豎井條件下重型液壓支架整體無軌化快速搬運工藝

劉德寧

(中國煤炭科工集團 太原研究院有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

近年來，隨著煤礦開采力度的加大，煤礦的開采深度不斷增加，主斜井副立井型的煤礦數量逐年增多，以中西部新建或在建的現代化礦井表現尤為突出，這些礦井的特點是井下設備均需通過副立井提升罐籠進行轉運。

由于副井罐籠承載能力及尺寸空間的限制，一些煤礦綜采工作面液壓支架等設備在搬家倒面時，均不具備整體下罐條件，需根據罐籠的運載條件，解體后通過板車方可轉運下罐，運往組裝硐室后進行二次組裝、調試[1]。這種方法拆解內容較多，拆解難度較大，而且液壓管路拆解后，油液滴漏較多，系統較易受到污染，組裝時較易接錯管線。諸多因素往往會導致車輛不能正常使用，嚴重影響了綜采設備搬家倒面的效率。鑒于此，亟需探索一種新型液壓支架整體快速搬運工藝方法，解決目前主斜井副立井煤礦綜采設備搬家倒面轉運時間較長，搬運效率較低的問題。

1 傳統搬運工藝存在的主要問題

近年來國內一些主斜井副豎井煤礦，為實現液壓支架等設備能夠整體下罐籠，配備了能整體容納重型液壓支架等綜采設備的超大型罐籠，利用大載重軌道平板車，解決了液壓支架等綜采設備的整體轉運問題[2]。具體實現過程是：在副立井井口外，利用起吊設備，將液壓支架等設備放至平板車上并捆綁牢靠；然后將平板車及設備牽引進入罐籠，在罐籠內利用阻車器等設施將平板車限位；然后運至井下，設備出罐后，再利用無軌輔助運輸車輛將設備運往工作面。

這種液壓支架整體搬運工藝存在一些問題，主要表現為：

1) 軌道平板車首先需在井口上下罐籠外鋪設一定距離的軌道，并在罐籠內設置鎖軌裝置，并配備液壓絞車類牽引裝置，這影響了提升罐籠其他方面的使用；而且軌道平板車進出罐籠時，由于罐籠軌道與地面軌道不能較為理想地等高度貼合，容易出現車輪阻滯現象。

2) 在整個液壓支架搬運過程中，采用的搬運設備種類繁多，先使用起吊設備，再利用平板車，然后通過無軌輔助運輸車輛實現液壓支架的搬家倒面，額外增加了輔運成本。

3) 搬運設備種類繁多必然會增加中間轉運環節。一方面不能實現液壓支架的快速搬運，影響了設備的搬運周期，與高效的生產理念相違背；另一方面，這種方法要求參與的人員多，存在不少安全隱患。

針對軌道平板車轉運液壓支架時存在的問題，一些煤礦嘗試使用單軸線或多軸線無軌平板車。首先利用起吊設備完成液壓支架的裝載工作，通過無軌輔助運輸車輛牽引支架進入罐籠，支架入井后，使液壓支架脫離平板車，然后通過支架搬運車運往工作面[3]。這種搬運工藝替代了原有的軌道平板車，避免了由于軌道、絞車等設施帶來的環節多、安全性差等系列問題，實現了重型液壓支架的整體入井。但這種方法仍然需要使用起吊設備來完成液壓支架的裝卸，然后才能實現液壓支架的遠距離運輸。該工藝仍然不能解決重型液壓支架的整體轉載以及快速搬運問題，仍然會影響綜采工作面設備搬家倒面周期[4]。

2 無軌化整體快速搬運工藝

2.1 總體思路

該搬運工藝的總體思路是利用下罐支架搬運拖車，將拖車及支架整體快速下罐，無需卸載轉運，通過井下牽引車連接拖車后直接將支架運往工作面。該搬運工藝中使用的主要設備定義為可快速分體型支架搬運車，如圖1所示?？煽焖俜煮w型支架搬運車由牽引車、下罐支架拖車及快換機構等組成。牽引車能夠通過操作快換機構裝置中快速分離手柄，實現與支架拖車的快速連接及分離。支架拖車為U型框架型式，如圖2所示，采用4個提升鏈輪實現液壓支架的吊裝及提升，配備支撐機構，保證拖車及支架在罐籠內運行時的穩定性。

1-牽引車;2-快換機構；3-拖車

1-快換機構； 2-插拔式集成塊； 3-支撐機構

2.2 無軌化整快速搬運工藝過程

搬運工藝的具體實施過程為：

1) 在副立井井口外，操作可快速分體型支架搬運車，實現液壓支架的整體快速裝載，并將液壓支架運往井口，如圖3所示。

2) 在罐籠入口處調整支架姿態。利用乳化液泵站將液壓支架立柱撐起，直至液壓支架及下罐支架拖車長度滿足罐籠允許長度為止，然后將拖車及液壓支架運入罐籠。

1-泵站； 2-井上； 3-井下； 4-泵站

3) 操作下罐支架拖車支撐機構，將拖車?？糠€固，然后操作快換機構，使得牽引車與下罐支架拖車快速分離，之后牽引車撤離罐籠。

4) 將拖車及液壓支架運入井下后，操作井下牽引車與拖車快速連接，將拖車及支架撤出罐籠，同時使用泵站調整支架至長距離運輸高度。

5) 將液壓支架運往工作面。

3 主要特點及關鍵因素

3.1 主要特點

該無軌化整體快速搬運工藝主要特點為：

1) 使用設備種類較少。該搬運工藝只需可快速分體式支架搬運車2臺，乳化液泵站2臺，無需在井口外配備起吊設備，無需使用平板車，無需轉載，縮短了搬家倒面周期。

2) 操作步驟較少。中間環節簡單，參與人數較少，有效避免了由于環節復雜、人員較多帶來的安全隱患。

3) 使用可快速分體式支架搬運車。如圖4所示，拖車進入罐籠后，能方便調整液壓支架重心，使得物件重心與罐籠幾何中心相匹配，避免了罐籠偏載運行所導致的井筒事故。

1-罐籠； 2-罐籠中心； 3-支架重心； 4-液壓支架； 5-拖車； 6-支持機構； 7-限位機構

3.2 關鍵因素

該液壓支架整體快速搬運工藝能夠順利實施的關鍵因素包括：

1) 下罐支架拖車應合理設計，拖車的外形尺寸及重量需滿足罐籠除支架外的承載要求，并且應合理設計拖車重心，保證支架及拖車整體下罐時罐籠的運行穩定性。

2) 支架調整姿態進罐時，應總結制定合理的支架姿態調整步驟，快速調整支架平衡缸及支撐立柱，縮短支架的進罐準備時間。

3) 需合理設計下罐拖車液壓系統，并開發拖車液壓管路集成快速分離裝置，縮短牽引車與拖車的快速分離時間，縮短支架上下罐籠轉運時間。

4 工程應用情況

重型液壓支架整體無軌化快速搬運工藝研究成功后，在鄂爾多斯某主斜井副豎井煤礦進行了試運行。該礦為600萬t新建礦井，副立井配備7.9 m×3.7 m×5.2 m的大型罐籠，罐籠額定承載達60 t，綜采工作面配套采高5.5 m、質量約46 t的液壓支架。如圖5所示，該礦采用液壓支架整體無軌化快速搬運工藝后，28 d完成了約170臺液壓支架的搬運工作，較傳統搬運工藝，提前了17 d左右，大大縮短了綜采面設備的安裝周期，達到了礦方預期效果。

(a)

(b)

5 結論

針對我國目前主斜井副豎井煤礦綜采工作面重型液壓支架等設備搬家倒面周期長的問題，提出了重型液壓支架整體無軌化快速搬運工藝。經工程應用實踐證明，該搬運工藝的實施步驟方便，使用設備單一，中間環節簡單，參與人數較少，無需轉載，有效避免了各種安全隱患，提高了液壓支架搬運效率，縮短了整個綜采工作面的搬家倒面周期，開創了重型液壓支架無軌化整體快速下罐的先例，具有很好的推廣應用前景。