新型全自动拆除工作面用液压支架装车平台的技术应用

2020-01-08张明怀

科学技术创新 2020年4期

张明怀

（河南能源义煤公司，河南义马472300）

随着科技发展，煤矿矿井也愈加的高产高效，采煤工艺得到了很好的改进，设备更新换代的速度也在不断加快，特别是大吨位和大功率的设备的投入使用，促进了综采工作面原煤产量急剧增加，也导致了综采工作面设备拆除频率随之增加，整个综采工作面设备拆除的重点是体积大、重量重、数量多的液压支架拆除工作，它是严重影响着整个综采工作面设备拆除的安全和速度。而液压支架装车工作又是重中之重，存在着劳动强度大、工作效率低等诸多问题，综采工作面拆除液压支架后顺利装车，是整个工作面设备安全、高效顺利拆除的最大难题。

1 工作面概况

我矿25020 综放工作面于2017 年3 月安装投入生产，该工作面可采长度942.5m，斜长为220m，面积194020m2，工业储量90.4 万吨, 可采储量84 万吨。煤层倾角10～17°平均13°，北部为-200 水平西翼运输大巷南侧保护煤柱，东边以25 区下山西侧保护煤柱为界，南部为25040 已采工作面和-200 水平26区东翼未采区，西部为26 区东侧未采区为界。此面共安装液压支架149 架：

1.1 ZFG7200/21/30 型排头架6 架（机头、尾各3 架）。

工作阻力：7200KN 结构高度: 2.1-3.0m 支架重量: 约24.8吨

1.2 ZF7000/18/28 型中间架143 架。

工作阻力：7000KN 结构高度: 1.8-2.8m 支架重量18.77 吨2019 年1 月回采结束并进行设备拆除回撤工作。

2 传统液压支架装车方式及缺点

我矿原有综采工作面液压支架拆除方法是在工作面正头安装一部回柱绞车，利用回柱绞车通过钢丝绳、滑轮、单体柱配合将液压支架拉出拉到切眼正头，再用装车点回柱绞车将液压支架牵引到装车点处用简易装车起吊梁将其升起，装车外运升井，旧装车点位置的选择对巷道状况要求比较苛刻，在工作面上巷距切眼30～50 米的范围内选择顶板条件较好且高度、宽度适宜的巷道安设简易液压支架装车点，此装车点上梁采用四根12＃矿用工字钢，腿用2 架2.8 米液压抬棚用作支撑，在工字钢四角固定4 个起吊千斤顶进行起吊，利用2 片操作阀组控制四个起吊千斤顶集中同时升降待装车的液压支架进行起吊，然后将平板车推入液压支架下方进行装车，安装紧固卡具固定外运升井。

此种装车起吊梁存在缺点：（1）安全系数低。液压支架用简易装车起吊梁装车时，由于支架较重，支架重心与平板车重心难于重合，对平板车造成很大冲击，容易造成平板车侧翻掉道，掉道后人员要在悬空的液压旁对掉道平板车进行上道处理很不安全。（2）操作不方便。在对待装车的液压支架升降过程中，由于四根升降千斤顶不一定会同时、同速升降对液压支架会造成倾斜，给装车工作造成困难。（3）稳定性差。简易装车梁由于是用工字钢临时架设，对巷道顶板及煤墙都有严格要求，对梁、液压千斤顶、管路、阀完好情况要求也比较高，人员操作复杂，上述因素都会造成简易起吊梁稳定性差。（4）简易起吊梁强度低、易变形，不适合大重量、大吨位液压支架装车。（5）严重破坏切眼内底板平整度。由于简易起吊梁安装位置是在工作面切眼上拐头外30～50 米处，距离拆除液压支架距离较远，运输液压支架时要用回柱车硬拉到切眼正头上囗处，由于液压支架较重在拉拽过程中切眼底板会被啃出一道沟，深度有时会达到1.7 米，不利于下架支架的安全运输。（6）经济社会效益差。由于液压支架是在切眼内拉拽运输，对设备（回柱车、钢丝绳、液压支架）损坏比较大，回柱车每拆除一面更换2～3 台，钢丝绳更换5～7 根，此种装车方式装车速度较慢、安全系数较低，作业的时候很容易出现飞滑子和断绳的情况，很容易导致作业人员受伤，此外，施工环节也比较多，人员投入较大，拆除效率低，投入成本高、浪费人力、物力、财力。

3 新型全自动液压支架装车平台的应用及创新点

我们根据井下施工现场研究设计了一种新型全自动拆除工作面用液压支架装车平台其结构简单、操作方便、性能先进可靠、免维护并适用多种架型。该新型装车平台与传统装车起吊梁结构相比具有以下创新点：

3.1 装车平台的前部分开口的位置是喇叭嘴，其能够保证出现液压支架位置不正的时候，不需要通过外力，将其拉到平台上去。

3.2 平台两侧分别沿处边焊接一块高于平台100mm 的导向板，防止液压支架在拉移过程中因受力不均偏离平台及平板车，平台后部分端面设计连接耳座与30 轨连接，避免液压支架装车时因平板车受摩擦而错位掉道。

3.3 平台底部采用整板封底，增大平台与工作面底板的接触面积，确保在软煤层（底板）拆除工作面液压支架装车时，平台不会因受力过大而下陷。

3.4 平台整体结构简单、易于操作拆除液压支架时，可安装到切眼内距拆除液压支架处30 米外，并随液压支架拆除向上移动。

新型全自动拆除工作面用液压支架装车平台具有的优点：（1）固定比较牢靠，能够在确保液压支架装车安全的同时不需要对液压支架进行反复移动，从而降低工作量。（2）适应性很强，对位置要求较低，能够很好的减少挑顶以及落底的相关工作量，装车位置不用采取特别的方法进行加强支护。（3）能够减少支架拆除以及装车所需要的时间，能从整体上减少拆除工作面需要的时间，能够确保工作面能够顺利及时的被拆除，减少安全隐患或者安全事故出现的概率。（4）此次拆除投入的装车平台与以往的起吊梁相比，在安全、技术及效益上有了新的突破，原使用的装车起吊梁设置于工作面上拐外30～50 米处，需要确保各种因素条件的满足，比如煤墙不能存在片邦的情况，起吊梁的顶板位置必须完好，液压支架高度位置必须满足实际起吊的需要，装车支架悬于平板车上需多次人工定向复位，起吊梁承载量较小等因素限制，而新型装置则可以多装液压支架每班5架左右，保障了安全促进了效益，从而提高了大型液压支架装车的施工效率。（5）使用新型装置后，减少拆除工作面投入的设备、支护材料、人员、工程量等，从而取得了良好的经济和社会效益，提高了拆除装车速度和工效，从安全和效率节约资金约240万元左右。（6）该装车平台在施工操作上安全可靠，简便实用。传统起吊梁装车紧固需要6～7 人，装车时间需要40 分钟。而新型装车平台装车紧固需要2～3 人，装车时间需要10 分钟。从而节约了人力、物力，降低了劳动强度，安全上减少了事故的发生率。（7）装车平台在技术上远优越于起吊梁的性能，起到了拉拽到位，复位装车的连续作业。（8）在支架完成过渡到平板车上，为了使支架与平板车顺利到位连接，该平台设计了靠液压千斤顶实现调整的装置，该装置安装简单可靠，调整力度大而平稳。