綜放工作面大型液壓支架快速安裝技術(shù)研究

溫曉東

(山西汾西工程建設(shè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032300)

隨著礦井采掘深度增加，煤炭回采過程中礦壓顯現(xiàn)更為明顯，對(duì)液壓支架支撐能力以及穩(wěn)定性等提出更高要求[1-3]。采煤工作面新采用的液壓支架在支撐高度、重量以及體積等方面較以往支架均有所增加，受井筒斷面、絞車運(yùn)輸能力等方面限制，新液壓支架難以整架運(yùn)輸[4-5]。山西某礦為適應(yīng)生產(chǎn)需要，引進(jìn)ZF10000/24/36大型支架，新支架受到井下巷道斷面以及坡度等制約，難以實(shí)現(xiàn)整架運(yùn)輸。為此，文中在其他礦井液壓支架運(yùn)輸以及安裝經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合礦井實(shí)際情況，從支架拆解、運(yùn)輸、切眼布置、切眼車場設(shè)置以及安裝等方面對(duì)大型液壓支架快速安裝技術(shù)展開研究，以期為其他礦井大型液壓支架快速安裝提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 工程概況

山西某礦30601采面為6號(hào)煤層首采工作面，煤層埋深450 m，傾角7～12°、厚度6.5 m，采面布置如圖1所示，采面開采設(shè)備類型見表1。6號(hào)煤層賦存較為穩(wěn)定，采用綜放開采工藝，采放比為1∶0.85。

6號(hào)煤層頂?shù)装鍘r層以粉砂巖、砂質(zhì)泥巖以及炭質(zhì)泥巖為主，裂隙較為發(fā)育。采面設(shè)計(jì)走向長1 290 m、傾向長240 m，具體采面主要開采設(shè)備配備情況見表1。采面采煤機(jī)、液壓支架以及刮板輸送機(jī)等設(shè)備采用平板車即可完成運(yùn)輸、安裝，安裝難度以及工作量相對(duì)較小。30601采面液壓支架全為新購，支架需要從地面運(yùn)輸至切眼，在采面設(shè)備安裝過程，實(shí)現(xiàn)液壓支架快速、安全安裝是確保采面快速開采的前提。

圖1 采面布置示意

表1 采面開采設(shè)備類型

2 液壓支架快速安裝技術(shù)方案

2.1 支架拆解

受到井下絞車功率以及部分巷道斷面較小限制，30601采面采用的液壓支架難以整架運(yùn)輸?shù)角醒?，需要先在地面進(jìn)行拆解、分次運(yùn)輸?shù)巾鲜覂?nèi)完成組裝，最后在切眼內(nèi)完整安裝。將采面支架拆解為底座、頂蓋以及尾梁三部分[6-8]。

2.2 支架轉(zhuǎn)運(yùn)

在采面使用的支架重量約29.3 t、長度6.5 m、寬度1.5 m，支架拆解后頂蓋較支架運(yùn)輸平板車長，在斜巷內(nèi)運(yùn)輸時(shí)面臨平板車與繩頭連接問題。在對(duì)支架、運(yùn)輸平板車以及井下斜巷各項(xiàng)參數(shù)綜合分析的基礎(chǔ)上，在平板車運(yùn)行頂蓋時(shí)，將頂蓋墊高500 mm即可解決平板車與繩頭連接問題，避免支架頂蓋與絞車鋼絲繩頭接觸；在運(yùn)輸過程中為提高平板車穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)側(cè)翻問題，設(shè)計(jì)專用支架頂板運(yùn)輸平臺(tái)，將平臺(tái)采用螺栓固定到運(yùn)輸平板車上，具體運(yùn)輸平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 運(yùn)輸平臺(tái)結(jié)構(gòu)(mm)

2.3 支架快速組裝方案選擇

液壓支架采用拆卸運(yùn)輸方式，并依據(jù)30601采面巷道布置情況，提出下述兩種支架組裝方案。方案一，先將拆解后的液壓支架運(yùn)輸至1150車場(采區(qū)車場)進(jìn)行組裝，后采用平板車將組裝完成的液壓支架從回風(fēng)巷運(yùn)輸至切眼進(jìn)行安裝；方案二，先將拆解后液壓支架運(yùn)送至回風(fēng)巷刷擴(kuò)硐室，在硐室內(nèi)完成支架組裝后運(yùn)輸至切眼安裝。具體兩種支架組裝方式對(duì)比結(jié)果見表2。

從表2看出，方案一需要對(duì)液壓支架進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，需要輔助安裝人員多、作業(yè)點(diǎn)多以及人員分散，不利于運(yùn)輸車輛統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)支架安裝耗時(shí)長；方案二支架組裝、轉(zhuǎn)向在同一硐室內(nèi)進(jìn)行，人員集中，不存在支架轉(zhuǎn)運(yùn)問題，同時(shí)支架安裝耗時(shí)相對(duì)較少，工作效率高。綜合上述分析結(jié)果，決定在采面內(nèi)選擇方案二，即刷擴(kuò)回風(fēng)巷與切眼交匯位置形成組裝硐室，完成支架組裝以及轉(zhuǎn)向等工作。

2.4 支架組裝以及快速安裝技術(shù)

2.4.1 安裝支架液壓起吊裝置

支架液壓液壓起吊裝置主要由 4 個(gè)千斤頂組成，采用十字連接頭將千斤頂與起吊底座進(jìn)行固定，使用錨桿將底座固定在巷道頂板上，底座間的距離需根據(jù)現(xiàn)場支架的提放位置進(jìn)行確定。千斤頂?shù)那疤搅涸O(shè)計(jì)行程為 0.8 m，千斤頂通過高壓膠管供液，如圖3所示。

圖3 支架液壓起吊裝置液壓控制系統(tǒng)示意

2.4.2 支架組裝

通過分析切眼及回風(fēng)巷情況并結(jié)合運(yùn)輸設(shè)備長度、運(yùn)輸距離等參數(shù)，將液壓支架組裝硐室布置在回風(fēng)巷距離切眼10 m位置處，使用專用起吊裝置組裝支架。在切眼上口位置布置調(diào)度車場完成支架轉(zhuǎn)向、運(yùn)輸工作，提高作業(yè)效率，具體調(diào)度車場及模擬轉(zhuǎn)向示意如圖4所示。在采面回風(fēng)巷距離切眼70 m范圍內(nèi)，將巷道寬度由5 m增加至6 m，并在此范圍內(nèi)鋪設(shè)雙軌道、布置渡線道岔，從而形成閉合車場。

液壓支架組裝采用專用起吊裝置將支架頂蓋、尾梁運(yùn)輸至回風(fēng)巷組裝硐室下側(cè)；采用起吊裝置將吊起來的尾梁、頂蓋對(duì)位安裝，采用切眼上部位置絞車將支架底座拉至頂蓋下，進(jìn)行對(duì)位安裝。最后完善液壓管路以及其他相關(guān)零部件，從而完成支架組裝。

2.4.3 切眼內(nèi)支架安裝

30601切眼內(nèi)支架采用CAZ-60安裝叉車實(shí)現(xiàn)快速安裝。支架在回風(fēng)巷組裝硐室下側(cè)完成組裝，將液壓支架由大平板車轉(zhuǎn)運(yùn)至CAZ-60安裝叉車上，采用雙股鋼絲繩、安裝叉車油缸等將液壓支架緊固到安裝叉車上，確保支架不會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)或者傾覆等問題。采用30 t液壓絞車緩慢拉動(dòng)叉車，實(shí)現(xiàn)液壓支架轉(zhuǎn)向，從而將支架朝向由回風(fēng)巷轉(zhuǎn)向切眼，此時(shí)支架頭部超下、尾梁朝上(尾梁朝向組裝硐室)。

CAZ-60安裝叉車在絞車作用下運(yùn)移至距離安裝點(diǎn)5 m處(即待安裝支架與已安裝好支架蓋板相距1.0 m)，操作叉車轉(zhuǎn)向閥組實(shí)現(xiàn)液壓支架轉(zhuǎn)向，最終確保支架頭部朝向采面推進(jìn)方向，尾部朝向老塘；連接液壓支架供液管路、操作控制閥組，使得支架頂梁接頂，待人員回撤至安全區(qū)后專人將松開緊鎖缸，液壓支架在叉車推拉缸作用下推下叉車；隨后升起支架、伸出前探梁、側(cè)護(hù)板并確保頂梁接頂嚴(yán)實(shí)，將支架推拉桿與刮板輸送機(jī)連接，從而完成支架安裝。

圖4 調(diào)度車場及模擬轉(zhuǎn)向示意(mm)

3 結(jié) 語

1) 30601采面液壓支架由于體積過大，井下巷道難以滿足運(yùn)輸需要，因此采取將支架拆解、井下組裝方式完成支架運(yùn)輸，并采用專用裝車平臺(tái)確保支架頂蓋運(yùn)輸安全。

2) 為提高支架運(yùn)輸以及安裝效率，提出刷擴(kuò)回風(fēng)巷形成組裝硐室，并在硐室內(nèi)完成支架組裝、轉(zhuǎn)向等工作，提高支架運(yùn)輸效率。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對(duì)回風(fēng)巷組裝硐室進(jìn)行設(shè)計(jì)，在組裝硐室使用雙軌道、布置渡線道岔構(gòu)成閉合車場實(shí)現(xiàn)平板車運(yùn)輸、支架組裝及液壓絞車運(yùn)輸?shù)绕叫凶鳂I(yè)。

3) 現(xiàn)場應(yīng)用后，30601采面每天可實(shí)現(xiàn)7架以上液壓支架安裝，最快可安裝9架，采面液壓支架耗時(shí)17 d完成運(yùn)輸、安裝等工作，實(shí)際支架安裝時(shí)間較計(jì)劃節(jié)省5 d，實(shí)現(xiàn)了大型液壓支架快速安裝。