E型推移梁的研发与应用

2017-08-24程永涛

科技创新与应用 2017年21期

程永涛

摘要：针对永煤公司陈四楼煤矿井下综采工作面液压支架回撤时切眼端头的支护问题，机电制修厂技术人员与矿方进行交流分析，设计新型产品并分三个阶段下井试验，最终设计出E型推移梁，该装置既满足了矿方提出的交替迈步自移的要求，又降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，使陈四楼煤矿五采区2513工作面的液压支架得以安全有效的回撤。

关键词：综采；液压支架；回撤；E型推移梁；自移

中图分类号：TH16 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）21-0046-03

引言

煤矿综合机械化采煤工作面称为综采工作面，在现代采煤工艺中，液压支架是为了支撑和控制顶板，保证设备使用与人员安全[1]，在综采工作面占有重要的地位。在工作面采煤结束后，如何回撤工作面的液压支架是矿井生产面临的主要问题之一，针对该问题，各个不同的矿井都有不同的回撤工艺，但是，如何安全高效的回撤工作面的液压支架一直是矿方研究的问题[2]。2014年，永煤集团陈四楼矿井下五采区2513工作面回采结束，为了安全高效的回撤工作面液压支架，陈四楼矿机电科与机电制修厂技术人员联系，让机电制修厂设计研发一种装置，能使工作面待回撤支架能实现交替迈步自移，作为工作面切眼的端头支护设备。针对该问题，机电制修厂技术人员经过研究设计，并通过与矿方沟通交流，多次下井试验，设计出了E型推移梁，该设备的研制经过三个阶段。

1 第一阶段的研制

陈四楼井下用的液压支架为机电制修厂生产的ZY3800/16/35掩护式液压支架，该支架宽1500mm，支撑高度为1600～3500mm，推移千斤顶行程700mm，每推移一次前进600mm为一个布局。针对该支架的结构，结合SZZ730/160中双链刮板转载机机尾推移座（见图1），利用推移座与支架连接能够与支架相互推溜及拉移的功能，设计出了第一阶段的“推移梁”（见图2）。

1.1 结构简介

该推移梁总长3600mm，在梁中心处，设置一组推移双耳，耳厚60mm，双耳间距内宽为86mm，双耳与支架十字头通过销轴相连接。以该双耳中心线为中心，两边分别各设置一组推移双耳，这样，推移梁上共设置三组推移双耳，每组间距为1500mm，可布置三架液压支架。推移梁两端焊接有耳座，可与千斤顶通过十字头相连接，起到磨架拉架的作用。

1.2 工作过程介绍

推移梁配合支架工作示意图如图3所示。

初始状态，1、2、3号支架与推移梁连接在一起，同时升起三架支架，使三架支架支护4号支架端头区域的巷道顶板。通过推移梁前端的“耳座+十字头+千斤顶+链条”可将4号支架从工作面磨架拉移出来，然后回撤出去。回撤完4号支架，将1、2、3号支架的推移千斤顶推出，使推移梁往前移动一个布局，然后将1号、3号支架落下，同时收回这两架支架伸出的千斤顶，由于2号支架与推移梁连接成一体，因此推移梁不移动，1号、3号支架往前移动，再将1号、3号支架升起支撑巷道顶板，落下2号支架，收回2号支架伸出的千斤顶，使2号支架往前移动一个布局。这样就能实现三架支架交替迈步自移，继续支护5号支架端头区域的顶板，然后再将5号支架磨架拉移出来，回撤出去。

1.3 推移梁优缺点

该推移梁的设计，使掩护式支架摆脱了绞车通过钢丝绳拉动支架前移的现象，实现了交替迈步自移过程。该推移梁的使用节省了回撤的时间，降低了工人往复拉动钢丝绳的繁重工作量，但是由于该推移梁与支架连接后（见图2），支架与推移梁之间间隙较大（50mm），支架与支架之间间隙更大（200mm），导致支架在交替迈步自移时，会出现支架和推移梁倾斜的现象，需要工人用单体或者千斤顶来修复，在加大工人工作量的同时造成了一定的安全隐患。

2 第二阶段的研制

第一次设计的推移梁经过下井试验，虽然能适当的提高工作效率，但是还不能满足工作面回撤支架时高效安全的要求。机电制修厂技术人员与矿方结合，相互交流，总结出第一次设计中的不足及优点，在保留第一阶段推移梁优点的前提下，设计出了第二阶段的“推移框架”（见图4）。

1、推移框架；2、支架

2.1 结构简介

该推移框架总长3690mm，总宽1485mm。与第一次设计最大的不同是，相比推移梁，该推移框架多了三条梁，每条梁长1100mm，梁间距为1400mm，推移框架前边及左右两边各焊接一块钢板，钢板与底面夹角为30°，起到滑靴作用，便于支架更好的推移。此推移框架推移双耳由原来的三组变为两组，双耳中心距为1640mm，相邻两组梁中心线与双耳中线相重合，这样可以使支架在推移过程中两边都受到梁的限制，改善推移过程中出现的扭曲问题。

2.2 工作过程介绍

推移框架配合支架工作示意图如图5所示。

工作时，刚开始与第一阶段是一样的，将1号、2号支架升起，支护3号支架端头处区域，通过推移梁前端的耳座等辅件将3号支架从工作面磨架拉移出来，再通过绞车，回撤出3號支架，接着将1号、2号支架推移千斤顶同时推出，使推移框架往前移动一个布局，而后将1号支架降落，收回推移千斤顶，这时2号支架与推移框架成为一体，因此，1号支架往前移动一个布局，再升起1号支架，此时1号支架与推移框架成为一体，落下2号支架，收回2号支架推移千斤顶，2号支架往前移动一个布局，完成一次交叉迈步自移。如此往复进行操作，实现支架的回撤。

2.3 推移框架优缺点

推移框架的设计，既拥有第一阶段推移梁的所有优点，又能实现支架交替迈步自移。在结构设计中，增加了三条梁，限制了底座的运动，改善了支架在推移、拉移及磨架过程中的倾斜现象；三边上增加滑靴装置，让推移梁移动更为便利。但是在现场使用过程中发现，梁与梁之间的间距为1400mm，支架居中放置，每边各有50mm的间隙，支架的底座同样会发生较大扭曲，与梁边接触，使梁的边缘应力过大；在推移的时候，支架的底座与推移框架的梁相互摩擦，使梁内侧磨损较大。这些问题都是该推移框架在使用过程中存在的不足，如何解决其不足之处，成为下一阶段探索的主要问题。

3 第三阶段的研制

通过观察前两个阶段设计的产品在井下的使用情况，机电制修厂设计人员总结了产品在设计及使用过程中的不足，并及时改进，研发出了第三阶段的“E型推移梁”（见图6）。

如图6所示，新设计出的E型推移梁保持了第二次设计时的框架结构，在原有的基础上，将三条梁长度由原来的1100mm延长为1400mm，使支架底座大范围的处于梁与梁之间；梁与梁之间的间距由原来的1400mm变为1350mm，这样使支架底座与梁之间的间隙更小，很好的限制了支架在移动的时候左右扭曲的现象；在每条梁的末端与支架底座接触的地方，焊接上一块厚20mm，长600mm，材质为NM360的低合金中厚板，增加了该区域的耐磨性能，使支架底座与梁相对移动的过程中，减少对梁的磨损；由于推移框架在移动的时候，往往都是往前移动，左右两边的位移量很小，因此去掉了推移框架两边的滑靴结构，只保留了前端的滑靴，简化了推移框架的结构。

该E型推移梁设计制造完成后，矿方人员与机修厂技术人员交流，提出了若干问题，想继续优化设计该装置。通过研究矿方提出的问题，机电制修厂技术人员对E型推移梁进行优化设计，设计出最终的产品，如图7所示。

最终设计出的E型推移梁相对上次的设计的主要有以下三方面的改进：

（1）在E型推移梁的前端上面，打4个φ32的通孔，这四个孔与风动绞车的底座通过M30的螺栓相连接，使风动绞车安装在E型推移梁上。如图5所示，当被回撤的3号支架拉倒巷道口处时，巷道口处的绞车钢丝绳完全收回，若要回撤4号支架，需要人工将钢丝绳拉到被4号支架的位置，一个工作面短的有150m左右，长的有220m左右，若要人工不停的拖拉钢丝绳，工作量大而繁重。E型推移梁上安装的风动绞车正好可以弥补人工拉钢丝绳的不足，当回撤3号支架时，将风动绞车的钢丝绳同时挂在3号支架上，3号支架拉到巷道口时，将风动绞车的钢丝绳与巷道口绞车的钢丝绳相连接，通过风动绞车，将钢丝绳拉回，这样既降低了工人的劳动强度，又节省了时间，大大提高了工作效率。

（2）该E型推移梁增加了支架调偏装置，若支架在拉移或者推移的过程中发生扭动偏移，可以通过该装置微调支架，使支架移动路线回归正常。该调偏装置主要有调整千斤顶、十字头（千斤顶与链条连接）、φ26*92圆环链及连接头组成。该装置安放在最外侧两条梁内，千斤顶在梁内，十字头、链条与连接头在梁外，各个部件通过销轴连接。千斤顶为ZY3800/16/35掩护式液压支架平衡千斤顶改制，圆环链为标准φ26*92-C圆环链（长度根据实际需要调整），连接头为ZF3200支架拉后溜连接头改制而成。将连接头插入ZY3800支架底座的平板车运输安装孔中，旋转连接头，正好卡在底座的主筋板上，支架在移动过程中若发生扭动，通过调节千斤顶，拉动底座，使支架恢复正常移动。该装置操作方便，不需要工人另外用千斤顶或者单体柱纠正轨迹，在支架移动的过程中就可以实现微调，减少了支架与E型推移梁之间的相互摩擦，降低了梁的磨损程度。

（3）在整个E型推移梁的上面焊接φ16的螺纹钢，起到防滑的作用，保障了工人在工作时的安全，为工作面支架的回撤提供了安全保障。

4 结束语

E型推移梁经过三个阶段的研制，与2014年最终制作完成。该E型推移梁制作完成后已在陈四楼矿2513工作面（2014年）、24106工作面（2014年）、21401工作面（2015年）得到应用。通过在矿井生产中的应用得到以下结论：

（1）能实现两台掩护式液压支架支护，提高了回撤的安全性。

（2）缩短回撤时间，优化回撤方式提高了工效，每天多回撤4-6架，整个工作面支架回撤工期缩短3天左右。

（3）实现了双掩护支架自移，避免人工搬运单体柱和π型梁，降低了工人的劳动强度。

（4）抬棚支护每班需4人配合作业，利用该装置后，可减少2人，按照每天两个班作业，回撤工作面16天工期，现只需投入2×2×16=64人工即可完成作业，减少64个人工，降低了人工的投入与开支。

（5）频繁使用单体柱，乳化液投入很大，利用液压支架做支护，液压支架连接回液管，减少了乳化液的消耗，起到節能降耗的作用[3]。

因此，通过以上结论证明E型推移梁能实现综采工作面液压支架安全高效的回撤，提高矿井生产效益，对煤炭行业有着积极的影响[4]，可以在矿井生产中大力推广应用。

参考文献：

[1]党铁果.E型推移与磨架装置在煤矿液压支架拆除中的应用研究

[J].中州煤炭，2016（4）：103-105.