綜采工作面液壓支架整體搬家技術(shù)研究

裴少鵬

（山西省長治市高河能源有限公司， 山西 長治 047100）

1 工作面概況

潞安集團將撤除3406工作面，該工作面處于34采取的南部方位，將對山西組3煤層進行開采。其東部和北部被涵蓋在另一個工作面中，由于回風作用，位于山下位置的煤柱在很大程度上會得到保護，而西部位置則為尚未開采的地區(qū)，至于工作區(qū)的南方，則是3煤層的風氧化帶地段。該撤除的工作面面長達237 m，配備158架液壓支架，型號為ZF9000-20/42。

液壓支架新的安裝工作面是3412工作面，位于34開采區(qū)南部。此工作面標準長度為785 m。其中一個巷道的坡度達到19.5°，為整個工作面的最大坡度[1]。該工作面的北方是制冷酮室，而東部位置則為未開采的地段以及回風巷，同時西部地區(qū)也處于開采當中，在它的南方存在著斷層以及保護斷層的煤柱線。

舊工作面的液壓支架在巷道中按照如圖1所示的方式分布其中。

2 液壓支架撤除與安裝方式

2.1 傳統(tǒng)形式下的撤除與安裝

設(shè)備的撤除與安裝的傳統(tǒng)方法是借助回柱絞車進行牽拉，而后需要單體液壓支柱加以配合完成施工過程，液壓支架的撤除以及安裝均可用此種方法完成。該方法有諸多優(yōu)點：安裝十分簡便，大大降低了工作流程的復雜程度；絞車以及液壓支柱是目前為止一直被廣泛使用的設(shè)施，所以可以十分快速地調(diào)動這些設(shè)備材料。然而在實際使用中暴露出一些不足與隱患：絞車在使用時容易發(fā)生故障；鋼絲繩在使用時存在斷裂的巨大風險且危害嚴重；傳統(tǒng)的設(shè)備使用時有著十分繁雜的供電需求；傳統(tǒng)設(shè)備自動化作業(yè)能力不足，需要消耗大量人力資源；服務(wù)現(xiàn)場的600 mm軌道無法保證使用穩(wěn)定。

圖1 巷道布置情況示意圖

2.2 專用設(shè)備撤除、安裝

專用設(shè)備在實施作業(yè)面迎頭抽架的撤除以及迎頭調(diào)架的安裝過程中展現(xiàn)了其顯著的優(yōu)點：專用設(shè)備由于具有特異性，所以使用現(xiàn)場環(huán)境與作業(yè)方式，展現(xiàn)出很強的穩(wěn)定性，同時故障率相比傳統(tǒng)設(shè)備大大降低；專業(yè)化設(shè)備配備了相應的安全防護措施與應對機制，將設(shè)備出現(xiàn)超載情況的可能降至最低；液壓系統(tǒng)作為動力裝置，簡化了現(xiàn)場電路；由于專業(yè)化程度高，不需要占用大量的人力；相較于傳統(tǒng)設(shè)備，專業(yè)設(shè)備的2 100 mm軌道具備超高的穩(wěn)定性。但是新設(shè)備在使用中也存在一些阻礙：專用設(shè)備的安裝與使用需要滿足更高的條件；作為專用設(shè)備，無法快速的調(diào)集，因為需要單獨采購；職工對新設(shè)備的操作習慣需要一個適應階段。

3 液壓支架運輸方式的選擇

3.1 拆解運輸

液壓支架體型過于龐大，需要先行拆解才能分別搬運，具體的拆解工作需要在拆解酮室內(nèi)完成。經(jīng)拆解后，整個液壓支架就分解為幾部分：頂梁、掩護梁、立柱和底座等。然后將這幾個部件分別安裝在不同的車輛中進行運輸。這樣做的優(yōu)點首先是減少了運送體積和重量，其次，體積減小也意味著重心得到降低。但是拆解進行運輸也造成一些負面影響：拆解工作需要占用更多的人力以及運輸資源，導致整個運輸周期變長；部件結(jié)構(gòu)組件由于存在變形或者是腐蝕導致拆解難度加大；拆解、再組裝過程中可能出現(xiàn)事故；拆解后還需要重新組裝。

3.2 整架運輸

相較于拆解后運輸，整架設(shè)備運輸優(yōu)點：免除繁瑣的拆裝過程，杜絕由此引發(fā)的安全事故；降低設(shè)備拆解過程中造成的損壞；需要更少的運輸車輛；無需過多的人員參與。同時整體運輸?shù)娜秉c也顯而易見：整體運輸導致運輸質(zhì)量過大，將近29 t的運輸質(zhì)量挑戰(zhàn)不??；整架運輸對空間要求更大，體積達到了8 220 mm×1 430 mm×2 400 mm[2]，這使得設(shè)備在運輸過程中的重心位置偏高，影響穩(wěn)定性；斷面過于龐大；龐大的設(shè)備在整體運輸時一般絞車無法完成，需要體積更大、性能更穩(wěn)定的絞車完成運輸。

在對上述兩種運輸方案進行比較之后發(fā)現(xiàn)，整體運輸?shù)姆桨父鼮閷嶋H，但需要保證安全，故而采取整體運輸方案。

4 安撤工作面支護情況

4.1 回撤工作面通道

如圖2所示，回撤工作面通道高度360 mm，寬330 mm。其中，為了構(gòu)建質(zhì)量過關(guān)的運輸通道，采用強度很好的材料—聚醋纖維作為原料，制作柔性網(wǎng)用作錨網(wǎng)梯索，形成頂板，同時輔以四排錨桿進一步提升通道的穩(wěn)定性，而煤幫則設(shè)置了三排。

4.2 安裝工作面切眼

如圖3所示，安裝工作面切眼高度為400 mm，寬850 mm，為了構(gòu)建質(zhì)量過關(guān)的運輸通道，采用強度很好的材料—聚醋纖維作為原料，制作柔性網(wǎng)用作錨網(wǎng)梯索，形成頂板，同時輔以11排錨桿進一步提升通道的穩(wěn)定性。

5 安撤施工設(shè)備

1）設(shè)備優(yōu)點：不需要將支架通過拖拽的形式搬運，減少了與通道地板的摩擦，避免了絞車以及鋼繩的超負荷，保證高效的傳輸速率；采用全液壓形式的控制系統(tǒng)，大部分工作所需要的支撐力源于千斤頂，將原本復雜的流程大大簡化；專業(yè)化的設(shè)施為現(xiàn)場營造更好的施工環(huán)境。

2）專用設(shè)備的加入，避免傳統(tǒng)設(shè)備生硬的搬運作業(yè)方式、可以提供更加安全、穩(wěn)定、可靠的服務(wù)。

圖2 工作面回撤通道支護布置示意圖（單位：mm）

圖3 工作面切眼支護布置示意圖（單位：mm）

6 提升運輸裝置

6.1 運輸路線的制定

液壓設(shè)備從工作面撤除再安裝到新的工作面，運輸距離超過3 km，且中途會遇到6處拐點，存在巷道，其最大坡度達到了19.5°。

6.2 軌道鋪設(shè)

為了搬運過程的穩(wěn)定，在撤除通道以及安裝切眼處加裝了運輸軌道，既提升了設(shè)備運輸時的穩(wěn)定性，也提高了運輸速率，軌道的設(shè)置嚴格遵守參考標準，達到30 kg/m，為了進一步提升穩(wěn)定性，在軌道之間設(shè)置了鐵板，堅固性得到保證。

6.3 運輸絞車的選擇

1）運輸液壓裝置的絞車需要保證噸位和設(shè)備的重量是嚴格匹配的，并且絞車的安裝都是建立在由混凝土加固的地基上，如果條件允許，還會設(shè)置額外的安全保護裝置讓運輸過程保持穩(wěn)定。

2）提升支架的實際稱重達到了近29 t，而巷道的坡度也達到了19.5°，為了保證足夠的拉力支持，選用的絞車可提供的靜拉力達到300 kN，所選鋼絲繩直徑達到40 mm，容繩量為700 m，為保持穩(wěn)定，繩素移動速度為0.17 m/s。

7 液壓支架安撤工序

7.1 液壓支架回撤工序

7.1.1 支架回撤

在進行支架回撤時，需要保證調(diào)向平臺的口對準撤離支架的位置；把平臺的牽引支架千斤頂置于等候撤離的推拉桿處；將等候撤離的支架進行下降處理；通過調(diào)節(jié)液壓支架對千斤頂及逆行推拉處理以便收回，等撤離的支架將被慢慢的抽走；等千斤頂達到位置，將千斤頂慢慢撤回；再將液壓支架收回，再度對千斤頂進行推拉，通過重復操作，液壓支架的底座被順利移動到制定位置，接下來就可以將千斤頂撤除。

7.1.2 對支架進行裝車

再次對液壓支架進行方位調(diào)整，使千斤頂可以固定在支架前端上，同時通過支架后面的抓勾再次與底座連接，此時一前一后的固定可以幫助千斤頂進行調(diào)節(jié)，保證帶撤離支架能夠達到平行于煤壁的狀態(tài)，方可解除鉤頭。

7.1.3 叉車運輸

將調(diào)向平臺固定在回撤叉車上，把液壓支架回撤車兩邊的鉤頭固定到支架底座的連接孔中，此時千斤頂收回支架直至達到回撤車的上方位置，支架和回撤車固定封鎖，形成一個整體。借助鉤頭的作用將回撤車與絞車進行捆綁，此前連接在一起的回撤車和調(diào)向平臺需要分離，接下來由絞車進行支架運輸，運送到撤離點。

7.1.4 回撤支架進行裝車

當支架運輸車完成對回撤支架的運輸，到達撤離通道的端口和運輸軌道的交叉位置后，需要將支架運輸車和支架回撤運輸叉車連接到一起，并使用固定機構(gòu)固定住。完成上述工作后，還需要通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，通過千斤頂機構(gòu)把支架拉到運輸板車上，為了確保裝車順利，需要提供至少2 t的拉力，要保證封車大于3道。

7.2 液壓支架的再安裝

7.2.1 液壓支架運輸

液壓支架通過平板車送至待裝置位置，使用裝車裝置將其轉(zhuǎn)送到叉車上運輸；運輸車在此對支架進行旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)支架方向?qū)蔬\輸方向，借助封車機構(gòu)把液壓支架牢牢固定，再運輸至變坡點。

7.2.2 切眼運輸

液壓支架運送到制定位置即可開始調(diào)架工作。調(diào)架開始之前，需要將該區(qū)間內(nèi)的單體支柱做一些改變，為的是保證調(diào)架不會受到影響，也為了保證頂板的支撐護架不會被損壞；之后需要將支架從叉車上退下，需要借助叉車上的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)把支架順時針轉(zhuǎn)動90°，直到支架與煤壁達到垂直狀態(tài)，然后移動裝置，完成叉車的安全撤離；當液壓支架到位之后需要插板進行收回，將叉車撤走，至此便結(jié)束了支架運輸和調(diào)架工作

8 結(jié)語

為了保證設(shè)備的完整性，將損壞降到最低，3406工作面的158架進行撤除轉(zhuǎn)移時采取整體運輸?shù)姆椒?，在長達3 000 m的運輸路線上運輸時，需要面對多大6個的拐點以及坡度最高19.5°的巷道，整個運輸重量達到了33 t，通過20 d安全順利的完成整個流程，相比解體和再組裝的方案，節(jié)省時間多達20 d，在兼顧效率的同時也使得安全得到保障。