機構由下架板車與運輸系統組成，主要作用是通過運輸系統與大巷軌道連接，將100 t下架板車運輸到大巷軌道上，由電機車將支架整體運輸到所需安裝工作面。

4 支架裝載卸載裝置應用效果

8310大采高支架裝載、卸載裝置可以減少支架拆解、安裝時間，為工作面的安裝節省了大量的時間，130架支架拆解和組裝15 d計算（不算運輸時間）工作面每天出煤1.2萬t計算，該裝置為該礦節省15 d時間，可多出18萬t煤，價值7 200萬元，因此該裝置使用具有巨大的經濟效益。

該礦的大采高支架裝載、卸載裝置不但可以安全、快速、有效的將支架運到下架板車上，還可以快速有效的將支架從下架板車上安全的卸到指定位置，不但加快了工作面的安裝進度，還減少了工人的勞動強度，減少了不安全因素，降低了事故率。綜上所述，拆架裝置可以高效安全的實現50 t以上大噸位支架的拆除、運輸和安裝，具有很大的安全效益和經濟效益。

5 支架裝載卸載裝置改進情況

1）重型板車共有8個車輪，由于前后4個輪沒有輪廓，在支架運輸過程中在巷道變坡點處（尤其是坡底變坡點），常常架空中部4個車輪容易發生落道現象，后將其前后4個無輪廓的車輪拆除，有效避免了落道現象。

2）該礦自己設計的裝架平臺，由于前期沒有考慮到板車兩邊的橫梁，裝車時板車兩邊的橫梁與平臺坑中的橫梁卡住，使重型板車不能牽引到位，后組織人員對裝車坑中的平臺橫梁進行切割后解決了此問題。

6 結語

陽煤一礦通過成功研制大采高液壓支架裝載、卸載裝置，實現了大采高液壓支架的整體裝載、運輸和卸載，避免了原工藝下液壓支架需要拆卸解體后才能運輸的弊端，也解決了再次安裝時耗時耗力的弊端，實現了安裝效率的極大提升，也大大減輕了員工的勞動強度，降低了安全事故率，創造了良好的經濟效益。