豎井條件下重型液壓支架整體無軌化快速搬運(yùn)工藝

劉德寧

(中國煤炭科工集團(tuán) 太原研究院有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

近年來，隨著煤礦開采力度的加大，煤礦的開采深度不斷增加，主斜井副立井型的煤礦數(shù)量逐年增多，以中西部新建或在建的現(xiàn)代化礦井表現(xiàn)尤為突出，這些礦井的特點(diǎn)是井下設(shè)備均需通過副立井提升罐籠進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。

由于副井罐籠承載能力及尺寸空間的限制，一些煤礦綜采工作面液壓支架等設(shè)備在搬家倒面時(shí)，均不具備整體下罐條件，需根據(jù)罐籠的運(yùn)載條件，解體后通過板車方可轉(zhuǎn)運(yùn)下罐，運(yùn)往組裝硐室后進(jìn)行二次組裝、調(diào)試[1]。這種方法拆解內(nèi)容較多，拆解難度較大，而且液壓管路拆解后，油液滴漏較多，系統(tǒng)較易受到污染，組裝時(shí)較易接錯(cuò)管線。諸多因素往往會(huì)導(dǎo)致車輛不能正常使用，嚴(yán)重影響了綜采設(shè)備搬家倒面的效率。鑒于此，亟需探索一種新型液壓支架整體快速搬運(yùn)工藝方法，解決目前主斜井副立井煤礦綜采設(shè)備搬家倒面轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)，搬運(yùn)效率較低的問題。

1 傳統(tǒng)搬運(yùn)工藝存在的主要問題

近年來國內(nèi)一些主斜井副豎井煤礦，為實(shí)現(xiàn)液壓支架等設(shè)備能夠整體下罐籠，配備了能整體容納重型液壓支架等綜采設(shè)備的超大型罐籠，利用大載重軌道平板車，解決了液壓支架等綜采設(shè)備的整體轉(zhuǎn)運(yùn)問題[2]。具體實(shí)現(xiàn)過程是：在副立井井口外，利用起吊設(shè)備，將液壓支架等設(shè)備放至平板車上并捆綁牢靠；然后將平板車及設(shè)備牽引進(jìn)入罐籠，在罐籠內(nèi)利用阻車器等設(shè)施將平板車限位；然后運(yùn)至井下，設(shè)備出罐后，再利用無軌輔助運(yùn)輸車輛將設(shè)備運(yùn)往工作面。

這種液壓支架整體搬運(yùn)工藝存在一些問題，主要表現(xiàn)為：

1) 軌道平板車首先需在井口上下罐籠外鋪設(shè)一定距離的軌道，并在罐籠內(nèi)設(shè)置鎖軌裝置，并配備液壓絞車類牽引裝置，這影響了提升罐籠其他方面的使用；而且軌道平板車進(jìn)出罐籠時(shí)，由于罐籠軌道與地面軌道不能較為理想地等高度貼合，容易出現(xiàn)車輪阻滯現(xiàn)象。

2) 在整個(gè)液壓支架搬運(yùn)過程中，采用的搬運(yùn)設(shè)備種類繁多，先使用起吊設(shè)備，再利用平板車，然后通過無軌輔助運(yùn)輸車輛實(shí)現(xiàn)液壓支架的搬家倒面，額外增加了輔運(yùn)成本。

3) 搬運(yùn)設(shè)備種類繁多必然會(huì)增加中間轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)。一方面不能實(shí)現(xiàn)液壓支架的快速搬運(yùn)，影響了設(shè)備的搬運(yùn)周期，與高效的生產(chǎn)理念相違背；另一方面，這種方法要求參與的人員多，存在不少安全隱患。

針對(duì)軌道平板車轉(zhuǎn)運(yùn)液壓支架時(shí)存在的問題，一些煤礦嘗試使用單軸線或多軸線無軌平板車。首先利用起吊設(shè)備完成液壓支架的裝載工作，通過無軌輔助運(yùn)輸車輛牽引支架進(jìn)入罐籠，支架入井后，使液壓支架脫離平板車，然后通過支架搬運(yùn)車運(yùn)往工作面[3]。這種搬運(yùn)工藝替代了原有的軌道平板車，避免了由于軌道、絞車等設(shè)施帶來的環(huán)節(jié)多、安全性差等系列問題，實(shí)現(xiàn)了重型液壓支架的整體入井。但這種方法仍然需要使用起吊設(shè)備來完成液壓支架的裝卸，然后才能實(shí)現(xiàn)液壓支架的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。該工藝仍然不能解決重型液壓支架的整體轉(zhuǎn)載以及快速搬運(yùn)問題，仍然會(huì)影響綜采工作面設(shè)備搬家倒面周期[4]。

2 無軌化整體快速搬運(yùn)工藝

2.1 總體思路

該搬運(yùn)工藝的總體思路是利用下罐支架搬運(yùn)拖車，將拖車及支架整體快速下罐，無需卸載轉(zhuǎn)運(yùn)，通過井下牽引車連接拖車后直接將支架運(yùn)往工作面。該搬運(yùn)工藝中使用的主要設(shè)備定義為可快速分體型支架搬運(yùn)車，如圖1所示?？煽焖俜煮w型支架搬運(yùn)車由牽引車、下罐支架拖車及快換機(jī)構(gòu)等組成。牽引車能夠通過操作快換機(jī)構(gòu)裝置中快速分離手柄，實(shí)現(xiàn)與支架拖車的快速連接及分離。支架拖車為U型框架型式，如圖2所示，采用4個(gè)提升鏈輪實(shí)現(xiàn)液壓支架的吊裝及提升，配備支撐機(jī)構(gòu)，保證拖車及支架在罐籠內(nèi)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。

1-牽引車;2-快換機(jī)構(gòu)；3-拖車

1-快換機(jī)構(gòu)； 2-插拔式集成塊； 3-支撐機(jī)構(gòu)

2.2 無軌化整快速搬運(yùn)工藝過程

搬運(yùn)工藝的具體實(shí)施過程為：

1) 在副立井井口外，操作可快速分體型支架搬運(yùn)車，實(shí)現(xiàn)液壓支架的整體快速裝載，并將液壓支架運(yùn)往井口，如圖3所示。

2) 在罐籠入口處調(diào)整支架姿態(tài)。利用乳化液泵站將液壓支架立柱撐起，直至液壓支架及下罐支架拖車長(zhǎng)度滿足罐籠允許長(zhǎng)度為止，然后將拖車及液壓支架運(yùn)入罐籠。

1-泵站； 2-井上； 3-井下； 4-泵站

3) 操作下罐支架拖車支撐機(jī)構(gòu)，將拖車?？糠€(wěn)固，然后操作快換機(jī)構(gòu)，使得牽引車與下罐支架拖車快速分離，之后牽引車撤離罐籠。

4) 將拖車及液壓支架運(yùn)入井下后，操作井下牽引車與拖車快速連接，將拖車及支架撤出罐籠，同時(shí)使用泵站調(diào)整支架至長(zhǎng)距離運(yùn)輸高度。

5) 將液壓支架運(yùn)往工作面。

3 主要特點(diǎn)及關(guān)鍵因素

3.1 主要特點(diǎn)

該無軌化整體快速搬運(yùn)工藝主要特點(diǎn)為：

1) 使用設(shè)備種類較少。該搬運(yùn)工藝只需可快速分體式支架搬運(yùn)車2臺(tái)，乳化液泵站2臺(tái)，無需在井口外配備起吊設(shè)備，無需使用平板車，無需轉(zhuǎn)載，縮短了搬家倒面周期。

2) 操作步驟較少。中間環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單，參與人數(shù)較少，有效避免了由于環(huán)節(jié)復(fù)雜、人員較多帶來的安全隱患。

3) 使用可快速分體式支架搬運(yùn)車。如圖4所示，拖車進(jìn)入罐籠后，能方便調(diào)整液壓支架重心，使得物件重心與罐籠幾何中心相匹配，避免了罐籠偏載運(yùn)行所導(dǎo)致的井筒事故。

1-罐籠； 2-罐籠中心； 3-支架重心； 4-液壓支架； 5-拖車； 6-支持機(jī)構(gòu)； 7-限位機(jī)構(gòu)

3.2 關(guān)鍵因素

該液壓支架整體快速搬運(yùn)工藝能夠順利實(shí)施的關(guān)鍵因素包括：

1) 下罐支架拖車應(yīng)合理設(shè)計(jì)，拖車的外形尺寸及重量需滿足罐籠除支架外的承載要求，并且應(yīng)合理設(shè)計(jì)拖車重心，保證支架及拖車整體下罐時(shí)罐籠的運(yùn)行穩(wěn)定性。

2) 支架調(diào)整姿態(tài)進(jìn)罐時(shí)，應(yīng)總結(jié)制定合理的支架姿態(tài)調(diào)整步驟，快速調(diào)整支架平衡缸及支撐立柱，縮短支架的進(jìn)罐準(zhǔn)備時(shí)間。

3) 需合理設(shè)計(jì)下罐拖車液壓系統(tǒng)，并開發(fā)拖車液壓管路集成快速分離裝置，縮短牽引車與拖車的快速分離時(shí)間，縮短支架上下罐籠轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間。

4 工程應(yīng)用情況

重型液壓支架整體無軌化快速搬運(yùn)工藝研究成功后，在鄂爾多斯某主斜井副豎井煤礦進(jìn)行了試運(yùn)行。該礦為600萬t新建礦井，副立井配備7.9 m×3.7 m×5.2 m的大型罐籠，罐籠額定承載達(dá)60 t，綜采工作面配套采高5.5 m、質(zhì)量約46 t的液壓支架。如圖5所示，該礦采用液壓支架整體無軌化快速搬運(yùn)工藝后，28 d完成了約170臺(tái)液壓支架的搬運(yùn)工作，較傳統(tǒng)搬運(yùn)工藝，提前了17 d左右，大大縮短了綜采面設(shè)備的安裝周期，達(dá)到了礦方預(yù)期效果。

(a)

(b)

5 結(jié)論

針對(duì)我國目前主斜井副豎井煤礦綜采工作面重型液壓支架等設(shè)備搬家倒面周期長(zhǎng)的問題，提出了重型液壓支架整體無軌化快速搬運(yùn)工藝。經(jīng)工程應(yīng)用實(shí)踐證明，該搬運(yùn)工藝的實(shí)施步驟方便，使用設(shè)備單一，中間環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單，參與人數(shù)較少，無需轉(zhuǎn)載，有效避免了各種安全隱患，提高了液壓支架搬運(yùn)效率，縮短了整個(gè)綜采工作面的搬家倒面周期，開創(chuàng)了重型液壓支架無軌化整體快速下罐的先例，具有很好的推廣應(yīng)用前景。