新型液壓支架快速撤除機械手的實踐應用研究

沈品品

（兗煤礦業工程有限公司，山東 濟寧 273500）

采煤工作面回采結束后，液壓支架撤除是耗時長、危險系數最大的工程。液壓支架回收速度過慢會直接影響封面時間，增加施工人員勞動強度和受傷幾率，更嚴重會直接增加工作面自然發火幾率，發生瓦斯爆炸等安全事故，給煤礦造成重大的經濟損失和人員傷亡。近年來隨著鮑店煤礦采掘機械化程度的提高，對綜采工作面接續時間的要求越來越短。從鮑店煤礦的實踐來看，其井下綜采工作面設備搬移時間過長嚴重影響其開采效率。鮑店煤礦以往液壓支架拆除過程如下：采用液壓單體配合絞車牽引轉向，需要多人在待拆除支架附近手工操作，工序復雜，安全威脅大。施工過程中，多次發生過斷繩、脫鉤等安全事故。因撤除時間過長，工作面采空區發生過遺煤自燃安全事故。為解決這類安全問題，鮑店煤礦從2017年開始與南京石誠井巷裝備公司合作，研發一種可以應用于液壓支架撤除的機械手，該設備是理想的液壓支架撤除專用設備，同時還可以解決支架抽出和調向的問題[1-5]。

1 項目概況

兗礦集團鮑店煤礦是我國自行設計施工的大型現代化礦井，核定年生產能力640萬t/a，采掘機械化程度達到100%。6311-2工作面位于六采區南部，是六采區3煤層第十二個區段二分層工作面。工作面煤層標高-396～ -445 m，工作面長度201～217.5 m，走向長度1300～1322 m，工作面最小凈高為2.3 m。6311-2工作面共有102架ZY6800/19.5/40型液壓支架需要撤除，架重22.8 t，支撐高度1.95～4 m。

2 新型液壓支架撤除機械手的設計

2.1 結構分析

基于以上問題，設計一種用于液壓支架撤除使用的機械手，其結構如圖1所示。該機械手主要由擺臂、回轉座、基座、回轉千斤頂、提升千斤、頂橫梁等部件構成，動力源采用原有乳化液泵站。在進行撤架作業時，該機械手利用油缸完成擺臂轉向，等擺臂轉向至待撤支架一側后，擺臂前端通過鏈條與支架連接，將支架下降，控制手柄將擺臂向煤壁一側擺動，牽引待撤支架抽出并調向，到達預定位置后，采用絞車將已撤出支架拖運裝車。

圖1 新型液壓支架撤除機械手結構示意圖

該裝置將三（四）個掩護支架連為一體，利用支架自身拉移機構實現掩護架順序自移，工作面內實現了多組工序作業，加快了工作面回撤速度。

2.2 工藝流程

2.2.1 拉移掩護架過程

（1）將掩護支架前梁上方使用工字鋼加強支護，并在工字鋼靠老空側一端支設單體支柱。

（2）推出推移橫梁，首先拉移靠老空側掩護支架，并將另外兩（三）組掩護的掩護架拉移千斤頂完全推出，閉鎖，防止拉移靠老空側掩護架時，推移橫梁后退。

（3）降靠老空側掩護架，使之脫離支護受力狀態，然后操作掩護支架通過自拉自的方式將其拉到位，升實。

（4）然后再拉移中間掩護支架，最后拉移靠面側掩護支架，完成一個循環過程。連續拉移兩個循環，使掩護支架前梁到待撤支架側護板間距在200～300 mm之間。

2.2.2 拉移待撤支架

（1）伸出待撤支架推移連桿，將待撤支架推移連桿與機械手相連，操作待撤支架拉移機構，將待撤支架向前拉移800 mm左右。

（2）伸出待撤支架推移連桿，同時操作機械手旋轉調節千斤頂。再次操作待撤支架拉移機構，將待撤支架向前拉移800 mm左右。

（3）解開待撤支架與機械手之間連接，使用回柱絞車將支架實現最后轉向，并將待撤支架拉出調整拖運裝車。

3 效果分析

應用新型液壓支架撤除機械手及其配套工藝后，6311-2工作面液壓支架設備的撤除工作非常順利，撤除效率大大提高，為企業創造了較好的安全經濟效益。主要如下：

（1）作業安全性高。在綜采工作面進行液壓支架撤除時，利用原乳化液泵站作為動力源，安全性提高；撤架全過程通過手柄進行遠程遙控進行，有效消除以往鋼絲繩拉斷傷人等安全隱患。

（ 2）提升工作效率。以往撤除一架需用時60～80 min，該新型液壓支架撤除機械手使用后，減少待收支架等待上絞車鉤頭時間，每架可節省摘掛鉤頭時間約20 min，即每班可節省時間2 h，該作業的平均撤除效率提高65%左右，有效提高撤架效率。

（ 3）減輕工人勞動強度。整個工作面上不再使用鐵滑車，有效減小了勞動強度；另外作業人員無需進行拉繩、摘掛滑車、倒換鉤頭等操作，大大減輕工人勞動強度。

（4） 工作面撤除速度大幅度提高。以往工作面撤除液壓支架在頂板壓力比較大，支護強度難時，回收效率低。新型液壓支架回撤機械手應用后每班回收液壓支架達4～6臺，工作效率大幅度提高。因掩護架增多，撤除時單體、半圓木挪移支護工作量減少；機械手可以自移和自牽支架，可減少工時；工作面少支護近500次單體，節省半圓木300棵，省工近300個，提高工效。

4 總結

針對煤礦綜采工作面液壓支架的撤除設計了一種新型快速撤除機械手，掩護支架配合機械手快速撤出支架工藝解決了以往絞車牽引和單體協同操作的危險性，有效提高工作速度，縮短撤出工期，減少了自然發火的威脅，節約了工作面撤除生產成本。該工藝利用掩護式液壓支架作為支撐點，機械手利用液壓作為動力，機械手結構簡單，安裝容易，工作面具備動力源，掩護支架即工作面液壓支架。該設備在鮑店煤礦6311-2工作面進行了實踐應用，效果理想。該設備具有很好的應用推廣前景。