風動起吊裝置安裝大采高工作面綜采設備

劉 銘

0 引言

老礦井的建井方式和開拓布署限制了井下現代化輔助運輸裝備的使用，尤其是制約了大型重載綜采設備的生產準備安裝和回采結束時的拆卸搬家。目前，國內礦井綜采設備的組裝（拆卸）大多使用人工配合機械（手動吊鏈、回柱絞車等）的方法，勞動強度大，效率低，安全程度也比較差，各礦都在積極尋求和探索既符合國情、適用煤礦特點，又能安全、省力、高效的技術途徑和方法。本文以大同煤礦集團公司晉華宮礦和忻州窯礦大采高工作面綜采設備的安裝實踐，介紹使用JDN-PROFI 風動起吊裝置對大型重載液壓支架進行快速安裝的方法和良好的使用效果。

1 風動起吊裝置安裝液壓支架的方法

1.1 現場環境及綜采設備技術參數

大同煤礦集團公司晉華宮礦和忻州窯礦大采高綜采工作面采用ZZ13000 型支架，支架總重46 t，巷道寬4 m，高4.5 m。由于礦井傳統運輸能力及巷道限制，支架只能采用井上拆解，分解成3 平板車進行運輸和井下組裝方式進行穩裝，工作量和困難極大（見圖1）。

在支架連接處按幾何尺寸在井下安裝連接實際困難重重，安裝1 臺支架需礦方投入大量的人力和物力，工作進度相當緩慢。根據現場環境，組裝地點設在工作面軌道巷距切眼20 m 擇底板平緩處。研發設計了起吊架（見圖2），設計高度滿足所有設備起吊距離，并在組裝工作區安裝進風管路及風源過濾裝置對風源進行過濾，風壓要求不得低于400 kPa，確保JDN 風動提升裝置正常使用。

圖1 ZZ13000 型液壓支架拆解部件

圖2 工作面組裝液壓支架工藝布置

1.2 JDN-PROFI型風動起吊裝置

JDN-PROFI 型風動起吊裝置（風動提升機）由馬達、中間部分、減速傳動裝置3 個組件通過快速拆裝螺拴連接組成，采用手動控制器控制，便于操作。

1.2.1 馬達

標稱為400 kPa 的工作壓力可以滿足快速啟動馬達葉片的驅動要求。氣缸套的緊急潤滑特性即使在長期未進行潤滑維護的情況下，也能確保馬達正常運轉。彈簧制動的盤式制動器在馬達啟動時工作氣體壓縮彈簧釋放制動器；當馬達停止或氣源中斷時，彈簧復位，制動器制動并將重物安全鎖定不動，確保提升過程的安全性。

1.2.2 中間部分鏈輪緊套在一個防塵的滾珠軸承上。廢氣從中間直接排出，起到潤滑鏈條和防止灰塵進入的作用。

1.2.3 傳動裝置所有內部物件均由經調質處理或淬火處理的優質鋼材制成，滾針及滾珠軸承確保設備低噪音運轉。

1.2.4 機殼馬達、中間部分、軸承外殼均由優質碳鋼鑄件制成，特別適合在惡劣環境下工作。

1.2.5 吊鉤和吊鏈

起吊部件、吊鉤和吊鏈均由經調質處理的高強度的優質鋼材制成，實際破斷力可達標稱破斷力的5倍。

1.2.6 終端限位

上吊鉤處于最高或最低時，下部的限位塊與上部的限位塊逐步靠近中間，硬度橡膠緩沖器平緩地將上、下限位塊制動，內置減壓閥只起緊急制動作用。

1.3 JDN-PROFI型風動起吊裝置的技術參數

1.3.1 技術參數

1.3.2 特點

①適用于危險區域；

②靈敏無級變量控制能保證重物的精確提升；

圖3 JDN-PROFI 型風動起吊裝置外型

③易于操作，適合無潤滑油操作；

④可頻繁操作和無限次的使用周期；

⑤低維護量，低凈空，堅固可靠，維護量小；

⑥具有消音功能，對灰塵和濕度不敏感，溫度適于-20℃～70℃；

⑦可垂直提升，亦可水平拖動重物。

2 起吊裝置系統的基本結構及安裝工藝

（1）起吊裝置主要由起吊梁、起吊立柱、風動起吊裝置、定滑輪組成，整體構成龍門式框架起吊裝置（見圖4）。

圖4 安裝液壓支架的框架起吊裝置

起吊液壓支架和部件由3 組龍門式框架組成，每組由2 根立柱鋼梁及1 根起吊梁組成。3 組龍門框架由工字鋼連接，起吊裝置根據實際需要分別掛置在吊梁上并以三環鏈加以固定，然后通過井下風源由風管連接控制器，接入控制器的風流需加裝風源過濾裝置。

（2）根據井下地質條件及設備情況，支架拆分成3 部分：頂梁、尾梁、底座及立柱。

安裝工藝：

①頂梁小車首先進入工作臺，然后由風吊裝置起吊頂梁；

②底座及立柱小車隨后進入安裝工作臺，由風動起吊裝置穩裝立柱；

③尾梁小車最后進入工作臺，進行支架的整體組裝；

④組裝后的支架通過絞車進入工作面進行擺裝（見圖5）。

圖5 液壓支架移進工作面的工藝

（3）操控方式是通過JDN 風動控制器，采用遠距離控制JDN 提升設備，在設備組裝的安全距離進行操作，保證井下工作人員的人身安全；而且1 人能夠同時操控多個控制器，控制多臺JDN 風動設備的起落。

3 使用效果和意義

3.1 使用效果

①通過合理設計及使用先進起吊工具，有效提高了工作的安全性，降低了工人的勞動強度，使工人從繁重的勞動中解脫出來。

②提高了支架的工作面組裝進度，提高了效率，為保證正常生產打下了良好的基礎。

③通過對風動起吊裝置的試驗與研究，并通過現場實踐，認為此裝置能夠替代傳統倒鏈，而且能高效、安全、快速完成井下組裝任務。

④工作面綜采設備的組裝拆卸試驗，為保證工作面順利開采，提高產量和進度提供了有力的保障，是完全值得大力推廣的一項科研項目。

3.2 社會效益及經濟效益

應用研發高效的綜采設備安裝拆卸設備，對實現高產、高效的現代化礦井有重要意義，無論是安全性方面還是技術手段及提高工作效率，都達到了較高的指標。從使用者到管理者，通過親身實踐，使工作面搬家這一困擾多年的難題得到了很好的解答，從傳統手動吊鏈組裝到機械自動化，不僅僅是解放了勞動力，而且大大提高了經濟效益。以大同煤礦集團公司忻州窯礦為例，傳統支架組裝搬家需80 d，而使用該產品后搬家用時30 d，提前50 d 完成，由此可帶動的經濟效益是巨大的。

3.3 技術進步及推廣意義

采用了國際先進的德國JDN 風動設備，成功在井下使用風動提升裝置安裝拆卸支架，從設計、組裝、安全、使用、管理等方面，提高企業整體的技術和管理水平，與傳統組裝在使用手動吊鏈和回柱絞車過程中安全系數低易發生安全事故相比，在使用了安全性能極高的JDN 風動提升機后安全性得到有效保障；使用傳統工具組裝1 架支架需1 d，而使用了JDN 風動起吊設備后組裝支架1 d 可組裝3 架，在井下工作人員不變、甚至更少的情況下，井下員工的工作效率、全員效率都得到了明顯提高，因此推廣意義重大。