煤礦支架搬運(yùn)車作業(yè)效率影響因素分析

鄭 勇，李彥輝，謝靖波

(1.遼寧煤機(jī)裝備制造(集團(tuán))有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110122；2.遼寧能源煤電產(chǎn)業(yè)股份有限公司，遼寧 沈陽 110122)

0 引言

煤礦井下無軌膠輪車，可實(shí)現(xiàn)物料一次裝載后從井口至工作面或工作面至井口的直達(dá)運(yùn)輸，憑借其“點(diǎn)對點(diǎn)”的作業(yè)優(yōu)勢，越來越多地被應(yīng)用于煤礦井下輔助運(yùn)輸作業(yè)中。綜采工作面快速搬家倒面的無軌膠輪車主要包括框架式支架搬運(yùn)車及鏟板式支架搬運(yùn)車兩大系列(以下簡稱“支架搬運(yùn)車”)，主要用來完成煤礦井下采煤機(jī)、液壓支架、刮板運(yùn)輸機(jī)以及膠帶機(jī)、破碎機(jī)等7大系列綜采設(shè)備的快速搬運(yùn)工作[1-3]。相比于傳統(tǒng)搬家倒面方式，無軌膠輪車快速搬家倒面方式，在搬運(yùn)工藝上克服了設(shè)備拆解、轉(zhuǎn)載、組裝等多個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的自動(dòng)裝卸連續(xù)運(yùn)輸，保證了搬家倒面作業(yè)的高效性[4-6]。但這種工藝的高效性是有條件的，它必須以使用性能較為理想的支架搬運(yùn)車以及良好的礦井運(yùn)輸條件為基礎(chǔ)，才能得以實(shí)現(xiàn)。因此，如何通過改善支架搬運(yùn)車性能及井下運(yùn)輸條件來提高支架搬運(yùn)車的作業(yè)效率，是保證搬家倒面作業(yè)高效性的關(guān)鍵所在。

1 支架搬運(yùn)車使用現(xiàn)狀

以沈陽焦煤股份有效公司某礦工作面為例，其工作面采煤機(jī)重120 t，液壓支架45 t/臺(tái)，共160臺(tái)，刮板運(yùn)輸機(jī)總重700 t(其中中部槽4 t/節(jié))，皮帶機(jī)、破碎機(jī)等其它設(shè)備總重約1 000 t，綜采設(shè)備總重接近1萬t。采用傳統(tǒng)方式搬家倒面時(shí)，搬家周期耗時(shí)35～50 d(單班需100多人)才能完成；采用無軌膠輪快速搬家倒面方式時(shí)，配套4臺(tái)框架式支架搬運(yùn)車及2臺(tái)鏟板式支架搬運(yùn)車，搬家周期耗時(shí)20 d左右(單班需50多人)即可完成，搬家時(shí)間縮短50%左右；倘若除去支架搬運(yùn)車因不確定因素而導(dǎo)致的車輛停機(jī)維修時(shí)間，搬家周期耗時(shí)10 d即可完成，搬家時(shí)間將縮短75%左右。

2 作業(yè)效率影響因素

影響支架搬運(yùn)車作業(yè)效率的不確定因素包括車輛自身因素、人為管理因素以及使用環(huán)境因素等方面[7-9]，在這些方面著手進(jìn)行分析研究，對于提高支架搬運(yùn)車的作業(yè)效率有著重要意義。

2.1 支架搬運(yùn)車自身因素

同路面工程車輛一樣，支架搬運(yùn)車具有2個(gè)最基本的特征：行駛特征及作業(yè)特征，用于滿足車輛的運(yùn)輸功能與裝卸功能，其中，車輛的裝卸功能通過其工作機(jī)構(gòu)來完成[10-12]。工作機(jī)構(gòu)是支架搬運(yùn)車最重要的組成部分，用來實(shí)現(xiàn)車輛所載設(shè)備的快速裝卸，工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理性是保證支架搬運(yùn)車作業(yè)高效的關(guān)鍵因素。

框架式支架搬運(yùn)車主要用來拖運(yùn)支架，如圖1所示，其工作機(jī)構(gòu)是基于U形框架的鏈輪提升式(或托板升降式)支架裝載機(jī)構(gòu)。鏈輪提升式機(jī)構(gòu)是利用4個(gè)吊鉤鉤住支架起吊環(huán)，通過操作提升鏈輪動(dòng)作實(shí)現(xiàn)支架的提升裝載。倘若U形框架內(nèi)寬設(shè)計(jì)較窄，待支架進(jìn)入框架時(shí)，支架兩側(cè)剩余空間較小，增加了工人的掛鉤難度，影響了支架的裝卸速度；另外，倘若提升鏈輪的離地高度設(shè)計(jì)較高，待支架進(jìn)入框架時(shí)，壞損支架的側(cè)護(hù)板處于張開狀態(tài)，張開的側(cè)護(hù)板極易與提升鏈輪發(fā)生碰撞，阻礙支架進(jìn)入框架，同樣影響了支架的裝載速度。托板升降式機(jī)構(gòu)的裝卸架原理是在裝架時(shí)落下托板，利用牽引裝置將支架牽引至框架內(nèi)，卸架時(shí)利用推移裝置將支架推出框架，以此實(shí)現(xiàn)支架的裝卸。倘若在使用過程中，托板滾輪卡滯，加之牽引裝置繩力設(shè)計(jì)有限，則會(huì)導(dǎo)致裝架困難；倘若推移裝置推出時(shí)，其導(dǎo)向套筒發(fā)生變形別卡，則會(huì)導(dǎo)致卸架困難，進(jìn)而影響了支架搬運(yùn)車的作業(yè)效率。

圖1 框架式支架搬運(yùn)車工作機(jī)構(gòu)Fig.1 Working mechanism of framed support carrier

2.2 支架搬運(yùn)車管理因素

2.2.1 支架搬運(yùn)車日常保養(yǎng)

支架搬運(yùn)車的使用可靠性是車輛高效作業(yè)的基礎(chǔ)。與路面工程車輛不同，支架搬運(yùn)車長時(shí)間運(yùn)行于道路坑洼不平、空氣流通較差、粉塵污染嚴(yán)重的井下環(huán)境中，受震動(dòng)、沖擊以及環(huán)境的影響，車輛各系統(tǒng)、部件和機(jī)構(gòu)會(huì)在較短時(shí)期內(nèi)逐漸出現(xiàn)不同程度的機(jī)能損傷、磨損消耗及自然松動(dòng)。隨著車輛作業(yè)時(shí)間的增加，其車況逐漸變差，若不定期對車輛進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，必然會(huì)使車輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性下降，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致車輛停機(jī)，直接影響了車輛的作業(yè)效率。按支架搬運(yùn)車的檢修及維護(hù)保養(yǎng)說明，在采取必要安全措施的前提下，需對車輛的防爆柴油機(jī)系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向鉸接區(qū)域等進(jìn)行日常檢修保養(yǎng)，保證各系統(tǒng)可靠運(yùn)行。通常支架搬運(yùn)車會(huì)設(shè)置每班或每天、每50 h或每周、每250 h或每月、每500 h或每3個(gè)月、每1 000 h或每6個(gè)月、每2 000 h或每12個(gè)月、每3 000 h或每18個(gè)月、每8 000 h或每3年的保養(yǎng)規(guī)則和內(nèi)容，來提示用戶維保車輛。其中，尤其以每班或每天的維保內(nèi)容對于車輛的使用可靠性影響最大，每班或每天需保養(yǎng)的內(nèi)容見表1。

表1 支架搬運(yùn)車每班或每天維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容

2.2.2 支架搬運(yùn)車合理使用

支架搬運(yùn)車分鏟板式車輛和框架式車輛2大類。不同的工作機(jī)構(gòu)賦予了車輛不同的功能作用，鏟板車屬于前端承載式車輛，其工作機(jī)構(gòu)是前端鏟板，主要用來在工作面擺放支架及長距離運(yùn)輸采煤機(jī)等長件、大件或異形件，框架車屬于拖運(yùn)式車輛，其工作機(jī)構(gòu)是后部U形框架，主要用來長距離拖運(yùn)支架。煤礦井下綜采工作面液壓支架數(shù)量較多，因此煤礦框架車的配套數(shù)量要多于鏟板車。一些煤礦忽略了不同功能車輛專用作業(yè)的重要性，有時(shí)直接利用鏟板車一次性完成支架的運(yùn)輸及擺放工作，表面來看增加了車輛的利用率，實(shí)則由于鏟板車搬運(yùn)支架時(shí)的極其不穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響了整個(gè)綜采工作面的安撤效率。因此，各煤礦或搬家公司應(yīng)合理配套車輛種類及數(shù)量，充分利用車輛的專用性，以提高其作業(yè)效率。

2.3 支架搬運(yùn)車環(huán)境因素

井下綜采工作面安裝或回撤時(shí)，支架搬運(yùn)車運(yùn)輸路線的優(yōu)劣也是影響車輛作業(yè)效率的因素之一。在運(yùn)輸設(shè)備前，必須安排專人對運(yùn)輸路線進(jìn)行全面檢查，及時(shí)整理清除巷道內(nèi)物件、設(shè)備等雜物，保證合適的巷道寬度和高度，避免巷道尺寸空間不夠而影響車輛的正常作業(yè)。對于頂板淋水路面要進(jìn)行排水控制處理，對于松軟底板路面要進(jìn)行排渣清理，并鋪墊干拌料石。

另外，煤礦綜采工作面日常生產(chǎn)期間，工作面順槽路面通常采用三合土整體鋪墊，由于礦壓原因，路面往往底鼓嚴(yán)重，工作面安撤時(shí)，需對路面進(jìn)行維修，并鋪墊料石，使得巷道底鼓量不得大于3 m×0.5 m×0.3 m；對于運(yùn)輸路線泥濘路段，需采取鋪墊鐵蓖子處理，保證巷道內(nèi)淤泥、積水長度不得超過1 m，深度不得超過0.1 m，以保證重型車輛的可靠、高效運(yùn)行。

3 結(jié)語

無軌膠輪車快速搬家倒面方式，能夠克服傳統(tǒng)搬家方式設(shè)備裝卸過程復(fù)雜、轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)較多的特點(diǎn)，很大程度上提高了綜采工作面搬家倒面的效率，但這種高效需要支架搬運(yùn)車具備較為理想的運(yùn)行條件。從車輛自身、人為管理及使用環(huán)境等方面分析了影響支架搬運(yùn)車作業(yè)效率的因素，介紹了車輛自身設(shè)計(jì)的合理性、日常保養(yǎng)的習(xí)慣性、配套作業(yè)的專用性及運(yùn)輸路線的維保等內(nèi)容的重要性，可以為如何保證支架搬運(yùn)車的作業(yè)高效性提供一些參考。