液壓支架安裝平臺(tái)的研制與應(yīng)用

喬宇蝶，張曉靜，鄭春雷

（佳木斯大學(xué)，黑龍江 佳木斯 154000）

引言

液壓支架占綜采工作面設(shè)備總重的80%以上，液壓支架的安撤是綜采工作面搬家的關(guān)鍵工序，其安撤時(shí)間占到工作面全部設(shè)備搬家時(shí)間的70%，并且其技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)性也是最大，因此一直被列為安全重點(diǎn)監(jiān)督工程。以岳城礦為例，該礦支架撤除是采用多架掩護(hù)撤架法，即用絞車牽引降柱的掩護(hù)架前移并交替掩護(hù)撤出，而安裝則由兩部牽引絞車分別牽拽平板車和支架，將支架拖入后用滑輪配合調(diào)整到位。隨著礦井自動(dòng)化的不斷普及，小絞車或?qū)⒈涣腥雵?guó)家明令淘汰落后裝備，因此必須尋求一種全新撤架方法，能借助無極繩絞車進(jìn)行支架的快速安拆，提高安裝工作效率。

1 岳城煤礦1308工作面概況

岳城煤礦1308工作面長(zhǎng)度在210 m左右，現(xiàn)場(chǎng)共需要安裝支架130架，其中配套支架類型為ZFG7200（8~10架）、ZF5400（128~130架）或ZFG7200（8~10架）、ZF6000（128~130架），支架ZFG7200質(zhì)量為26 t，尺寸為6 850 mm×1 430 mm×1 850 mm，支架ZF6000重量為19.5 t，尺寸為6 510 mm×1 430 mm×1 700 mm，支架ZF5400質(zhì)量為17.99 t，尺寸為5 530 mm×1 420 mm×1 700 mm，安裝切眼（寬×高）一般為7 800 mm×3 200 mm，撤架通道（寬×高）為4 200 mm×2 700 mm。根據(jù)礦方生產(chǎn)銜接需對(duì)原1307工作面撤架后安裝至1308工作面，擬采用液壓支架搬家安裝平臺(tái)搭配機(jī)械手進(jìn)行快速安裝，提高礦井工作效率。

2 平臺(tái)研制

液壓支架搬家安裝平臺(tái)如圖1所示：

圖1 液壓支架搬家安裝平臺(tái)示意圖

如圖，安裝臺(tái)與運(yùn)輸平板車對(duì)接，通過兩側(cè)牽引千斤將液壓支架卸車，拉上安裝平臺(tái)，然后繼續(xù)用兩側(cè)牽引千斤分別鉤掛液壓支架前后兩側(cè)，實(shí)現(xiàn)支架旋轉(zhuǎn)90°，最后經(jīng)由中間推移千斤推下安裝平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)液壓支架安裝。整個(gè)過程中不涉及絞車，使用者只需調(diào)換鏈條[1-2]。

目前，礦方支架運(yùn)輸方式包含從前溜道運(yùn)架、后溜道運(yùn)架或巷道中心運(yùn)架等不同的運(yùn)輸方式。為了適應(yīng)不同的運(yùn)輸方式，安裝平臺(tái)設(shè)計(jì)了滿足左側(cè)、右側(cè)、中間的藏軌裝置，并且便于拆卸。藏軌裝置與運(yùn)輸軌道鐵軌對(duì)接，所以解決了左、中、右藏軌就解決了運(yùn)輸位置，如圖2所示：

圖2 液壓支架安裝平臺(tái)藏軌圖

為了防止支架在平臺(tái)上滑出，安裝平臺(tái)兩側(cè)增加可拆卸限位板和限位裝置，防止支架滑出，如下頁(yè)圖3所示。

圖3 液壓支架安裝平臺(tái)限位銷（單位：mm）

3 機(jī)械手研制

安裝平臺(tái)機(jī)械手如下頁(yè)圖4所示，首先把基座固定在橫梁上，通過回轉(zhuǎn)油缸帶動(dòng)搖擺座轉(zhuǎn)向需要拉動(dòng)煤礦綜采設(shè)備的一側(cè)，吊環(huán)和煤礦綜采設(shè)備之間通過鏈條連接，提升油缸將機(jī)械手外臂提升，帶動(dòng)機(jī)械手內(nèi)臂上的吊環(huán)一起上提，通過鏈條帶動(dòng)煤礦綜采設(shè)備上提。旋轉(zhuǎn)油缸帶動(dòng)搖擺座反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過銷軸連接傳力到機(jī)械手外臂和機(jī)械手內(nèi)臂，機(jī)械手內(nèi)臂帶動(dòng)吊環(huán)，通過鏈條拉著支架一起移動(dòng)；拉到位置后，旋轉(zhuǎn)油缸停止運(yùn)動(dòng)，外臂內(nèi)的拉伸油缸帶動(dòng)機(jī)械手內(nèi)臂向外拉伸，機(jī)械手內(nèi)臂帶動(dòng)吊環(huán)，通過鏈條拉著煤礦綜采設(shè)備一起移動(dòng)，煤礦綜采設(shè)備向其側(cè)向偏移移動(dòng)出一個(gè)一定角度，這時(shí)用絞車將煤礦綜采設(shè)備拉出，并運(yùn)送出去。

圖4 安裝平臺(tái)機(jī)械手示意圖

機(jī)械手的撤架工序是：降架—拆液壓管—牽引前移（移出老塘）—調(diào)正運(yùn)出—檢測(cè)裝車—運(yùn)輸，使用機(jī)械手撤除支架，不管是采用“開輔助巷道的撤除方法”還是采用“工作面留通道的撤除方法”都存在對(duì)巷道的工藝要求[3]。使用機(jī)械手撤除支架首先需要1~4臺(tái)掩護(hù)支架或代替掩護(hù)支架功能的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的安裝和自移。所以，使用機(jī)械手對(duì)巷道頂板，拉出通道有一定的工藝要求。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及改進(jìn)方案

4.1 試驗(yàn)及存在問題

將新研制的安裝平臺(tái)在1307工作面進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，結(jié)果表明，該平臺(tái)能夠滿足井下使用，雖然在一定程度上保障了安全，提高了安裝速度，但還存在如下問題：

1）咬鏈。支架在安裝臺(tái)上調(diào)向的時(shí)候，由于兩側(cè)的滑輪尺寸不合理及位置不合適，40 t鏈出現(xiàn)斷鏈情況。

2）支架上平臺(tái)掛鏈位置不合適。該平臺(tái)解決液壓支架從前溜道、后溜道、巷道中心運(yùn)架問題，支架上平臺(tái)過程中就出現(xiàn)了下滑趨勢(shì)。

3）支架在平臺(tái)上調(diào)向時(shí)出現(xiàn)下滑。由于1308工作面有坡度，支架在平臺(tái)上調(diào)向時(shí)出現(xiàn)下滑趨勢(shì)，有一定的安全隱患。

4.2 改造方案

針對(duì)平臺(tái)使用過程中出現(xiàn)的上述問題，進(jìn)行如下改進(jìn)：

1）針對(duì)咬鏈的問題。在平臺(tái)兩側(cè)外沿適當(dāng)位置處增加圓管，增大掛鏈與平臺(tái)接觸，減輕咬鏈。

2）在平臺(tái)兩個(gè)不倒翁上開合適的槽，方便掛鏈，解決支架從平臺(tái)兩側(cè)上平臺(tái)時(shí)的掛鏈問題。

3）平臺(tái)前面兩個(gè)滑輪改為萬(wàn)向輪，并計(jì)劃增加合適油缸進(jìn)行拖拽，解決支架在平臺(tái)上調(diào)向下滑的問題。

5 應(yīng)用效果

根據(jù)礦方需求研發(fā)了礦用液壓支架安裝平臺(tái)與支架撤出機(jī)械手，自2019年5月份開始在岳城礦1307、1308兩個(gè)工作面對(duì)其進(jìn)行了安裝與回撤試驗(yàn)。礦方原平均每班撤架3架，每天撤架8架左右；在1307面進(jìn)行了約40個(gè)支架的撤除工作，平均每班撤架可以達(dá)到5架，每天撤架14~15架，在1308工作面進(jìn)行了約40個(gè)支架的安裝工作，平均每天安裝12~14架，工作效率提高了87.5%，且大大降低了安全系數(shù)，具有較好的推廣意義。