厚煤層工作面液壓支架快速組裝工藝實踐

馬慧明

（華陽集團證照辦理共享中心，山西 陽泉 045000）

液壓支架是煤礦綜采工作面的重要設備之一。液壓支架安裝速度是綜采面實現(xiàn)快速銜接的關鍵因素，而液壓支架組裝速度是其安裝速度的決定因素[1-3]。一些專家對液壓支架的拆除和組裝進行了相關研究。白兆學[4]對工作面拆除時液壓支架裝車裝置進行了設計與應用；張成、王瀟等[5]對常規(guī)工作面液壓支架快速安裝工藝進行了革新研究與應用；楊濤[6]針對大采高液壓支架的結構構成和運輸條件，設計了合理的組裝硐室。上述裝置設計、安裝工藝的研究應用在一定程度上提高了工作面的拆除進度、支架組裝速度，施工安全性得到了提升。

目前，厚煤層工作面大采高條件下液壓支架組裝依然存在一些技術難題：1）厚煤層工作面液壓支架為適應大采高開采，設計尺寸一般更大。由于罐籠和巷道運輸限制，液壓支架更難實現(xiàn)整體下井運輸安裝，必須在井上解體為更多的部分，下井組裝過程繁瑣，費時費力，易窩工，安裝效率低。2）大采高液壓支架整架在切巷安裝時，卸車、調向使用單體柱或絞車頂推拉，安全系數(shù)低，調向安裝效率低。

針對大采高工作面的工況，應用綜合手段解決大采高液壓支架安裝受罐籠和運輸巷道規(guī)格限制無法整體下井，解體后運輸安全系數(shù)低、組裝過程繁瑣、安裝效率低等系列問題，研究厚煤層大采高液壓支架快速安裝新工藝有重要現(xiàn)實意義。

1 工程概況

寺家莊煤業(yè)公司逐步進入深部厚煤層開采，采煤技術要求和安全高效生產(chǎn)要求不斷提升。ZY12000/30/68DA 型液壓支架等大采高液壓支架在厚煤層工作面開采中得到廣泛應用。受礦井提升能力、運輸條件限制，支架入井前被解體為頂梁、掩護梁、前后四連桿、底座及支座等部分。井下工作面何時具備開采條件很大程度上取決于支架的組裝與安裝效率。

寺家莊煤業(yè)公司15119 工作面為一次采全高綜采工作面，煤層厚度5.6 m 左右，工作面長度300 m，走向長度為1100 m，可采儲量為194.4 萬t。15302工作面可采走向長度1529 m，傾向長度225 m，平均厚度5.89 m，一次采全高，可采儲量為193.4 萬t。15119 工作面配置160 架液壓支架，15302 工作面配置135 架液壓支架，工作阻力均為12 000 kN。

因當前工作面接續(xù)緊張，對15119 工作面及15302 工作面等厚煤層工作面液壓支架的安裝效率提出了較高的要求，亟需結合現(xiàn)場實際對厚煤層工作面液壓支架組裝工藝進行優(yōu)化。

2 快速組裝綜合技術工藝

受工作面端頭支架、過渡支架以及常規(guī)支架的結構尺寸和運輸條件等客觀因素的綜合影響，一般下井的新支架需在井上機電廠區(qū)解體。為了解決支架井下組裝工序繁瑣的問題，可在井下合適位置設計一個簡易組裝站，用于支架部件的翻轉、后尾梁的組裝工作，將支架部件封車打包成為后尾梁、頂梁、底座三大車部件后再整體運往切巷支架組裝硐室，以實現(xiàn)大幅提高組裝支架效率的目的。同時引進專用調移裝置快速組裝大采高支架，減少使用單體柱擺架調向，提高安全系數(shù)，為工作面快速安裝奠定基礎。

2.1 帶架搬家

15110 工作面105 組液壓支架拆除后，解體為3 部分，無需運輸上井直接運往15302 工作面安裝，減少副立井提升、后尾梁和掩護梁的組裝環(huán)節(jié)，大大節(jié)省時間和人力，降低成本。15302 工作面所需的133 組支架，其余28 架為新下井支架，應用雙組裝站流水線式組裝工藝進行組裝，安裝效率大大提高。

帶架搬家只需將支架解體為3部分（底座、頂梁、掩護梁四連桿），掩護梁和四連桿不需要和常規(guī)工藝一樣進行再次解體，而是直接裝車運輸，因此不需要采取雙組裝站組裝工藝，給安裝效率的提升提供條件。

2.2 雙組裝站流水線式組裝

需下井組裝的部分支架在井上解體為五大部分，包括頂蓋、掩護梁、小尾梁、立柱、底座。在井下預先設置組裝站兩個，可實現(xiàn)支架組件的同步高效安裝。

在工作面的回風巷設置1 號組裝站，承擔支架底座與立柱、掩護梁與支架尾梁的對接工作。具體操作工藝：

1）操作吊裝設備起吊立柱，絞車配合將立柱置于底座柱窩內；相同程序完成所有底座與立柱的對接；對接完成封裝運至2 號組裝站。

2）掩護梁與支架尾梁的對接工作在1 號組裝站完成后，因自身尺寸較大，運至2 號組裝站后再進行翻身操作；掩護梁在兩部起吊設備配合下提升至一定高度后等待下一步組裝操作。

3）掩護梁與支架尾梁的組裝操作工藝：

① 將掩護梁通過起吊設備運出空車，再次調整掩護梁位置裝車，為組裝其他部件作好準備。

② 上部兩連桿及支架后尾梁運至1 號組裝站確定位置卸車，空車調出后調整上部兩連桿及支架后尾梁方向，為下一步組裝做好準備。

③ 起吊支架上部兩連桿，通過連接銷子同掩護梁對接；④ 起吊支架尾梁與掩護梁對接，安好連接銷。⑤將組裝完成的掩護梁、四連桿、尾梁裝車，直接運至2 號組裝站。

在工作面機尾位置設置2 號組裝站，調整掩護梁、尾梁方向，完成頂梁、尾梁、底座對接，同時完成液壓管路的連接，結束后直接運往工作面。

底座與掩護梁的組裝過程操作：

1）支架底座運到指定位置后起吊，然后利用絞車和起吊的掩護梁將專用平板車拉至支架底座下方，支架底座放置平板車上并用螺栓固定。

2）應用手動輔助及起吊設備將底座與兩連桿和下部兩連桿對接，安插連接銷鏈接固定。

頂梁與其他部件組裝操作工藝：

1）將支架頂蓋運到組裝站，通過起吊裝置將頂蓋吊起至合適位置后與掩護梁和立柱通過連接銷安裝固定。

2）安設支架操作閥門組，管路接通調試供液系統(tǒng)，降架至最小尺寸，以便運出2 號組裝站。

ZY12000/30/68DA 型液壓支架等大采高支架均可在雙組站的配合下完成高效組裝。1 號組裝站與2 號組裝站的高效配合形成了針對厚煤層大采高工作面液壓支架的流水式組裝作業(yè)線。

2.3 支架調移擺架平臺的應用

以往液壓支架組裝完成后運輸進切巷安裝，擺架時采用單體柱擺架，施工效率低、安全難以保障、單體柱易損壞，成本高，引進TYA300 液壓支架調移裝置（如圖1 所示）后，避免了使用單體柱擺架，降低勞動強度，減少人工投入，效率高，保障工作面安裝提前順利完工。

圖1 支架調移擺架平臺

液壓支架卸車安裝調向流程：裝有整架的板車運輸至平臺處，通過安裝在平臺兩側的牽引油缸驅動鏈條牽引整架前移卸車，支架牽引至平臺上方后，再用兩根牽引油缸鏈條分別連接至支架首尾，一拉一推，將支架調向至與巷道垂直方向，此時支架完成調向。然后使用推移油缸驅動不倒翁橫推支架下平臺與已安裝支架靠近，再用單體柱進行少許調整，即安裝完成，每架用時1 h。

3 技術應用效果分析

通過采取帶架搬家安裝工作面、采用雙站流水線組裝液壓支架、應用液壓擺架平臺調整支架等方式所形成的適用于厚煤層開采的液壓支架快速組裝工藝在15119工作面及15302工作面進行了工程實踐。

1）15119 工作面大采高支架安裝歷時36 d，安裝液壓支架158 架。15302 工作面大采高支架安裝歷時30 d，安裝液壓支架133 架。應用快速組裝工藝后，兩工作面支架安裝平均6 架/d。

2）15119 工作面液壓支架提前3 d 安裝完畢，按照每天割煤4 刀，多生產(chǎn)原煤2.4 萬t。15302 工作面液壓支架提前5 d安裝完畢，按照每天割煤4刀，多生產(chǎn)原煤3.1 萬t，共計多生產(chǎn)原煤5.5 萬t，產(chǎn)出商品煤4.65 萬t，新增產(chǎn)值1581 萬元，新增利潤976 萬元。

3）帶架搬家，減少了液壓支架解體、組裝環(huán)節(jié)，降低了人員投入，降低了工人作業(yè)強度；雙組裝站流水線式同步組裝，加快了工作面安裝速度；液壓擺架平臺的運用，避免了使用單體柱擺架，大大提高了安全系數(shù)，降低了勞動強度，創(chuàng)造了安全的作業(yè)條件。

4 結論

1）通過采取帶架搬家安裝工作面、采用雙站流水線組裝液壓支架、應用液壓擺架平臺調整支架，構建了大采高液壓支架快速組裝工藝。

2）工藝的應用實現(xiàn)了大采高支架的安全高效快速安裝。單工作面支架安裝速度提升至平均6 架/d，全工作面液壓支架安裝節(jié)省工時3～5 d，新增利潤近千萬元，經(jīng)濟安全綜合效益顯著。