五阳矿井综采工作面液压支架回撤机械化、一体化工艺探索与应用

张丽峰 张健

摘 要：本文主要讲述了应用液压支架拆除机械手配套液压支架辅助起吊装置工艺来实现五阳煤矿综采工作面液压支架拆除、起吊、装车、运输的全机械化、一体化作业，减少了人员的投入，降低了工人劳动强度，提高了综采工作面液压支架回撤效率和作业时的安全系数，实现了减人提效。

关键词：液压支架拆除机械手;液压支架辅助起吊运输装置;机械化;减人提效

1 背景介绍

在煤矿生产过程中，合理、高效的矿井采掘衔接规划，是保障矿井可持续发展的重要因素，综采工作面的回撤和安装，是矿井采掘衔接规划中的一个重要环节，综采工作面设备回撤效率的高低，直接影响到综采设备正规循环使用及矿井总体采掘衔接规划能否高效实施。五阳煤矿7607综采工作面作为76采区主要回采工作面，担负着矿井原煤主要开采任务。7607综采工作面选用ZF7000型支架，工作面切眼长220m，布置支架150架，每架支架重量为25.6t。在整个综采工作面设备回撤环节中，液压支架的回撤作业存在数量多、重量大、作业空间窄等因素，导致液压支架的回撤难度最大、所需的时间最多、投入人力最多、工人劳动强度最大、作业时的安全隐患最高。

因此，如何提高综采工作面液压支架回撤效率，降低工人劳动强度，减少人员投入，提高安全系数，从而提高综采工作面回撤效率，保障采掘衔接正规高效进行。是我们采掘装备配套环节的一个主要技术攻关方向。

2 现有的液压支架回撤工艺介绍

五阳煤矿综采工作面目前采用的液压支架回撤工艺为：人工配合调度绞车、手拉葫芦的方式。在支架拆卸环节，用绞车拉出，拖到工作面装车平台上平板车，运出;在支架起吊运输环节，采用大型绞车将支架强行拖拽到平板车上，然后再利用手拉葫芦及单体柱将支架摆正。采用这种施工工艺平均每个圆班拆支架3-4架，每班需要6-7人才可满足正常拆架循环作业。操作步骤繁琐、人员投入多、劳动强度大，回撤效率低，且作业时的安全系数不高。

3 液压支架回撤机械化、一体化工艺的应用

为提高液压支架回撤效率，机电科技术人员通过调研、分析，结合工作面实际情况，与设备厂家进行技术论证，应用了综采工作面液压支架回撤新工艺：“液压支架拆除机械手配套液压支架辅助起吊装置”。其主要内容就是：引进液压支架回撤机械手，来实现综采工作面液压支架的拆卸;引进液压支架辅助起吊运输装置，实现液压支架拆卸后的起吊、装车、运输。通过使用该工艺，实现液压支架拆卸、起吊、装车、运输的全机械化，一体化作业，大大提高综采工作面回撤机械化水平，实现减人提效。

3.1 液压支架拆除机械手

3.1.1 结构组成

液压支架拆除机械手由内壁、外壁、旋转油缸、转移座、底座、横梁、滑靴、起升油缸和吊环九部分组成。具体示意图如图1：

3.1.2 工作原理

起升：首先把液压支架拆除机械手底座与横梁销轴连接，通过旋转油缸带动转移座转向需要回撤的液压支架，通过给提升油缸打压将机械手外臂提起，带动机械手内臂上的吊环一起起升，从而带动液压支架起升。

移动：用操纵阀操纵旋转油缸帶动转移座转动，通过销轴连接装置带动机械手的外臂和内臂，将液压支架转移到指定位置后，旋转油缸停止工作，机械手外臂伸缩油缸带动机械手内臂向外拉伸，机械手内臂带动吊环，带动支架一起移动，液压支架向其侧向偏移一定角度后，这时用液压支架辅助起吊装置将液压支架装上平板车，完成液压支架的拆除任务。

3.1.3 技术特点

①该装置通过操纵阀柄来实现液压支架机械手的各项操作，操作方便灵活，只需4人便可完成支架拆除作业，减少了人员的投入;②牵引力大，直接一次抽出液压支架，效率高，减少了工人劳动强度;③利用煤矿采掘工作面使用的乳化液作为动力源，取代了人工用绞车的支架拆除工艺，提高了安全系数。

3.2 液压支架辅助起吊装置

3.2.1 液压支架辅助起吊装置的组成

液压支架辅助起吊装置包括动力提升油缸组件、液压操作阀组件、游动小车组件、保持架组件、重型吊钩组件、锚杆悬挂组件、同步启停制动装置、配套安装组件。

3.2.2 工作原理

其工作原理是先用4条液压油缸将支架起吊400mm，然后通过吊挂在顶板上的两条单轨吊重型将支架向前运输9m。然后再将支架放到平板车上。

支架向前运输时靠外部绞车拉动，每条油缸上端连接一个游动小车，单个游动小车可以承载15t以上的受力，四个游动小车通过保持架铰接成一体，保证所有起吊油缸前进后退时的同步性。两套制动装置分别安装在重轨的最前端便于整套系统可以在重轨的任何位置定位而不发生前后窜动造成安全隐患。两套制动装置前部有牵拉杆用绞车拉动牵拉杆时整套装置前进，绞车不牵拉时制动装置通过内部制动弹簧复位制动，保证设备定位。

3.2.3 主要技术创新点

①该液压支架辅助起吊装置使用了液压系统作为动力，并配有安全保护阀块，有效的保证了井下作业的安全性、可靠性;②该液压支架辅助起吊装置的机械装置结构合理，整体结构强度大，完全可满足大型液压支架的换载，装配及运输使用要求;③该液压支架辅助起吊装置采用工作面乳化泵做动力，不需要额外配置动力泵站，可操作性强，全部采用手动多路阀操作，操作简单方便，人员只需操作阀组即可完成装架作业;④该液压支架辅助起吊装置整体结构空间合理，方便井下巷道使用及维修。

4 应用情况分析

液压支架拆除机械手和液压支架辅助起吊装置已经成功在五阳煤矿7607综采工作面回撤时应用。与原有的人工手动用绞车配合单体柱和倒链起吊工艺相比，平均每个圆班减少人员6人，多装支架4架，提高了工作面液压支架回撤效率，极大的降低了工人劳动强度和安全隐患，实现了减人提效。实现了综采工作面液压支架拆除、起吊、装车的全机械化、一体化作业，为矿井采掘衔接的高效实施打好了基础。

作者简介：

张丽峰（1984- ），男，山西省长治市人，工程师，从事煤矿机电技术管理工作。