山寨煤礦大型液壓支架快速安裝技術(shù)

張斌斌

(山寨煤礦，甘肅 華亭 744100)

隨著礦井開采深度的增加，礦壓顯現(xiàn)逐漸增強(qiáng)，原有的液壓支架在支撐力等方面難以滿足工作面需求，新支架外形參數(shù)方面將比原有的支架增長、增高、增重，由于受主運(yùn)輸井筒斷面及絞車提升能力限制，新支架難以整架運(yùn)輸，為提高支架安裝速度，確保礦井正常接續(xù)，通過對目前國內(nèi)外液壓支架的拆裝及運(yùn)輸設(shè)備的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際運(yùn)輸安裝環(huán)境，根據(jù)山寨煤礦特有的地質(zhì)條件，對支架解體參數(shù)、支架運(yùn)輸方式、開切眼斷面、切眼上部車場斷面及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[1]。

1 工程概況

山寨煤礦11052工作面設(shè)計(jì)開采煤層為煤5層，該煤層傾角8°～9°，平均傾角8.5°，11052工作面走向長度475m，采用分層開采，11052為11051工作面下分層開采工作面。

2 支架快速安裝方案

2.1 支架解體方案

受井筒斷面及絞車提升能力限制，大型支架入井前先采取解體后運(yùn)輸，分裝分運(yùn)至組裝位置，在支架組裝硐室進(jìn)行組裝，然后運(yùn)至11052開切眼進(jìn)行安裝。通過對井筒斷面及采區(qū)巷道高度、寬度等參數(shù)分析，確定將普通支架解體為三部分，即底座、尾梁、頂蓋；過渡架解體為四部分，即底座、尾梁、立柱、頂蓋。

2.2 支架運(yùn)輸方案

支架長7.4m，寬1.5m，重量為27t，支架解體后頂蓋比平板車長，在傾斜巷道運(yùn)輸時(shí)存在繩頭與平板車連接的問題，根據(jù)礦井傾斜巷道傾角及設(shè)備參數(shù)分析，滿足支架頂蓋運(yùn)輸時(shí)，支架頂蓋需高于平板車0.5m，支架運(yùn)輸時(shí)絞車?yán)K頭與運(yùn)輸車頂蓋末端不會接觸，能確保支架頂蓋運(yùn)輸安全，防止支架頂蓋運(yùn)輸時(shí)翻車，根據(jù)支架參數(shù)研究設(shè)計(jì)了支架頂蓋運(yùn)輸平臺[2，3]，解決了支架運(yùn)輸困難的問題。支架頂蓋運(yùn)輸平臺設(shè)計(jì)示意圖如圖1所示。

圖1 支架頂蓋裝車平臺示意圖(mm)

2.3 大型液壓支架快速安裝方案

根據(jù)支架運(yùn)輸方式，結(jié)合礦井巷道布置情況及采區(qū)巷道分布情況，提出以下兩種方案：①方案一，支架解體后分件運(yùn)至1150車場進(jìn)行組裝，然后整架運(yùn)至11052開切眼進(jìn)行安裝；②方案二，支架解體后運(yùn)至11052開切眼進(jìn)行組裝，組裝后進(jìn)行安裝。

現(xiàn)就兩種方案進(jìn)行比較，結(jié)果見表1。通過方案比較，結(jié)合采區(qū)巷道布置情況，方案二優(yōu)于方案一，方案一需要人員較多，人員分布分散，作業(yè)點(diǎn)較多，且方案一不利于車輛調(diào)度，綜合考慮，最終選擇方案二。

3 快速安裝關(guān)鍵技術(shù)

3.1 開切眼優(yōu)化設(shè)計(jì)

ZF10000/20/32H大型液壓支架長7.4m，高2m，根據(jù)支架在安裝叉車上面的位置關(guān)系，進(jìn)行模擬調(diào)向，模擬調(diào)向示意圖如圖2所示。通過調(diào)向模擬圖分析，切眼寬度需要達(dá)到8.0m才能滿足支架在切眼順利調(diào)向[4，5]，根據(jù)支架高度，最終將切眼斷面設(shè)計(jì)為高3.2m，凈斷面寬度為8.0m。

圖2 支架切眼模擬調(diào)向示意圖(mm)

按照初期設(shè)計(jì)，開切眼坡度為3°，支架安裝期間，坡度平緩存在設(shè)備在切眼運(yùn)輸困難的問題，容易出現(xiàn)卡道，運(yùn)輸不暢，嚴(yán)重影響支架安裝進(jìn)度，為滿足切眼順利運(yùn)輸，在開切眼設(shè)計(jì)時(shí)將11052運(yùn)輸巷最后20m整體底板進(jìn)行挖底，挖底量為1m，此時(shí)切眼坡度調(diào)整為5°，滿足設(shè)備運(yùn)輸[6，7]。

3.2 切眼上部調(diào)度車場優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過分析開切眼上口巷道狀況，結(jié)合設(shè)備運(yùn)輸距離及長度等參數(shù)，支架組裝位置設(shè)計(jì)在11052開切眼距離煤壁10m處，采用液壓支架起吊裝置進(jìn)行支架組裝，根據(jù)設(shè)備安裝要求，需要在切眼上部布置一個(gè)臨時(shí)調(diào)度車場，實(shí)現(xiàn)支架連續(xù)運(yùn)輸，提高工作效率，通過分析，11052回風(fēng)巷最后70m設(shè)計(jì)為大斷面，巷道寬度由5m增加為6 m，然后在70m大斷面巷道處鋪設(shè)雙軌道，安裝渡線道岔，形成閉合車場[8]。

11052回風(fēng)巷與原1104運(yùn)輸巷間留有6m煤柱，開切眼上口絞車硐室茬面距離十字道中心線距離不得小于10m，按照正常掘進(jìn)將損壞煤柱，通過分析，在11052回風(fēng)巷距離開切眼最后10m距離掘進(jìn)時(shí)將巷道中線向下偏移2m，角度為11°，即在距離切眼上幫10m處轉(zhuǎn)彎掘進(jìn)，掘進(jìn)10m后開始正常掘進(jìn)。

上部車場示意圖如圖3所示。

圖3 上部車場示意圖(m)

3.3 支架運(yùn)輸方案

根據(jù)支架解體后的部件，對支架頂蓋加工裝車平臺，由于11052工作面共安裝93臺普通架及5臺過渡架，為滿足支架頂蓋運(yùn)輸需要，設(shè)計(jì)加工12輛支架頂蓋運(yùn)輸平臺；支架部件運(yùn)輸至二采區(qū)回風(fēng)大巷無極繩絞車機(jī)頭處，根據(jù)無極繩絞車運(yùn)輸能力，將支架頂蓋與尾梁整體運(yùn)輸，然后運(yùn)輸支架底座，每天可節(jié)約6h。

3.4 支架快速安裝技術(shù)

支架組裝采用液壓支架起吊裝置，將支架尾梁及頂蓋運(yùn)輸至支架組裝硐室下方，利用液壓支架起吊裝置將支架頂蓋與尾梁起吊后進(jìn)行對位安裝，利用切眼上部運(yùn)輸絞車將支架底座拉移至頂蓋下方，進(jìn)行對位安裝，完善管路及其余部件，即完成支架組裝工作。

支架安裝時(shí)采用NC-20/30安裝叉車[9，10]，支架組裝完成后，利用上口運(yùn)輸絞車將支架整體運(yùn)輸至切眼上口十字道位置，操作安裝叉車使之與運(yùn)輸支架平板車平齊，開啟回風(fēng)巷末端安裝的小絞車，慢速將支架和大平板一起拽拉到四角道岔處停穩(wěn)，用木楔將大平板剎穩(wěn)，再調(diào)整安裝叉車與大平板車的位置，使安裝叉車的前沿正對準(zhǔn)大平板車的側(cè)面，便于支架的二次卸裝，即將支架從大平板車上滑移到安裝叉車上；操作安裝叉車左右兩側(cè)操縱閥組使安裝叉車兩側(cè)防倒張緊裝置的油缸伸出，采用雙股18mm的鋼絲繩圍繞支架立柱纏繞一圈，鋼絲繩繩頭與安裝叉車油缸連接，防止支架向下方傾倒，然后剪開捆綁支架的鋼筋并卸下固定螺栓；操作左、右兩側(cè)操縱閥使推架裝置的油缸前段的橢圓形拉塊與液壓支架的橢圓形孔連接好，收縮推拉缸，將液壓支架拉上安裝叉車，完成支架的卸車跟裝車，再撤走平板車；操作安裝叉車緊縮缸閥組，將液壓支架固定在安裝叉車上，開啟30t安裝絞車，緩慢將安裝叉車向下移動2m，便于支架進(jìn)行轉(zhuǎn)向；操作轉(zhuǎn)盤控制閥組，調(diào)整推拉缸配合轉(zhuǎn)盤，使液壓支架在安裝叉車上逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，此時(shí)支架頭部朝下，尾梁朝絞車硐室方向。將液壓支架與叉車橫梁上的鎖緊缸鎖緊，將安裝叉車的兩個(gè)油缸牽引鏈掛在液壓支架底座的吊裝孔上；發(fā)送絞車開車信號，緩慢開啟絞車，將支架運(yùn)輸至距支架安裝位置5m處(即支架前梁距上一臺安裝好的支架頂蓋1.0m處)；操作安裝叉車左右兩側(cè)閥組，調(diào)整升降板的高度，確保支架在此處能夠順利轉(zhuǎn)向，操作安裝叉車升降板轉(zhuǎn)向閥組，使支架連同升降板順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，此時(shí)支架前梁朝開切眼煤壁側(cè)，尾梁朝切眼老塘側(cè)；連接液壓支架管路，操作閥組，使支架升起接頂，人員撤入安全區(qū)域后，由專人松開緊鎖缸，推出推拉缸，將液壓支架推下叉車，然后利用單體柱配合操作，將支架打移至安裝位置，升起支架與頂部緊貼，伸出前探梁和側(cè)護(hù)板，伸出推拉桿與前部輸送機(jī)連接，即完成普通支架安裝工藝。

3.5 上口3臺過渡架快速安裝技術(shù)

上口3臺過渡架安裝前回撤安裝絞車、安裝叉車、四角道岔，支架安裝時(shí)采用插序的方式，即3號過渡架→5號過渡架→4號過渡架，過渡架組裝采用液壓支架起吊裝置進(jìn)行組裝，安裝前重新鋪設(shè)軌道至4號過渡架安裝位置正下方，在正上方打設(shè)起吊錨索，每個(gè)起吊點(diǎn)打設(shè)4根起吊錨索，采用4臺10t倒鏈對3號過渡支架進(jìn)行起吊卸車，然后利用單體柱將支架運(yùn)移至3號過渡架安裝位置。

5號過渡架運(yùn)輸至切眼上部車場后，利用上口14t絞車?yán)浦?號過渡架安裝位置，利用4臺10t倒鏈起吊的方式卸車，然后利用單體柱將5號支架向上口安裝絞車硐室運(yùn)移2m，留足4號支架安裝位置。

4號過渡支架運(yùn)至切眼上部車場后，利用上口14t絞車?yán)浦涟惭b位置，利用4臺10t倒鏈起吊的方式進(jìn)行卸車，然后利用單體柱將支架進(jìn)行調(diào)整至最終安裝位置，待4號過渡架安裝完成后將5號過渡架利用單體柱移至具體安裝位置，完成支架安裝。

4 結(jié) 論

1)通過實(shí)踐，將支架解體后分件打運(yùn)，解決了支架整架運(yùn)輸困難的問題，通過專用裝車平臺確保支架頂蓋安全順利運(yùn)輸。

2)切眼上部車場，解決了存車與倒車、支架組裝與無極繩絞車運(yùn)輸并列的問題，上部車場設(shè)計(jì)為70m，采用閉合車場，支架組裝與運(yùn)輸能夠接替進(jìn)行。

3)通過模擬分析優(yōu)化后的開切眼設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了支架順利運(yùn)輸及調(diào)向，正常每天安裝6臺支架，最快一天安裝9臺支架，單班安裝3臺支架，實(shí)際比計(jì)劃節(jié)約3d工期。