六米大采高支撐掩護(hù)式支架組裝工藝

劉 力

(大同煤礦集團(tuán) 晉華宮礦，山西 大同 037016)

由于六米大采高工作面的液壓支架體積大、自身重，存在搬家準(zhǔn)備困難、時(shí)間長(zhǎng)、任務(wù)重、人力勞動(dòng)強(qiáng)度高等問(wèn)題。在本次大采高準(zhǔn)備過(guò)程中將新的液壓支架運(yùn)送到井下進(jìn)行穩(wěn)裝，經(jīng)過(guò)實(shí)地勘測(cè)并查看礦井設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)巷道不具備液壓支架整體裝車下井的條件，故必須采用解體、分裝的方式下井后再進(jìn)行組裝、穩(wěn)設(shè)。為了縮短準(zhǔn)備時(shí)間，決定使用新型安裝工藝進(jìn)行快速組裝，這樣可以減少人力勞動(dòng)強(qiáng)度，在安全的基礎(chǔ)上縮短工期，以便實(shí)現(xiàn)大采高工作面的搬家不停采。

1 液壓支架

大采高工作面采用ZZ13000/28/60支撐掩護(hù)式液壓支架。自重：50 t，高度：2 800/6 000 mm，寬度：1 660/1 860 mm. 地面將液壓支架解體為3部分：支架底座、立柱和頂梁。頂梁自重：25 t，頂梁長(zhǎng)：8 600 mm，頂梁寬：1 690 mm. 立柱自重：2 t/根，立柱最小高度：2 500 mm. 底座自重：17 t，底座長(zhǎng)：3 600 mm，底座寬：1 660 mm.

2 機(jī)電設(shè)備的選型

2.1 風(fēng)動(dòng)葫蘆選型

本次選用JDN風(fēng)動(dòng)葫蘆M系列。其具有適用于煤礦井下等高危場(chǎng)合；操作簡(jiǎn)單，省人省力；適合頻繁使用，且維護(hù)級(jí)別低；采用無(wú)級(jí)變速控制，可以精確定位負(fù)載；以高壓空氣作為動(dòng)能，符合煤礦井下防爆要求；吸音性能好，噪音低等特性。

風(fēng)動(dòng)葫蘆主要進(jìn)行井下液壓支架安裝立柱、組裝頂梁。安裝支架立柱必須保證風(fēng)動(dòng)葫蘆起吊重量大于2 t，故選擇JDN-M63D-6T風(fēng)動(dòng)葫蘆進(jìn)行立柱安裝。組裝頂梁必須保證風(fēng)動(dòng)葫蘆起吊重量大于50 t，故選擇4臺(tái)JDN-M63D-20T風(fēng)動(dòng)葫蘆同時(shí)起吊頂梁。另選用2臺(tái)JDN-M63D-6T風(fēng)動(dòng)葫蘆輔助四聯(lián)桿安裝。

2.2 空氣壓縮機(jī)選型

本次選用MLG系列煤礦用螺桿式移動(dòng)空氣壓縮機(jī)。根據(jù)風(fēng)動(dòng)葫蘆設(shè)備說(shuō)明書，20 t風(fēng)動(dòng)葫蘆滿載耗氣量為5.5 m3/min，6 t風(fēng)動(dòng)葫蘆滿載耗氣量為2 m3/min. 總滿載耗氣量：5.5×4+2×4=30 (m3/min). 空氣壓縮機(jī)必須可以同時(shí)供給4臺(tái)20 t風(fēng)動(dòng)葫蘆和4臺(tái)6 t風(fēng)動(dòng)葫蘆的使用。故選用MLGF35/8-200G型煤礦用螺桿式移動(dòng)空氣壓縮機(jī)，該空氣壓縮機(jī)的標(biāo)定排氣量為35 m3/min.

2.3 管路選型

MLGF35/8-200G型煤礦用螺桿式移動(dòng)空氣壓縮機(jī)排氣接口尺寸為DN80法蘭，風(fēng)路分配器進(jìn)風(fēng)口適用DN75管路，故空氣壓縮機(jī)到風(fēng)路分配器進(jìn)風(fēng)口選用DN75鋼管。風(fēng)路分配器出風(fēng)口適用DN19 管路，風(fēng)動(dòng)葫蘆進(jìn)風(fēng)口為d19 mm，故風(fēng)路分配器出風(fēng)口到風(fēng)動(dòng)葫蘆進(jìn)風(fēng)口選用1-19-10鋼絲增強(qiáng)液壓橡膠軟管。

3 井下組裝支架組裝硐室

設(shè)計(jì)依據(jù)：大采高工作面采用ZZ13000/28/60支撐掩護(hù)式液壓支架。在地面將液壓支架解體為3部分：支架底座、立柱和頂梁。

頂梁自重：25 t，頂梁長(zhǎng)：8 600 mm，頂梁寬：1 690 mm.

立柱自重：2 t/根，立柱最小高度：2 500 mm.

底座自重：17 t，底座長(zhǎng)：3 600 mm，底座寬：1 660 mm.

兩個(gè)組裝硐室必須可以實(shí)現(xiàn)液壓支架3部分在各自硐室內(nèi)自由移動(dòng)和吊裝。錨索間距按照3部分外形尺寸確定，并保證錨固力。

3.1 組裝硐室要求

1) 錨索要求。

錨索長(zhǎng)度根據(jù)巷道頂板巖性確定，應(yīng)使錨索錨固在穩(wěn)定的巖層中，根據(jù)掘進(jìn)隊(duì)組巷道作業(yè)規(guī)程要求，確定選用d17.8 mm，L=4 000 mm的鋼絞線。

2) 1#組裝硐室(支架立柱組裝硐室)。

組裝立柱專用平車長(zhǎng)3 000 mm，寬1 300 mm，支架立柱最小高度2 500 mm. 必須保證吊起立柱時(shí)下方底座平車可以通過(guò)，同時(shí)便于人員安全操作。

所以,支架立柱組裝硐室設(shè)計(jì)尺寸為：長(zhǎng)3 000 mm、寬6 500 mm、高5 300 mm.

錨索共2組，左右組間距850 mm. 每組共2對(duì)，錨索間距300 mm，外露300 mm.

3) 2#吊裝硐室(支架頂梁組裝硐室)。

組裝頂梁專用平車長(zhǎng)3 500 mm，寬1 600 mm，支架最低高度2 800 mm. 同時(shí)必須保證吊起支架時(shí)下方平車可以通過(guò)。

因此，支架頂梁組裝硐室設(shè)計(jì)尺寸為：長(zhǎng)10 000 mm、寬8 500 mm、高5 300 mm.

錨索共4組，左右組間距1 900 mm， 前后組間距2 500 mm. 每組共11對(duì)，錨索間距300 mm，外露300 mm.組裝支架硐室設(shè)備布置見圖1.

圖1 組裝支架硐室設(shè)備布置圖

3.2 新型工具的設(shè)計(jì)

3.2.1解體分裝支架專用平車

支架解體之后，需要分別裝車下井，而普通平車無(wú)法有效固定，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)繪，設(shè)計(jì)了分裝支架專用平車。

1) 頂梁專用平車。

頂梁專用平車在普通平板車的基礎(chǔ)上，分別在平車兩側(cè)前、中、后3個(gè)對(duì)應(yīng)的位置用工字鋼焊接高度為1 150 mm、1 020 mm、900 mm的一對(duì)支撐柱，并在平車中部焊接支架四聯(lián)桿限位梁。同時(shí)，為了更加穩(wěn)固，為每一個(gè)支撐柱都設(shè)計(jì)了拉筋。平車長(zhǎng)3 500 mm，寬1 600 mm. 支撐柱高度和支架頂梁外形匹配，以保證頂梁可以保持支架未解體時(shí)的外形，方便組裝；支架四聯(lián)桿限位梁保證頂梁固定更加牢靠。

2) 裝立柱專用平車。

裝立柱專用平車加工外形尺寸更小的礦用平車：長(zhǎng)3 000 mm，寬1 300 mm. 平車兩側(cè)分別焊接兩根11#礦用工字鋼作為卡位，兩根工字鋼中心距為2 000 mm，在距平車前端600 mm處焊限位梁。這樣的優(yōu)點(diǎn)是可以保證4根立柱平鋪在平車上，在斜井運(yùn)輸時(shí)，立柱不會(huì)滑動(dòng)。

3) 裝支架底座專用平車。

裝支架底座專用平車是在普通礦用平車基礎(chǔ)上，在兩側(cè)分別加固焊接2個(gè)平耳，前耳距平車前端300 mm，前后兩耳中心距2 610 mm. 此距離由支架底座的固定口確定，平車長(zhǎng)3 500 mm，寬1 700 mm，保證支架底座有合適的位置和較低的重心。

3.2.2風(fēng)路分配器的革新

空氣壓縮機(jī)需要同時(shí)為8臺(tái)風(fēng)動(dòng)葫蘆供風(fēng)，所以設(shè)計(jì)了風(fēng)路分配器。在礦井實(shí)際使用過(guò)中，井下空氣潮濕，空氣壓縮機(jī)送出的風(fēng)中水分較多，影響風(fēng)動(dòng)葫蘆的正常使用，降低了工作效率。所以分路分配器同時(shí)也起到了過(guò)濾水分的作用。

3.2.3立柱專用起吊鉤的設(shè)計(jì)

組裝立柱時(shí)，起吊環(huán)在立柱側(cè)面，傳統(tǒng)方式是通過(guò)側(cè)面起吊環(huán)組裝。但是，這樣的方式立柱受力不平衡，無(wú)法完全豎直，嚴(yán)重制約立柱的組裝進(jìn)度，所以設(shè)計(jì)了立柱專用起吊鉤，通過(guò)柱頭銷孔起吊立柱，吊起后立柱可以完全豎直，方便快捷、安全省力。

3.2.4聯(lián)合系統(tǒng)的研制

在液壓支架組裝頂梁的過(guò)程中，需要安裝4個(gè)銷子，d165 mm，長(zhǎng)510 mm，重達(dá)66 kg，表面光滑，單人基本無(wú)法舉到合適位置。所以研究通過(guò)礦用手動(dòng)絞盤、頂板定滑輪、手?jǐn)[撞針形成一套系統(tǒng)。員工可以安全、省力的通過(guò)手動(dòng)絞盤提升銷子到合適位置并安放，然后使用手?jǐn)[撞針撞擊銷子到位。

這套系統(tǒng)在安裝銷子時(shí)，安全可靠、方便快捷、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

4 新工藝操作流程

4.1 地面支架解體、裝車

1) 首先將液壓支架解體為3部分，分別為頂梁、立柱以及底座。

2) 裝頂梁使用頂梁專用平車：平車長(zhǎng)3 500 mm，寬1 600 mm. 每一個(gè)頂梁兩側(cè)分別和平車上的支撐柱之間使用3條M30高強(qiáng)螺栓固定，四聯(lián)桿必須卡在限位梁上。

3) 裝立柱使用立柱專用平車：平車長(zhǎng)3 000 mm，寬1 500 mm. 同時(shí)將4根立柱平鋪在平車上，立柱一側(cè)卡在限位梁內(nèi)側(cè)，之后通過(guò)壓板固定，保證每根立柱在平板車上不滑動(dòng)。

4) 裝支架底座同樣使用專用平車：平車長(zhǎng)3 500 mm，寬1 700 mm. 支架底座與前平耳之間使用兩根M30×650的螺桿和壓杠固定，底座與后平耳之間使用兩根 M30×410的螺桿和固定銷固定。

5) 當(dāng)全部固定牢靠，檢查無(wú)誤后，需要按照頂梁、立柱、底座的順序下井。

4.2 井下組裝立柱

1) 當(dāng)裝支架平車到達(dá)井下組裝硐室附近時(shí)，停車。先將頂梁運(yùn)送到支架頂梁組裝硐室(以下簡(jiǎn)稱2#組裝硐室)，將立柱運(yùn)送到支架立柱組裝硐室(以下簡(jiǎn)稱1#組裝硐室)，支架底座留在1#組裝硐室外側(cè)。

2) 將立柱在1#組裝硐室卸車，硐室兩側(cè)各卸兩根。

3) 使用2臺(tái)6 t風(fēng)動(dòng)葫蘆從硐室兩側(cè)各自起吊一根立柱并高于支架前座箱。通過(guò)設(shè)計(jì)的立柱專用起吊鉤可以有效保證立柱豎直起吊，方便安裝。

4) 將支架底座運(yùn)送到立柱正下方，并將兩根立柱安裝到支架底座的后側(cè)柱窩，不影響安裝前立柱。

5) 通過(guò)相同的方式安裝前立柱，完成立柱安裝。

4.3 井下組裝頂梁

1) 將已經(jīng)在2#組裝硐室的支架頂梁通過(guò)4臺(tái)20 t風(fēng)動(dòng)葫蘆固定，將頂梁吊起。

2) 平車返出后，將已經(jīng)組裝好立柱的底座運(yùn)送到頂梁正下方。

3) 將頂梁下放，使立柱柱頭進(jìn)入頂梁柱窩。

4) 通過(guò)2臺(tái)6 t風(fēng)動(dòng)葫蘆將后掩護(hù)梁吊起，調(diào)整頂梁的高度，安裝連接銷；調(diào)整四聯(lián)桿的位置，安裝四聯(lián)桿銷。由于這4個(gè)圓柱形銷子體積大，自身重，表面光滑，不宜操作，所以通過(guò)手動(dòng)絞盤、定滑輪、手?jǐn)[撞針聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行安裝，既保證了安全，又可以快速省力的提起。

5) 摘下2臺(tái)6 t風(fēng)動(dòng)葫蘆吊鉤，安裝柱頭卡塊，之后摘下4臺(tái)20 t風(fēng)動(dòng)葫蘆吊鉤。

5 結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)

淘汰了舊的綜采設(shè)備安裝工藝，采用新型綜采設(shè)備安裝工藝后，具有以下優(yōu)勢(shì)及創(chuàng)新點(diǎn)：

1) 井下吊裝硐室由原來(lái)的大型吊裝硐室變成了現(xiàn)在運(yùn)用的兩個(gè)小型吊裝硐室，減少了前期的巷道施工量。而且兩個(gè)吊裝硐室可以同時(shí)進(jìn)行綜采設(shè)備安裝，節(jié)約了時(shí)間。

2) 采用了風(fēng)動(dòng)葫蘆后，綜采設(shè)備由人工安裝變?yōu)闄C(jī)械操作，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，保證了搬家進(jìn)度。

3) 原來(lái)準(zhǔn)備一次大采高工作面需要兩個(gè)多月的時(shí)間，現(xiàn)在只需要一個(gè)半月就可以完成，整體搬家效率提高了近30%.