E型推移梁的研發(fā)與應(yīng)用

程永濤

摘 要：針對(duì)永煤公司陳四樓煤礦井下綜采工作面液壓支架回撤時(shí)切眼端頭的支護(hù)問題，機(jī)電制修廠技術(shù)人員與礦方進(jìn)行交流分析，設(shè)計(jì)新型產(chǎn)品并分三個(gè)階段下井試驗(yàn)，最終設(shè)計(jì)出E型推移梁，該裝置既滿足了礦方提出的交替邁步自移的要求，又降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，使陳四樓煤礦五采區(qū)2513工作面的液壓支架得以安全有效的回撤。

關(guān)鍵詞：綜采；液壓支架；回撤；E型推移梁；自移

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）21-0046-03

引言

煤礦綜合機(jī)械化采煤工作面稱為綜采工作面，在現(xiàn)代采煤工藝中，液壓支架是為了支撐和控制頂板，保證設(shè)備使用與人員安全[1]，在綜采工作面占有重要的地位。在工作面采煤結(jié)束后，如何回撤工作面的液壓支架是礦井生產(chǎn)面臨的主要問題之一，針對(duì)該問題，各個(gè)不同的礦井都有不同的回撤工藝，但是，如何安全高效的回撤工作面的液壓支架一直是礦方研究的問題[2]。2014年，永煤集團(tuán)陳四樓礦井下五采區(qū)2513工作面回采結(jié)束，為了安全高效的回撤工作面液壓支架，陳四樓礦機(jī)電科與機(jī)電制修廠技術(shù)人員聯(lián)系，讓機(jī)電制修廠設(shè)計(jì)研發(fā)一種裝置，能使工作面待回撤支架能實(shí)現(xiàn)交替邁步自移，作為工作面切眼的端頭支護(hù)設(shè)備。針對(duì)該問題，機(jī)電制修廠技術(shù)人員經(jīng)過研究設(shè)計(jì)，并通過與礦方溝通交流，多次下井試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了E型推移梁，該設(shè)備的研制經(jīng)過三個(gè)階段。

1 第一階段的研制

陳四樓井下用的液壓支架為機(jī)電制修廠生產(chǎn)的ZY3800/16/35掩護(hù)式液壓支架，該支架寬1500mm，支撐高度為1600～3500mm，推移千斤頂行程700mm，每推移一次前進(jìn)600mm為一個(gè)布局。針對(duì)該支架的結(jié)構(gòu)，結(jié)合SZZ730/160中雙鏈刮板轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾推移座（見圖1），利用推移座與支架連接能夠與支架相互推溜及拉移的功能，設(shè)計(jì)出了第一階段的“推移梁”（見圖2）。

1.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

該推移梁總長(zhǎng)3600mm，在梁中心處，設(shè)置一組推移雙耳，耳厚60mm，雙耳間距內(nèi)寬為86mm，雙耳與支架十字頭通過銷軸相連接。以該雙耳中心線為中心，兩邊分別各設(shè)置一組推移雙耳，這樣，推移梁上共設(shè)置三組推移雙耳，每組間距為1500mm，可布置三架液壓支架。推移梁兩端焊接有耳座，可與千斤頂通過十字頭相連接，起到磨架拉架的作用。

1.2 工作過程介紹

推移梁配合支架工作示意圖如圖3所示。

初始狀態(tài)，1、2、3號(hào)支架與推移梁連接在一起，同時(shí)升起三架支架，使三架支架支護(hù)4號(hào)支架端頭區(qū)域的巷道頂板。通過推移梁前端的“耳座+十字頭+千斤頂+鏈條”可將4號(hào)支架從工作面磨架拉移出來(lái)，然后回撤出去。回撤完4號(hào)支架，將1、2、3號(hào)支架的推移千斤頂推出，使推移梁往前移動(dòng)一個(gè)布局，然后將1號(hào)、3號(hào)支架落下，同時(shí)收回這兩架支架伸出的千斤頂，由于2號(hào)支架與推移梁連接成一體，因此推移梁不移動(dòng)，1號(hào)、3號(hào)支架往前移動(dòng)，再將1號(hào)、3號(hào)支架升起支撐巷道頂板，落下2號(hào)支架，收回2號(hào)支架伸出的千斤頂，使2號(hào)支架往前移動(dòng)一個(gè)布局。這樣就能實(shí)現(xiàn)三架支架交替邁步自移，繼續(xù)支護(hù)5號(hào)支架端頭區(qū)域的頂板，然后再將5號(hào)支架磨架拉移出來(lái)，回撤出去。

1.3 推移梁優(yōu)缺點(diǎn)

該推移梁的設(shè)計(jì)，使掩護(hù)式支架擺脫了絞車通過鋼絲繩拉動(dòng)支架前移的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了交替邁步自移過程。該推移梁的使用節(jié)省了回撤的時(shí)間，降低了工人往復(fù)拉動(dòng)鋼絲繩的繁重工作量，但是由于該推移梁與支架連接后（見圖2），支架與推移梁之間間隙較大（50mm），支架與支架之間間隙更大（200mm），導(dǎo)致支架在交替邁步自移時(shí)，會(huì)出現(xiàn)支架和推移梁傾斜的現(xiàn)象，需要工人用單體或者千斤頂來(lái)修復(fù)，在加大工人工作量的同時(shí)造成了一定的安全隱患。

2 第二階段的研制

第一次設(shè)計(jì)的推移梁經(jīng)過下井試驗(yàn)，雖然能適當(dāng)?shù)奶岣吖ぷ餍?，但是還不能滿足工作面回撤支架時(shí)高效安全的要求。機(jī)電制修廠技術(shù)人員與礦方結(jié)合，相互交流，總結(jié)出第一次設(shè)計(jì)中的不足及優(yōu)點(diǎn)，在保留第一階段推移梁優(yōu)點(diǎn)的前提下，設(shè)計(jì)出了第二階段的“推移框架”（見圖4）。

1、推移框架；2、支架

2.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

該推移框架總長(zhǎng)3690mm，總寬1485mm。與第一次設(shè)計(jì)最大的不同是，相比推移梁，該推移框架多了三條梁，每條梁長(zhǎng)1100mm，梁間距為1400mm，推移框架前邊及左右兩邊各焊接一塊鋼板，鋼板與底面夾角為30°，起到滑靴作用，便于支架更好的推移。此推移框架推移雙耳由原來(lái)的三組變?yōu)閮山M，雙耳中心距為1640mm，相鄰兩組梁中心線與雙耳中線相重合，這樣可以使支架在推移過程中兩邊都受到梁的限制，改善推移過程中出現(xiàn)的扭曲問題。

2.2 工作過程介紹

推移框架配合支架工作示意圖如圖5所示。

工作時(shí)，剛開始與第一階段是一樣的，將1號(hào)、2號(hào)支架升起，支護(hù)3號(hào)支架端頭處區(qū)域，通過推移梁前端的耳座等輔件將3號(hào)支架從工作面磨架拉移出來(lái)，再通過絞車，回撤出3號(hào)支架，接著將1號(hào)、2號(hào)支架推移千斤頂同時(shí)推出，使推移框架往前移動(dòng)一個(gè)布局，而后將1號(hào)支架降落，收回推移千斤頂，這時(shí)2號(hào)支架與推移框架成為一體，因此，1號(hào)支架往前移動(dòng)一個(gè)布局，再升起1號(hào)支架，此時(shí)1號(hào)支架與推移框架成為一體，落下2號(hào)支架，收回2號(hào)支架推移千斤頂，2號(hào)支架往前移動(dòng)一個(gè)布局，完成一次交叉邁步自移。如此往復(fù)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)支架的回撤。

2.3 推移框架優(yōu)缺點(diǎn)

推移框架的設(shè)計(jì)，既擁有第一階段推移梁的所有優(yōu)點(diǎn)，又能實(shí)現(xiàn)支架交替邁步自移。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，增加了三條梁，限制了底座的運(yùn)動(dòng)，改善了支架在推移、拉移及磨架過程中的傾斜現(xiàn)象；三邊上增加滑靴裝置，讓推移梁移動(dòng)更為便利。但是在現(xiàn)場(chǎng)使用過程中發(fā)現(xiàn)，梁與梁之間的間距為1400mm，支架居中放置，每邊各有50mm的間隙，支架的底座同樣會(huì)發(fā)生較大扭曲，與梁邊接觸，使梁的邊緣應(yīng)力過大；在推移的時(shí)候，支架的底座與推移框架的梁相互摩擦，使梁內(nèi)側(cè)磨損較大。這些問題都是該推移框架在使用過程中存在的不足，如何解決其不足之處，成為下一階段探索的主要問題。

3 第三階段的研制

通過觀察前兩個(gè)階段設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在井下的使用情況，機(jī)電制修廠設(shè)計(jì)人員總結(jié)了產(chǎn)品在設(shè)計(jì)及使用過程中的不足，并及時(shí)改進(jìn)，研發(fā)出了第三階段的“E型推移梁”（見圖6）。

如圖6所示，新設(shè)計(jì)出的E型推移梁保持了第二次設(shè)計(jì)時(shí)的框架結(jié)構(gòu)，在原有的基礎(chǔ)上，將三條梁長(zhǎng)度由原來(lái)的1100mm延長(zhǎng)為1400mm，使支架底座大范圍的處于梁與梁之間；梁與梁之間的間距由原來(lái)的1400mm變?yōu)?350mm，這樣使支架底座與梁之間的間隙更小，很好的限制了支架在移動(dòng)的時(shí)候左右扭曲的現(xiàn)象；在每條梁的末端與支架底座接觸的地方，焊接上一塊厚20mm，長(zhǎng)600mm，材質(zhì)為NM360的低合金中厚板，增加了該區(qū)域的耐磨性能，使支架底座與梁相對(duì)移動(dòng)的過程中，減少對(duì)梁的磨損；由于推移框架在移動(dòng)的時(shí)候，往往都是往前移動(dòng)，左右兩邊的位移量很小，因此去掉了推移框架兩邊的滑靴結(jié)構(gòu)，只保留了前端的滑靴，簡(jiǎn)化了推移框架的結(jié)構(gòu)。

該E型推移梁設(shè)計(jì)制造完成后，礦方人員與機(jī)修廠技術(shù)人員交流，提出了若干問題，想繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)該裝置。通過研究礦方提出的問題，機(jī)電制修廠技術(shù)人員對(duì)E型推移梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出最終的產(chǎn)品，如圖7所示。

最終設(shè)計(jì)出的E型推移梁相對(duì)上次的設(shè)計(jì)的主要有以下三方面的改進(jìn)：

（1）在E型推移梁的前端上面，打4個(gè)φ32的通孔，這四個(gè)孔與風(fēng)動(dòng)絞車的底座通過M30的螺栓相連接，使風(fēng)動(dòng)絞車安裝在E型推移梁上。如圖5所示，當(dāng)被回撤的3號(hào)支架拉倒巷道口處時(shí)，巷道口處的絞車鋼絲繩完全收回，若要回撤4號(hào)支架，需要人工將鋼絲繩拉到被4號(hào)支架的位置，一個(gè)工作面短的有150m左右，長(zhǎng)的有220m左右，若要人工不停的拖拉鋼絲繩，工作量大而繁重。E型推移梁上安裝的風(fēng)動(dòng)絞車正好可以彌補(bǔ)人工拉鋼絲繩的不足，當(dāng)回撤3號(hào)支架時(shí)，將風(fēng)動(dòng)絞車的鋼絲繩同時(shí)掛在3號(hào)支架上，3號(hào)支架拉到巷道口時(shí)，將風(fēng)動(dòng)絞車的鋼絲繩與巷道口絞車的鋼絲繩相連接，通過風(fēng)動(dòng)絞車，將鋼絲繩拉回，這樣既降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又節(jié)省了時(shí)間，大大提高了工作效率。

（2）該E型推移梁增加了支架調(diào)偏裝置，若支架在拉移或者推移的過程中發(fā)生扭動(dòng)偏移，可以通過該裝置微調(diào)支架，使支架移動(dòng)路線回歸正常。該調(diào)偏裝置主要有調(diào)整千斤頂、十字頭（千斤頂與鏈條連接）、φ26*92圓環(huán)鏈及連接頭組成。該裝置安放在最外側(cè)兩條梁內(nèi)，千斤頂在梁內(nèi)，十字頭、鏈條與連接頭在梁外，各個(gè)部件通過銷軸連接。千斤頂為ZY3800/16/35掩護(hù)式液壓支架平衡千斤頂改制，圓環(huán)鏈為標(biāo)準(zhǔn)φ26*92-C圓環(huán)鏈（長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整），連接頭為ZF3200支架拉后溜連接頭改制而成。將連接頭插入ZY3800支架底座的平板車運(yùn)輸安裝孔中，旋轉(zhuǎn)連接頭，正好卡在底座的主筋板上，支架在移動(dòng)過程中若發(fā)生扭動(dòng)，通過調(diào)節(jié)千斤頂，拉動(dòng)底座，使支架恢復(fù)正常移動(dòng)。該裝置操作方便，不需要工人另外用千斤頂或者單體柱糾正軌跡，在支架移動(dòng)的過程中就可以實(shí)現(xiàn)微調(diào)，減少了支架與E型推移梁之間的相互摩擦，降低了梁的磨損程度。

（3）在整個(gè)E型推移梁的上面焊接φ16的螺紋鋼，起到防滑的作用，保障了工人在工作時(shí)的安全，為工作面支架的回撤提供了安全保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

E型推移梁經(jīng)過三個(gè)階段的研制，與2014年最終制作完成。該E型推移梁制作完成后已在陳四樓礦2513工作面（2014年）、24106工作面（2014年）、21401工作面（2015年）得到應(yīng)用。通過在礦井生產(chǎn)中的應(yīng)用得到以下結(jié)論：

（1）能實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)掩護(hù)式液壓支架支護(hù)，提高了回撤的安全性。

（2）縮短回撤時(shí)間，優(yōu)化回撤方式提高了工效，每天多回撤4-6架，整個(gè)工作面支架回撤工期縮短3天左右。

（3）實(shí)現(xiàn)了雙掩護(hù)支架自移，避免人工搬運(yùn)單體柱和π型梁，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）抬棚支護(hù)每班需4人配合作業(yè)，利用該裝置后，可減少2人，按照每天兩個(gè)班作業(yè)，回撤工作面16天工期，現(xiàn)只需投入2×2×16=64人工即可完成作業(yè)，減少64個(gè)人工，降低了人工的投入與開支。

（5）頻繁使用單體柱，乳化液投入很大，利用液壓支架做支護(hù)，液壓支架連接回液管，減少了乳化液的消耗，起到節(jié)能降耗的作用[3]。

因此，通過以上結(jié)論證明E型推移梁能實(shí)現(xiàn)綜采工作面液壓支架安全高效的回撤，提高礦井生產(chǎn)效益，對(duì)煤炭行業(yè)有著積極的影響[4]，可以在礦井生產(chǎn)中大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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