风动起吊装置安装大采高工作面综采设备

刘 铭

0 引言

老矿井的建井方式和开拓布署限制了井下现代化辅助运输装备的使用，尤其是制约了大型重载综采设备的生产准备安装和回采结束时的拆卸搬家。目前，国内矿井综采设备的组装（拆卸）大多使用人工配合机械（手动吊链、回柱绞车等）的方法，劳动强度大，效率低，安全程度也比较差，各矿都在积极寻求和探索既符合国情、适用煤矿特点，又能安全、省力、高效的技术途径和方法。本文以大同煤矿集团公司晋华宫矿和忻州窑矿大采高工作面综采设备的安装实践，介绍使用JDN-PROFI 风动起吊装置对大型重载液压支架进行快速安装的方法和良好的使用效果。

1 风动起吊装置安装液压支架的方法

1.1 现场环境及综采设备技术参数

大同煤矿集团公司晋华宫矿和忻州窑矿大采高综采工作面采用ZZ13000 型支架，支架总重46 t，巷道宽4 m，高4.5 m。由于矿井传统运输能力及巷道限制，支架只能采用井上拆解，分解成3 平板车进行运输和井下组装方式进行稳装，工作量和困难极大（见图1）。

在支架连接处按几何尺寸在井下安装连接实际困难重重，安装1 台支架需矿方投入大量的人力和物力，工作进度相当缓慢。根据现场环境，组装地点设在工作面轨道巷距切眼20 m 择底板平缓处。研发设计了起吊架（见图2），设计高度满足所有设备起吊距离，并在组装工作区安装进风管路及风源过滤装置对风源进行过滤，风压要求不得低于400 kPa，确保JDN 风动提升装置正常使用。

图1 ZZ13000 型液压支架拆解部件

图2 工作面组装液压支架工艺布置

1.2 JDN-PROFI型风动起吊装置

JDN-PROFI 型风动起吊装置（风动提升机）由马达、中间部分、减速传动装置3 个组件通过快速拆装螺拴连接组成，采用手动控制器控制，便于操作。

1.2.1 马达

标称为400 kPa 的工作压力可以满足快速启动马达叶片的驱动要求。气缸套的紧急润滑特性即使在长期未进行润滑维护的情况下，也能确保马达正常运转。弹簧制动的盘式制动器在马达启动时工作气体压缩弹簧释放制动器；当马达停止或气源中断时，弹簧复位，制动器制动并将重物安全锁定不动，确保提升过程的安全性。

1.2.2 中间部分链轮紧套在一个防尘的滚珠轴承上。废气从中间直接排出，起到润滑链条和防止灰尘进入的作用。

1.2.3 传动装置所有内部物件均由经调质处理或淬火处理的优质钢材制成，滚针及滚珠轴承确保设备低噪音运转。

1.2.4 机壳马达、中间部分、轴承外壳均由优质碳钢铸件制成，特别适合在恶劣环境下工作。

1.2.5 吊钩和吊链

起吊部件、吊钩和吊链均由经调质处理的高强度的优质钢材制成，实际破断力可达标称破断力的5倍。

1.2.6 终端限位

上吊钩处于最高或最低时，下部的限位块与上部的限位块逐步靠近中间，硬度橡胶缓冲器平缓地将上、下限位块制动，内置减压阀只起紧急制动作用。

1.3 JDN-PROFI型风动起吊装置的技术参数

1.3.1 技术参数

1.3.2 特点

①适用于危险区域；

②灵敏无级变量控制能保证重物的精确提升；

图3 JDN-PROFI 型风动起吊装置外型

③易于操作，适合无润滑油操作；

④可频繁操作和无限次的使用周期；

⑤低维护量，低净空，坚固可靠，维护量小；

⑥具有消音功能，对灰尘和湿度不敏感，温度适于-20℃～70℃；

⑦可垂直提升，亦可水平拖动重物。

2 起吊装置系统的基本结构及安装工艺

（1）起吊装置主要由起吊梁、起吊立柱、风动起吊装置、定滑轮组成，整体构成龙门式框架起吊装置（见图4）。

图4 安装液压支架的框架起吊装置

起吊液压支架和部件由3 组龙门式框架组成，每组由2 根立柱钢梁及1 根起吊梁组成。3 组龙门框架由工字钢连接，起吊装置根据实际需要分别挂置在吊梁上并以三环链加以固定，然后通过井下风源由风管连接控制器，接入控制器的风流需加装风源过滤装置。

（2）根据井下地质条件及设备情况，支架拆分成3 部分：顶梁、尾梁、底座及立柱。

安装工艺：

①顶梁小车首先进入工作台，然后由风吊装置起吊顶梁；

②底座及立柱小车随后进入安装工作台，由风动起吊装置稳装立柱；

③尾梁小车最后进入工作台，进行支架的整体组装；

④组装后的支架通过绞车进入工作面进行摆装（见图5）。

图5 液压支架移进工作面的工艺

（3）操控方式是通过JDN 风动控制器，采用远距离控制JDN 提升设备，在设备组装的安全距离进行操作，保证井下工作人员的人身安全；而且1 人能够同时操控多个控制器，控制多台JDN 风动设备的起落。

3 使用效果和意义

3.1 使用效果

①通过合理设计及使用先进起吊工具，有效提高了工作的安全性，降低了工人的劳动强度，使工人从繁重的劳动中解脱出来。

②提高了支架的工作面组装进度，提高了效率，为保证正常生产打下了良好的基础。

③通过对风动起吊装置的试验与研究，并通过现场实践，认为此装置能够替代传统倒链，而且能高效、安全、快速完成井下组装任务。

④工作面综采设备的组装拆卸试验，为保证工作面顺利开采，提高产量和进度提供了有力的保障，是完全值得大力推广的一项科研项目。

3.2 社会效益及经济效益

应用研发高效的综采设备安装拆卸设备，对实现高产、高效的现代化矿井有重要意义，无论是安全性方面还是技术手段及提高工作效率，都达到了较高的指标。从使用者到管理者，通过亲身实践，使工作面搬家这一困扰多年的难题得到了很好的解答，从传统手动吊链组装到机械自动化，不仅仅是解放了劳动力，而且大大提高了经济效益。以大同煤矿集团公司忻州窑矿为例，传统支架组装搬家需80 d，而使用该产品后搬家用时30 d，提前50 d 完成，由此可带动的经济效益是巨大的。

3.3 技术进步及推广意义

采用了国际先进的德国JDN 风动设备，成功在井下使用风动提升装置安装拆卸支架，从设计、组装、安全、使用、管理等方面，提高企业整体的技术和管理水平，与传统组装在使用手动吊链和回柱绞车过程中安全系数低易发生安全事故相比，在使用了安全性能极高的JDN 风动提升机后安全性得到有效保障；使用传统工具组装1 架支架需1 d，而使用了JDN 风动起吊设备后组装支架1 d 可组装3 架，在井下工作人员不变、甚至更少的情况下，井下员工的工作效率、全员效率都得到了明显提高，因此推广意义重大。