礦井綜采工作面液壓支架快速安裝技術(shù)研究

王晉鵬

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)首陽煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048400）

礦井下綜采工作面采用的大型機(jī)械設(shè)備主要有采煤機(jī)、液壓支架、帶式運(yùn)輸機(jī)，液壓支架是礦井支護(hù)的重要組成部分，具有操作簡單、安全支護(hù)等優(yōu)點。但實際生產(chǎn)中，由于液壓支撐體的體積大、工作面不易進(jìn)行施工，導(dǎo)致了井下工作面的安全隱患。特別是在某些采煤工作面保護(hù)不到位時，其安全隱患的幾率會大幅上升，所以必須對其進(jìn)行改造和完善。液壓支架是煤礦綜采工作面的重要組成部分，煤礦開采工作的開展離不開液壓支架。而在傳統(tǒng)的液壓支架安裝中，通常采用上行安裝的方式，隨著礦井的發(fā)展，其綜采工作面也在逐漸加深，從而使上風(fēng)巷內(nèi)的空氣壓力逐步增大，從而加大了液壓支架的安裝難度。為此，必須對液壓支架的安裝工藝進(jìn)行及時的優(yōu)化和改造，以盡快地解決傳統(tǒng)的工藝問題[1]。介紹了一種新的反向安裝技術(shù)，并對其在礦井1號綜放工作面的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析。

1 原安裝工藝及其存在的問題

原安裝工藝是：①施工工人利用封幫錨桿、卸扣、向前滑動滑塊來調(diào)整支架的位置，然后利用伸縮式液壓缸將支架逐個從工作面上拖出。在拔出時，工人需要不斷地調(diào)整錨栓的位置以調(diào)節(jié)支架的狀態(tài)。②利用上錨繩、繩索等工具，將支架依次搬運(yùn)至工作面后方的裝載平臺，并在裝載之前進(jìn)行準(zhǔn)備。③采用回轉(zhuǎn)式絞車將支架在裝卸平臺上進(jìn)行裝載，并將支架運(yùn)輸?shù)綑z修聯(lián)巷，然后由平板車運(yùn)輸?shù)狡渌ぷ髅妗?/p>

通過實際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)原來的安裝過程中主要有下列問題：①存在很多的安全問題。在支架運(yùn)輸過程中，多臺絞盤同時工作，極易發(fā)生繩索纏繞現(xiàn)象，嚴(yán)重危及現(xiàn)場工人的人身安全。②回撤的效率很低。該工藝要求將支架全部運(yùn)至裝載平臺后再進(jìn)行搬運(yùn)，不僅耗費(fèi)大量的時間，而且支架在反復(fù)的拉拔后，會出現(xiàn)較大的磨損。③對煤層的完整性有很高的要求。由于支架的移動，必須以工作面頂部的錨鏈為支撐點，因而必須在煤壁上鉆孔，從而導(dǎo)致了巖壁的片幫。④建筑工人的工作壓力很大。在搬運(yùn)支架時，工人要不斷地進(jìn)行拉伸、懸掛、捆綁，繁瑣的工作流程極大地增加工人的勞動強(qiáng)度。⑤每班作業(yè)人數(shù)多。每次作業(yè)時需要同時對8臺液壓支架進(jìn)行操作，每次作業(yè)需要施工人員45人，每天累計需要135人，對人員的數(shù)量要求高。

2 綜采工作面機(jī)械化快速安裝工藝及主要設(shè)備

在綜采工作面實際安裝中，安裝環(huán)節(jié)主要包括以下幾個步驟：安裝回撤平臺裝置，調(diào)整液壓支架位置，調(diào)整絞車位置。嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)程，迅速地進(jìn)行機(jī)電設(shè)備的安裝，能有效地保證整個礦井的安全和生產(chǎn)效率。以下對綜放工作面中使用的主要裝置進(jìn)行簡單說明。

（1）多功能機(jī)械手。它的主要功能是貨物裝載和設(shè)備的安裝，通常在設(shè)備安裝之前和之后使用，大大降低了人力的消耗。

（2）液壓安裝叉車。這種裝置可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的絞車上安裝液壓支架的技術(shù)方案，由絞盤將叉車的方向拉到一個特定的位置，然后再進(jìn)行液壓支架的安裝。這就很好地解決了傳統(tǒng)工藝的低效率問題。

（3）液壓支架的搬運(yùn)和安裝的叉車各自有自己的功能，它的作用是通過吊車將其拉起，然后將液壓支架搬運(yùn)和收回。它可以很好地完成大角度的旋轉(zhuǎn)，克服了常規(guī)方法的不足。本文設(shè)計了一種帶有千斤頂?shù)倪\(yùn)輸叉車，既能為液壓支架提供支承和保護(hù)，又能保證其穩(wěn)定。同時通過增加自動升降設(shè)備，液壓支架的豎直位置可以自由調(diào)整。

3 綜采工作面機(jī)械化快速安裝解決的問題

在煤礦開采作業(yè)中，由于礦井作業(yè)條件艱苦、危險性大，必須引進(jìn)機(jī)械化的施工技術(shù)。為了解決當(dāng)前綜采工作面地質(zhì)構(gòu)造松散等安全隱患問題，尤其是工作面傾斜較大、斜率大而造成設(shè)備滑落等問題，造成了設(shè)備在安裝的過程中危險較大、并極易造成設(shè)備跌入巷道。此時機(jī)械化安裝技術(shù)的優(yōu)點就凸顯了出來，它可以靈活地調(diào)節(jié)支架，既可以避免以上問題，又可以增加支架的安全，降低人力投入。

針對煤礦開采的煤層，由于煤層的構(gòu)造比較松散，在煤層開采時，常常發(fā)生煤層塌方，給施工現(xiàn)場施工人員帶來安全隱患，也會造成施工效率的下降。另外，常規(guī)綜放工作面的施工技術(shù)也面臨效率低、速率低等一系列缺陷的困擾。為了解決這一問題，煤礦將機(jī)械化安裝技術(shù)引進(jìn)到綜采工作面上，既可以減少人工作業(yè)造成的錯誤和風(fēng)險，又能在搬運(yùn)液壓支架等設(shè)備上顯示出一系列優(yōu)越性，同時也解決了生產(chǎn)效率低下的問題。目前，該技術(shù)在大型礦井的綜放工作面上得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果[2]。

4 液壓支架反向安裝工藝

4.1 安裝前準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行液壓支架的設(shè)置之前，必須將吊車橫放在回風(fēng)巷的正下方，并確?；仫L(fēng)巷的基底與絞車的底面在一個水平面上。通常所使用的卷揚(yáng)機(jī)寬度為5m，其施工長度通常為4～5m。然后在絞車臥式上分別設(shè)置2個主次絞車，由2個主要副絞車共同完成對液壓托架的牽拉。在進(jìn)行液壓支撐的安裝過程中，必須保證切眼處的井筒水平，并對已建成的井口進(jìn)行及時的清掃。在此基礎(chǔ)上，必須在風(fēng)巷與風(fēng)巷之間設(shè)置一條導(dǎo)軌，以確保風(fēng)巷的暢通。

4.2 安裝施工

圖1為綜放工作面上的液壓支座的施工工藝原理圖，它是由上到下進(jìn)行的，在進(jìn)行施工前，技術(shù)工人首先要在第一個支座上定位和做好記號，然后在運(yùn)輸巷的中心線上做一個標(biāo)志。在此基礎(chǔ)上，采用第一層支撐的底部邊沿為基準(zhǔn)基線，并在下部豎向上設(shè)置單體立柱，間距不超過0.5m，防止支撐發(fā)生滑動。

圖1 工作面液壓支架反向安裝平面示意圖

在實際工作中，應(yīng)先將切眼位置的支架按前后方向分別固定，然后將支架與主副絞車相連，再由絞車完成液壓支架的運(yùn)動。

在完成上述的施工內(nèi)容后，為了達(dá)到對液壓支架的運(yùn)動和牽引，在工作面頂部設(shè)置固定導(dǎo)軌的滑輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)主副絞車到達(dá)指定位置時，從液壓支架上卸下輔助絞車的固定纜繩，并用纜繩將其與支座連接起來，由絞盤帶動液壓支架90°旋轉(zhuǎn)，從而保持液壓支架的穩(wěn)定。安裝完畢后，由技術(shù)人員將各個油管進(jìn)行對接，在此過程中對支架的移位和安裝情況進(jìn)行仔細(xì)檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在異常情況時，可使用單體柱子對其進(jìn)行調(diào)整。

5 液壓支架安裝前的準(zhǔn)備工作

5.1 敷設(shè)運(yùn)輸軌道

根據(jù)1 號綜采工作面的估算，需要155 個液壓支架，每個液壓支架的質(zhì)量應(yīng)在30t，所以施工工藝人員在施工中必須使用鋼軌，然后用混凝土枕木做枕軌。在鋪設(shè)運(yùn)輸軌道時，必須保證軌道的平直，軌道和軌道之間的接觸要盡可能的小，兩個相鄰的軌道盡可能地在一個水平位置上。在鋪設(shè)的過程中如遇到陡坡，則應(yīng)及時進(jìn)行過渡的調(diào)節(jié)，切勿在轉(zhuǎn)彎處發(fā)生軌交。

5.2 安裝絞車

通過前期勘探，發(fā)現(xiàn)1號綜采工作面的地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，且存在著多個陡峭的斜坡，不能用普通絞車進(jìn)行拖拉作業(yè)。為此，技術(shù)部門引進(jìn)了兩個主副絞車和帶輪牽引裝置，實現(xiàn)了液壓支架的輸送。

5.3 安裝支架

圖2是液力提升設(shè)備的液壓托架的控制系統(tǒng)示意圖。如圖所示，它主要包括四個千斤頂和一個控制閥組，該千斤頂固定在起升架的基座上，然后將基座固定在工作面的頂板上；基座的位置要按支架的位置來決定。

圖2 支架液壓起吊裝置液壓控制系統(tǒng)示意圖

5.4 鋪設(shè)滑道

為了方便各種設(shè)備的輸送，技術(shù)人員在巷道處鋪設(shè)了230m長的鐵軌。

6 液壓支架運(yùn)輸及安裝

6.1 支架運(yùn)輸

①2臺雙速無極絞車在1號綜采工作面上的應(yīng)用，比其它類型的絞車具有更好的工作穩(wěn)定性和更廣泛的適應(yīng)性，尤其適合礦井下的運(yùn)輸設(shè)備；②由技術(shù)工人將液壓支架經(jīng)傳送帶至預(yù)定地點卸貨后進(jìn)行下一階段作業(yè)，由兩個主次絞盤將其搬運(yùn)至一個固定的地點。

6.2 支架安裝調(diào)向

如圖3所示，在將油缸托架運(yùn)輸?shù)揭粋€特定的地點以后，技術(shù)工人把它從絞盤上拆下來，再用一個液壓提升機(jī)來使它豎直運(yùn)動，把它固定在一個安裝位置。

圖3 液壓支架起吊剖面示意圖

為保證安裝工藝的順利進(jìn)行，支架的兩邊都裝有滑板，以避免支架的側(cè)滑。從液壓支架上卸下輔助絞車的固定繩，再用纜繩將其與支架連接起來，由絞車帶動液壓支架90°旋轉(zhuǎn)，使其保持穩(wěn)定。安裝完畢后，由技術(shù)人員將各個油管進(jìn)行對接，在此過程中對支架的移位和安裝情況進(jìn)行仔細(xì)檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在異常情況時，可使用單體柱子對其進(jìn)行調(diào)整。

7 應(yīng)用效果

①安裝的設(shè)備較少。采用液壓支架倒置工藝后，裝置投入人員的費(fèi)用大為降低。舉例來說：傳統(tǒng)的液壓支架安裝工藝要求全工作面內(nèi)設(shè)置7臺絞盤，費(fèi)時費(fèi)力，而這種新工藝僅需設(shè)置一主、一副兩臺絞盤，再由兩臺絞盤完成液壓支架的運(yùn)動和固定。②支架的安裝穩(wěn)定性好，具有很高的安全性能。利用液壓支架反向安裝技術(shù)后，液壓支架的穩(wěn)定與安全得到了極大的改善，解決了以往水力支架固定不牢、易倒塌等問題，并且不會受到地層條件的限制。③縮短了裝配時間。采用液壓支架反向安裝，可大大縮短施工周期。從實驗結(jié)果看，1號綜采工作面與常規(guī)2號綜采工作面的安裝周期相比，可以減少20%左右時間[3]。

8 結(jié)語

為了解決傳統(tǒng)的液壓支撐安裝技術(shù)速度慢、效率低等問題，采用了一種新型的液壓支架反向安裝技術(shù)，并將其推廣到現(xiàn)場實踐。通過對其使用效果的詳細(xì)分析，可以看出，液壓支架反向安裝技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，能夠很好地克服傳統(tǒng)水力支架的裝配工作中的低效問題，極大地改善了工程的安全性，對以后各種機(jī)械、機(jī)械設(shè)備的安裝和回撤都有一定的指導(dǎo)作用。