綜采工作面液壓支架整體搬家技術研究

裴少鵬

（山西省長治市高河能源有限公司， 山西 長治 047100）

1 工作面概況

潞安集團將撤除3406工作面，該工作面處于34采取的南部方位，將對山西組3煤層進行開采。其東部和北部被涵蓋在另一個工作面中，由于回風作用，位于山下位置的煤柱在很大程度上會得到保護，而西部位置則為尚未開采的地區，至于工作區的南方，則是3煤層的風氧化帶地段。該撤除的工作面面長達237 m，配備158架液壓支架，型號為ZF9000-20/42。

液壓支架新的安裝工作面是3412工作面，位于34開采區南部。此工作面標準長度為785 m。其中一個巷道的坡度達到19.5°，為整個工作面的最大坡度[1]。該工作面的北方是制冷酮室，而東部位置則為未開采的地段以及回風巷，同時西部地區也處于開采當中，在它的南方存在著斷層以及保護斷層的煤柱線。

舊工作面的液壓支架在巷道中按照如圖1所示的方式分布其中。

2 液壓支架撤除與安裝方式

2.1 傳統形式下的撤除與安裝

設備的撤除與安裝的傳統方法是借助回柱絞車進行牽拉，而后需要單體液壓支柱加以配合完成施工過程，液壓支架的撤除以及安裝均可用此種方法完成。該方法有諸多優點：安裝十分簡便，大大降低了工作流程的復雜程度；絞車以及液壓支柱是目前為止一直被廣泛使用的設施，所以可以十分快速地調動這些設備材料。然而在實際使用中暴露出一些不足與隱患：絞車在使用時容易發生故障；鋼絲繩在使用時存在斷裂的巨大風險且危害嚴重；傳統的設備使用時有著十分繁雜的供電需求；傳統設備自動化作業能力不足，需要消耗大量人力資源；服務現場的600 mm軌道無法保證使用穩定。

圖1 巷道布置情況示意圖

2.2 專用設備撤除、安裝

專用設備在實施作業面迎頭抽架的撤除以及迎頭調架的安裝過程中展現了其顯著的優點：專用設備由于具有特異性，所以使用現場環境與作業方式，展現出很強的穩定性，同時故障率相比傳統設備大大降低；專業化設備配備了相應的安全防護措施與應對機制，將設備出現超載情況的可能降至最低；液壓系統作為動力裝置，簡化了現場電路；由于專業化程度高，不需要占用大量的人力；相較于傳統設備，專業設備的2 100 mm軌道具備超高的穩定性。但是新設備在使用中也存在一些阻礙：專用設備的安裝與使用需要滿足更高的條件；作為專用設備，無法快速的調集，因為需要單獨采購；職工對新設備的操作習慣需要一個適應階段。

3 液壓支架運輸方式的選擇

3.1 拆解運輸

液壓支架體型過于龐大，需要先行拆解才能分別搬運，具體的拆解工作需要在拆解酮室內完成。經拆解后，整個液壓支架就分解為幾部分：頂梁、掩護梁、立柱和底座等。然后將這幾個部件分別安裝在不同的車輛中進行運輸。這樣做的優點首先是減少了運送體積和重量，其次，體積減小也意味著重心得到降低。但是拆解進行運輸也造成一些負面影響：拆解工作需要占用更多的人力以及運輸資源，導致整個運輸周期變長；部件結構組件由于存在變形或者是腐蝕導致拆解難度加大；拆解、再組裝過程中可能出現事故；拆解后還需要重新組裝。

3.2 整架運輸

相較于拆解后運輸，整架設備運輸優點：免除繁瑣的拆裝過程，杜絕由此引發的安全事故；降低設備拆解過程中造成的損壞；需要更少的運輸車輛；無需過多的人員參與。同時整體運輸的缺點也顯而易見：整體運輸導致運輸質量過大，將近29 t的運輸質量挑戰不?。徽苓\輸對空間要求更大，體積達到了8 220 mm×1 430 mm×2 400 mm[2]，這使得設備在運輸過程中的重心位置偏高，影響穩定性；斷面過于龐大；龐大的設備在整體運輸時一般絞車無法完成，需要體積更大、性能更穩定的絞車完成運輸。

在對上述兩種運輸方案進行比較之后發現，整體運輸的方案更為實際，但需要保證安全，故而采取整體運輸方案。

4 安撤工作面支護情況

4.1 回撤工作面通道

如圖2所示，回撤工作面通道高度360 mm，寬330 mm。其中，為了構建質量過關的運輸通道，采用強度很好的材料—聚醋纖維作為原料，制作柔性網用作錨網梯索，形成頂板，同時輔以四排錨桿進一步提升通道的穩定性，而煤幫則設置了三排。

4.2 安裝工作面切眼

如圖3所示，安裝工作面切眼高度為400 mm，寬850 mm，為了構建質量過關的運輸通道，采用強度很好的材料—聚醋纖維作為原料，制作柔性網用作錨網梯索，形成頂板，同時輔以11排錨桿進一步提升通道的穩定性。

5 安撤施工設備

1）設備優點：不需要將支架通過拖拽的形式搬運，減少了與通道地板的摩擦，避免了絞車以及鋼繩的超負荷，保證高效的傳輸速率；采用全液壓形式的控制系統，大部分工作所需要的支撐力源于千斤頂，將原本復雜的流程大大簡化；專業化的設施為現場營造更好的施工環境。

2）專用設備的加入，避免傳統設備生硬的搬運作業方式、可以提供更加安全、穩定、可靠的服務。

圖2 工作面回撤通道支護布置示意圖（單位：mm）

圖3 工作面切眼支護布置示意圖（單位：mm）

6 提升運輸裝置

6.1 運輸路線的制定

液壓設備從工作面撤除再安裝到新的工作面，運輸距離超過3 km，且中途會遇到6處拐點，存在巷道，其最大坡度達到了19.5°。

6.2 軌道鋪設

為了搬運過程的穩定，在撤除通道以及安裝切眼處加裝了運輸軌道，既提升了設備運輸時的穩定性，也提高了運輸速率，軌道的設置嚴格遵守參考標準，達到30 kg/m，為了進一步提升穩定性，在軌道之間設置了鐵板，堅固性得到保證。

6.3 運輸絞車的選擇

1）運輸液壓裝置的絞車需要保證噸位和設備的重量是嚴格匹配的，并且絞車的安裝都是建立在由混凝土加固的地基上，如果條件允許，還會設置額外的安全保護裝置讓運輸過程保持穩定。

2）提升支架的實際稱重達到了近29 t，而巷道的坡度也達到了19.5°，為了保證足夠的拉力支持，選用的絞車可提供的靜拉力達到300 kN，所選鋼絲繩直徑達到40 mm，容繩量為700 m，為保持穩定，繩素移動速度為0.17 m/s。

7 液壓支架安撤工序

7.1 液壓支架回撤工序

7.1.1 支架回撤

在進行支架回撤時，需要保證調向平臺的口對準撤離支架的位置；把平臺的牽引支架千斤頂置于等候撤離的推拉桿處；將等候撤離的支架進行下降處理；通過調節液壓支架對千斤頂及逆行推拉處理以便收回，等撤離的支架將被慢慢的抽走；等千斤頂達到位置，將千斤頂慢慢撤回；再將液壓支架收回，再度對千斤頂進行推拉，通過重復操作，液壓支架的底座被順利移動到制定位置，接下來就可以將千斤頂撤除。

7.1.2 對支架進行裝車

再次對液壓支架進行方位調整，使千斤頂可以固定在支架前端上，同時通過支架后面的抓勾再次與底座連接，此時一前一后的固定可以幫助千斤頂進行調節，保證帶撤離支架能夠達到平行于煤壁的狀態，方可解除鉤頭。

7.1.3 叉車運輸

將調向平臺固定在回撤叉車上，把液壓支架回撤車兩邊的鉤頭固定到支架底座的連接孔中，此時千斤頂收回支架直至達到回撤車的上方位置，支架和回撤車固定封鎖，形成一個整體。借助鉤頭的作用將回撤車與絞車進行捆綁，此前連接在一起的回撤車和調向平臺需要分離，接下來由絞車進行支架運輸，運送到撤離點。

7.1.4 回撤支架進行裝車

當支架運輸車完成對回撤支架的運輸，到達撤離通道的端口和運輸軌道的交叉位置后，需要將支架運輸車和支架回撤運輸叉車連接到一起，并使用固定機構固定住。完成上述工作后，還需要通過調整旋轉機構，通過千斤頂機構把支架拉到運輸板車上，為了確保裝車順利，需要提供至少2 t的拉力，要保證封車大于3道。

7.2 液壓支架的再安裝

7.2.1 液壓支架運輸

液壓支架通過平板車送至待裝置位置，使用裝車裝置將其轉送到叉車上運輸；運輸車在此對支架進行旋轉，調節支架方向對準運輸方向，借助封車機構把液壓支架牢牢固定，再運輸至變坡點。

7.2.2 切眼運輸

液壓支架運送到制定位置即可開始調架工作。調架開始之前，需要將該區間內的單體支柱做一些改變，為的是保證調架不會受到影響，也為了保證頂板的支撐護架不會被損壞；之后需要將支架從叉車上退下，需要借助叉車上的旋轉系統把支架順時針轉動90°，直到支架與煤壁達到垂直狀態，然后移動裝置，完成叉車的安全撤離；當液壓支架到位之后需要插板進行收回，將叉車撤走，至此便結束了支架運輸和調架工作

8 結語

為了保證設備的完整性，將損壞降到最低，3406工作面的158架進行撤除轉移時采取整體運輸的方法，在長達3 000 m的運輸路線上運輸時，需要面對多大6個的拐點以及坡度最高19.5°的巷道，整個運輸重量達到了33 t，通過20 d安全順利的完成整個流程，相比解體和再組裝的方案，節省時間多達20 d，在兼顧效率的同時也使得安全得到保障。