煤礦自制起重機設計應用

杜 娟

（晉能控股煤業集團塔山煤礦，山西大同037031）

煤礦生產過程中大量機電設備需起重安裝，如風水管路、風機、采掘設備等，傳統設備主要采用人工或者吊鏈等進行起吊，施工時勞動作業強度高、效率低，而且在特殊地段如硐室、頂板等起重時安全系數低，很容易出現安全事故；隨著煤礦機械化水平提高，機械化起重設備也被井下投入使用，但是由于傳統起重設備體積大、運輸難度大且在特殊地段實用性差，無法被廣泛應用，所以大斗溝煤礦通過技術研究設計了一種便攜式起重設備，保證井下設備安全高效起重。

1 裝置結構組成

大斗溝煤礦設計的自制起重機主要由立柱回轉裝置、吊臂裝置、伸縮腿支撐機構、驅動裝置、移動裝置等部分組成，如圖1所示。

圖1 自制起重機整體結構示意圖

1.1 立柱回轉裝置結構

（1）立柱回轉裝置主要由立柱、轉柱、調節絲杠、改向輪、橫梁等部分組成，如圖2所示；其中改向輪共計三根，起吊鋼絲繩通過三個改向輪與起重電機進行固定。

圖2 立柱回轉機構結構示意圖

（2）轉柱與立柱滑動連接，轉柱上端安裝吊臂裝置，吊臂裝置與轉柱可實現360°旋轉；調節絲杠安裝在立柱兩側，通過調節絲杠可實現立柱偏角，最大偏角為20°。

（3）在立柱中部焊制一個橫梁，橫梁端頭通過拉鏈與吊臂一端連接，人工通過拉鏈實現人工起重，在橫梁端頭下方安裝一個配重塊保證橫梁受力平衡。

（4）立柱下端安裝一根φ215mm 鋼管，鋼管底端焊接一個平板，上部安裝一個厚度為50mm，直徑為100mm 的鋼板作為轉柱活動軸承支座，活動軸承與鋼板固定連接，軸承直徑為190mm。

1.2 吊臂裝置結構

吊臂裝置主要由改向輪、吊臂、鋼絲繩等部分組成，吊臂采用軋鋼焊制而成，長度為2.4m，寬度為0.15m，成弧形結構，吊臂中部采用環扣與轉柱頂部連接，吊臂一端與拉鏈連接，鋼絲繩通過吊臂、立柱與底部驅動裝置連接。

1.3 伸縮腿支撐機構

伸縮腿支撐機構安裝在平板端頭，每端安裝兩個支撐機構，支撐機構主要由伸縮旋轉梁、伸縮腿、支撐活動輪、絲杠、手柄等部分組成；在起重設備時通過旋轉伸縮梁，使每組伸縮腿成160°夾角布置，然后放下伸縮腿從而提高起重機穩定性。

1.4 驅動裝置結構

驅動裝置安裝在平板車上，驅動裝置主要由電機、減速機、絞車滾筒、閘閥等部分組成，由井下防爆絞車改裝而成；電機功率為20kW，減速機通過軸承與絞車滾筒連接，絞車滾筒上纏繞鋼絲繩，滾筒上安裝的閘閥可控制滾筒收放繩索的速度。

1.5 移動裝置

移動裝置主要由平板、萬向輪等部分組成，平板主要由長度為1.6m，寬度為0.8m，厚度為80mm 鋼板焊制而成，在平板四個角安裝萬向輪；平板中部底座、活動螺栓與立柱連接。

2 裝置工作原理

（1）井上下起吊設備、物料時先將起重機移動至指定位置，然后將起重機四個伸縮腿全部打開，并在伸縮腿下方安裝一塊長度及寬度為0.4m，厚度為50mm木板作為襯板，手動旋轉手柄使伸縮腿放下，使平板車抬起離地面高度為0.5m，然后分別微調四個支撐腿保證起重機處于水平狀態。

（2）起重機安裝完成后手動旋轉吊臂至起吊設備中心上方，然后對驅動裝置通電，人工開啟絞車下放鋼絲繩至設備處，若鋼絲繩下放位置與設備起吊位置存在偏差時，前移或退后起重機。

（3）設備捆綁后人工旋轉后通過再次開啟驅動裝置，打開絞車滾筒倒轉模式進行回收鋼絲繩實現設備起吊，當設備起吊高度達1.5m后停止繼續起吊，此時人工旋轉吊臂至設備安裝位置，在旋轉過程中通過拉鏈微調設備起吊高度，保證設備安全運轉。

（4）設備起吊完成后進行下一個設備起吊前需移動起重機，若采掘巷道內底板未進行硬化防止起重機陷底線，在移動路線上鋪設木板保證起重機平穩移動；在傾斜巷道移動時，可將起重鋼絲繩繩頭固定在頂板或巷幫位置，然后開啟絞車，絞車在收繩過程中帶動起重機自移。

3 裝置結構優缺點及實際應用分析

3.1 結構優缺點

（1）實用性強：大斗溝礦自制的起重機體積小、重梁小且移動方便，可適用于采掘工作面、硐室中實用性強，起重機在巷道中使用時巷道坡度控制在20°范圍內，斷面不得小于15m3。

（2）起重強度高：該自制起重機最大起重重量為750kg，可滿足井下小型設備、風水管路等起重需求，能夠小空間內進行設備起重作業，可作為煤礦井下巷道大批量、小噸位起吊安裝使用。

（3）靈活安全性高：與傳統起重機相比，該裝置安裝時采用四根伸縮腿進行支撐，解決了傳統起重機在傾斜或底板起伏不平巷道安裝時，因安裝不牢固導致起重設備、物料時出現傾倒事故等技術難題。

（4）便于操作維護：該裝置自動化水平高，通過電機以及絞車進行設備起重，整個安裝以及起吊過程僅需一人即可，大大降低了勞動作業強度，提高了井下設備起重作業效率。

（5）但是該裝置在實際應用時還存在一些問題，需進一步優化改進，主要表現在以下幾方面：①起重機在吊裝設備時采用單繩起吊方式，主要缺點表現在起重設備重量不易過大而且對于不規則設備起吊效果差；②由于立柱與底座之間采用活動螺栓連接，若長期在傾斜巷道起吊設備時立柱與底座之間受力不均很容易出現變形、斷裂現象。

3.2 實際應用效果分析

大斗溝煤礦電氣隊自制起重機在使用時移動便捷，故障率低且起重效率高，能夠對采掘工作面內鋼管、輸送帶、H架、溜槽等進行起吊；8201工作面為大斗溝首采工作面，于2021年3月14日回采結束，3月22日開始回撤，在回撤刮板輸送機時因輸送機溜槽數量多、重梁大，采用人工搬運勞動作業強度大且安全系數低，電氣隊于3 月24 日對工作面回撤投入使用自制起重機，通過現場應用效果來看，每節溜槽起重時間為10min，一人操作即可，與傳統人工搬運相比，作業人員減少了4 名，搬運時間減少了20min，刮板輸送機回撤時間縮短了1.5d。

4 結束語

大斗溝煤礦電氣隊設計的自制起重機，能夠滿足井下復雜作業環境下設備起吊工作，裝置結構簡單、自動化水平高、吊裝效率高且勞動作業強度低，起重機吊臂可進行360°旋轉，從而減少了起重機移動次數，縮短了安裝時間，同時起重機體積小、移動方便，在井下可被廣泛應用，還可用于橋梁、隧道、冶金、建材等領域中，應用領域廣。