煤礦井下液壓支架快速拆裝技術的優化研究

郝劍云

（陽煤集團壽陽開元礦業有限責任公司， 山西 壽陽 045400）

引言

液壓支架是以液壓為動力實現升降、前移等運動，進行煤礦井下巷道頂板支護的設備，是煤礦綜合機械化開采的核心之一，其支護作業的穩定性和可靠性直接決定了煤礦井下綜采作業的安全性。隨著煤礦井下機械化作業程度的不斷提升，綜采面上的綜采作業效率不斷提高，對井下巷道掘進、煤炭運輸、液壓支架支護等提出了更高的要求，由于煤礦井下巷道狹小，液壓支架在拆卸、轉運、安裝時多采用人工絞車牽引、逐件拆卸的方式，人工勞動強度極大、安全性差，不僅影響了井下綜采作業的效率，而且也給生產帶來了極大的安全隱患。本文提出了一種新的煤礦井下液壓支架快速拆裝技術，利用多硐室協調作業的方式實現液壓支架井下拆除、轉運、組裝的流水線式作業，根據實際應用表明，優化后的液壓支架快速拆裝方案能夠將支架的拆裝效率提升40%以上，作業人員降低1/3，且極大地降低了作業時的勞動強度，對提升煤礦井下綜采作業效率和安全性具有極大的意義。

1 液壓支架拆卸及組裝硐室的建立

為了便于液壓支架的拆卸及組裝，在支架旁邊的運輸巷和回風巷之間設置一個具有較大空間的分解硐室，硐室內采用螺紋錨桿進行快速臨時頂板支護，螺紋錨桿之間距離為1 000 mm，螺紋錨桿布置時可呈三橫一豎的方式進行排布，在硐室靠近采空區域的一側應增加錨桿的數量，確保在礦壓波動下的支護穩定性，同時在硐室內的支護應采用臨時支護方案，各個鏈接區域采用快速螺紋接頭進行旋緊，能夠將硐室的支護效率提升30%以上，且能夠有效地降低支護左右的成本和支護作業的費用。組裝硐室主要用于對液壓支架進行組裝和調試，根據實際支護需求，通常將組裝硐室設置在需要支護的巷道回風巷的安裝切眼位置，對組裝硐室的支護采用和分解硐室相同的螺紋錨桿快速臨時支護方案，同時在作業區域上方頂板設置鋼網進行防護，所用鋼網的網格應不大于30 mm×30 mm，鋼護網布置時采用三層護網布置結構，三個護網采用一定的錯位，加強對碎石的防護效果，避免碎石掉落傷害到作業人員[1]。硐室設置完成后，首先在分解硐室將液壓支架分解為底座、頂梁和掩護梁三個部分，然后將三部分分別轉移到安裝硐室內，在硐室內將三部分在依次組裝、調整，完成后進行正常的支護作業，液壓支架井下分解和組裝硐室的分布如圖1 所示。

圖1 煤礦井下液壓支架分解、組裝硐室示意圖

2 液壓支架拆卸技術方案

首先在要撤架的液壓支架的前端設置1 號和2號液壓支架形成一個回撤的掩護通道，避免回撤時頂板區域的垮塌，確保回撤的安全性。假設要拆除的為3 號液壓支架，則首先將支架回撤平臺的牽引臂和支架的底座相連接，操作液壓支架的控制系統，將其更改為單架供液結構，控制液壓支架的立柱緩緩下移，使液壓支架的兩個支柱下降250 mm，支柱下降完成并找平后，在兩個回撤液壓支架的配合作用下，操作液壓支架的牽引臂和推溜缸將3 號液壓支架緩緩送入液壓支架回撤平臺內。將液壓支架定位好并采用固定銷結座對四周進行固定，防止在運轉過程中出現滑移，控制回撤平臺旋轉60°然后采用絞車牽引，繼續將液壓支架進行旋轉，直到達到便于移動的位置[2]。然后用主絞車將液壓支架的回撤叉車放置到位，并鎖定液壓支架的回撤平臺，保持液壓支架回車平臺的穩定性，控制副絞車和3 號液壓支架的推溜缸共同將3 號支架引入到回撤叉車處，最后再利用主絞車將裝有液壓支架的叉車拉入到回風巷內的硐室里。在硐室內對液壓支架進行拆卸時，首先將液壓支架上的各類連接管路和配線拆下，然后利用起重機械先將支架的頂梁取下放置到轉運平板車內，再依次將掩護梁和底座取下并放置到轉運平板車上，轉移到安裝硐室內，各零部件在拆卸的過程中可對零件進行編號，避免零件的丟失，同時便于后面的組裝作業，液壓支架的拆卸流程如圖2 所示[3]。

圖2 液壓支架的拆卸流程

3 液壓支架組裝技術方案

在安裝硐室內對液壓支架進行組裝時，采用了橫向放置組裝的方案，首先按照正常的組裝流程，采用液壓吊車依次將掩護梁、頂梁進行組裝，在組裝的過程中可以依據拆卸時對各零部件的編號進行，然后將組裝好的支架轉運到支護作業區，利用液壓裝車裝置和尾向絞車將支架從平板車上轉移到支架安裝叉車上，在轉運過程中應特別注意液壓支架的平穩性，必要時需對支架進行配平作業，確保在轉運過程中的穩定性，避免出現翻車事故，然后與叉車進行鎖緊，取走平板車[4]。將主絞車和安裝叉車通過預設的連接銷孔進行連接，將副絞車的鋼絲繩連接到液壓支架的重心位置，以不大于2 m/s 的速度將液壓支架牽引到支護位置后，控制安裝叉車上的緩沖支架伸出，在副絞車的協助下將支架放置到煤礦井下巷道的安裝點上，然后依次進行升架和支護作業，該方案下的液壓支架安裝流程如圖3 所示[5]。

通過對液壓支架在拆卸和安裝過程中的作業流程分析可知，優化后的液壓支架快速拆裝技術，大量地采用了液壓絞車、運輸平板車、安裝叉車等機械化設備，在拆卸、轉運、組裝的過程中均通過這幾類機械設備的相互配合來確保支架拆卸和組裝的效率和安全性，不僅極大地降低了對人員的需求，而且顯著地提升了在轉運過程中的穩定性和效率，雖然設置分解硐室和安裝硐室增加了一定的工作量，但實際上這兩個硐室均可以在綜采作業期間進行設置，無需額外占用液壓支架的分解和組裝時間，而且硐室還可以利用在綜采作業過程中放頂煤作業時的爆破工序，實現快速設置硐室，而且由于硐室的作用，液壓支架的拆卸和組裝均通過液壓吊車來進行，極大地提升了支架的拆裝效率和安全性，根據實際統計，在相同巷道內拆卸、組裝一個支架，采用新的技術方案能夠將支架的拆裝效率提升40%以上，作業人員降低1/3，且極大地降低了作業時的勞動強度，對提升煤礦井下綜采作業效率和安全性具有極大的意義。

圖3 新方案下液壓支架的安裝流程示意圖

4 結論

1）在井下分別設置分解硐室和安裝硐室，能夠使井下液壓支架的拆卸、組裝實現機械化和半自動化，實現井下拆除、轉運、組裝的流水線式作業。

2）液壓支架的拆卸和組裝均在硐室內進行，在各類機械設備的配合下技術方案能夠將支架的拆裝效率提升40%以上，作業人員降低1/3，且極大地降低了作業時的勞動強度，對提升煤礦井下綜采作業效率和安全性具有極大的意義。