煤礦井下液壓支架快速拆裝技術(shù)的優(yōu)化研究

郝劍云

（陽煤集團(tuán)壽陽開元礦業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 壽陽 045400）

引言

液壓支架是以液壓為動力實(shí)現(xiàn)升降、前移等運(yùn)動，進(jìn)行煤礦井下巷道頂板支護(hù)的設(shè)備，是煤礦綜合機(jī)械化開采的核心之一，其支護(hù)作業(yè)的穩(wěn)定性和可靠性直接決定了煤礦井下綜采作業(yè)的安全性。隨著煤礦井下機(jī)械化作業(yè)程度的不斷提升，綜采面上的綜采作業(yè)效率不斷提高，對井下巷道掘進(jìn)、煤炭運(yùn)輸、液壓支架支護(hù)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(zhuǎn)運(yùn)、安裝時多采用人工絞車牽引、逐件拆卸的方式，人工勞動強(qiáng)度極大、安全性差，不僅影響了井下綜采作業(yè)的效率，而且也給生產(chǎn)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(shù)，利用多硐室協(xié)調(diào)作業(yè)的方式實(shí)現(xiàn)液壓支架井下拆除、轉(zhuǎn)運(yùn)、組裝的流水線式作業(yè)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明，優(yōu)化后的液壓支架快速拆裝方案能夠?qū)⒅Ъ艿牟鹧b效率提升40%以上，作業(yè)人員降低1/3，且極大地降低了作業(yè)時的勞動強(qiáng)度，對提升煤礦井下綜采作業(yè)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(yùn)輸巷和回風(fēng)巷之間設(shè)置一個具有較大空間的分解硐室，硐室內(nèi)采用螺紋錨桿進(jìn)行快速臨時頂板支護(hù)，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(jìn)行排布，在硐室靠近采空區(qū)域的一側(cè)應(yīng)增加錨桿的數(shù)量，確保在礦壓波動下的支護(hù)穩(wěn)定性，同時在硐室內(nèi)的支護(hù)應(yīng)采用臨時支護(hù)方案，各個鏈接區(qū)域采用快速螺紋接頭進(jìn)行旋緊，能夠?qū)㈨鲜业闹ёo(hù)效率提升30%以上，且能夠有效地降低支護(hù)左右的成本和支護(hù)作業(yè)的費(fèi)用。組裝硐室主要用于對液壓支架進(jìn)行組裝和調(diào)試，根據(jù)實(shí)際支護(hù)需求，通常將組裝硐室設(shè)置在需要支護(hù)的巷道回風(fēng)巷的安裝切眼位置，對組裝硐室的支護(hù)采用和分解硐室相同的螺紋錨桿快速臨時支護(hù)方案，同時在作業(yè)區(qū)域上方頂板設(shè)置鋼網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，所用鋼網(wǎng)的網(wǎng)格應(yīng)不大于30 mm×30 mm，鋼護(hù)網(wǎng)布置時采用三層護(hù)網(wǎng)布置結(jié)構(gòu)，三個護(hù)網(wǎng)采用一定的錯位，加強(qiáng)對碎石的防護(hù)效果，避免碎石掉落傷害到作業(yè)人員[1]。硐室設(shè)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(hù)梁三個部分，然后將三部分分別轉(zhuǎn)移到安裝硐室內(nèi)，在硐室內(nèi)將三部分在依次組裝、調(diào)整，完成后進(jìn)行正常的支護(hù)作業(yè)，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(shù)方案

首先在要撤架的液壓支架的前端設(shè)置1 號和2號液壓支架形成一個回撤的掩護(hù)通道，避免回撤時頂板區(qū)域的垮塌，確保回撤的安全性。假設(shè)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(tǒng)，將其更改為單架供液結(jié)構(gòu)，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(nèi)。將液壓支架定位好并采用固定銷結(jié)座對四周進(jìn)行固定，防止在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)滑移，控制回撤平臺旋轉(zhuǎn)60°然后采用絞車牽引，繼續(xù)將液壓支架進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，直到達(dá)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(wěn)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?yán)氲交仫L(fēng)巷內(nèi)的硐室里。在硐室內(nèi)對液壓支架進(jìn)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(jī)械先將支架的頂梁取下放置到轉(zhuǎn)運(yùn)平板車內(nèi)，再依次將掩護(hù)梁和底座取下并放置到轉(zhuǎn)運(yùn)平板車上，轉(zhuǎn)移到安裝硐室內(nèi)，各零部件在拆卸的過程中可對零件進(jìn)行編號，避免零件的丟失，同時便于后面的組裝作業(yè)，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(shù)方案

在安裝硐室內(nèi)對液壓支架進(jìn)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(hù)梁、頂梁進(jìn)行組裝，在組裝的過程中可以依據(jù)拆卸時對各零部件的編號進(jìn)行，然后將組裝好的支架轉(zhuǎn)運(yùn)到支護(hù)作業(yè)區(qū)，利用液壓裝車裝置和尾向絞車將支架從平板車上轉(zhuǎn)移到支架安裝叉車上，在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中應(yīng)特別注意液壓支架的平穩(wěn)性，必要時需對支架進(jìn)行配平作業(yè)，確保在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)翻車事故，然后與叉車進(jìn)行鎖緊，取走平板車[4]。將主絞車和安裝叉車通過預(yù)設(shè)的連接銷孔進(jìn)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(hù)位置后，控制安裝叉車上的緩沖支架伸出，在副絞車的協(xié)助下將支架放置到煤礦井下巷道的安裝點(diǎn)上，然后依次進(jìn)行升架和支護(hù)作業(yè)，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(yè)流程分析可知，優(yōu)化后的液壓支架快速拆裝技術(shù)，大量地采用了液壓絞車、運(yùn)輸平板車、安裝叉車等機(jī)械化設(shè)備，在拆卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、組裝的過程中均通過這幾類機(jī)械設(shè)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(zhuǎn)運(yùn)過程中的穩(wěn)定性和效率，雖然設(shè)置分解硐室和安裝硐室增加了一定的工作量，但實(shí)際上這兩個硐室均可以在綜采作業(yè)期間進(jìn)行設(shè)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(yè)過程中放頂煤作業(yè)時的爆破工序，實(shí)現(xiàn)快速設(shè)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(jìn)行，極大地提升了支架的拆裝效率和安全性，根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計，在相同巷道內(nèi)拆卸、組裝一個支架，采用新的技術(shù)方案能夠?qū)⒅Ъ艿牟鹧b效率提升40%以上，作業(yè)人員降低1/3，且極大地降低了作業(yè)時的勞動強(qiáng)度，對提升煤礦井下綜采作業(yè)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(jié)論

1）在井下分別設(shè)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(shí)現(xiàn)機(jī)械化和半自動化，實(shí)現(xiàn)井下拆除、轉(zhuǎn)運(yùn)、組裝的流水線式作業(yè)。

2）液壓支架的拆卸和組裝均在硐室內(nèi)進(jìn)行，在各類機(jī)械設(shè)備的配合下技術(shù)方案能夠?qū)⒅Ъ艿牟鹧b效率提升40%以上，作業(yè)人員降低1/3，且極大地降低了作業(yè)時的勞動強(qiáng)度，對提升煤礦井下綜采作業(yè)效率和安全性具有極大的意義。