煤礦支架搬運車作業效率影響因素分析

鄭 勇，李彥輝，謝靖波

(1.遼寧煤機裝備制造(集團)有限責任公司，遼寧 沈陽 110122；2.遼寧能源煤電產業股份有限公司，遼寧 沈陽 110122)

0 引言

煤礦井下無軌膠輪車，可實現物料一次裝載后從井口至工作面或工作面至井口的直達運輸，憑借其“點對點”的作業優勢，越來越多地被應用于煤礦井下輔助運輸作業中。綜采工作面快速搬家倒面的無軌膠輪車主要包括框架式支架搬運車及鏟板式支架搬運車兩大系列(以下簡稱“支架搬運車”)，主要用來完成煤礦井下采煤機、液壓支架、刮板運輸機以及膠帶機、破碎機等7大系列綜采設備的快速搬運工作[1-3]。相比于傳統搬家倒面方式，無軌膠輪車快速搬家倒面方式，在搬運工藝上克服了設備拆解、轉載、組裝等多個環節，實現了設備的自動裝卸連續運輸，保證了搬家倒面作業的高效性[4-6]。但這種工藝的高效性是有條件的，它必須以使用性能較為理想的支架搬運車以及良好的礦井運輸條件為基礎，才能得以實現。因此，如何通過改善支架搬運車性能及井下運輸條件來提高支架搬運車的作業效率，是保證搬家倒面作業高效性的關鍵所在。

1 支架搬運車使用現狀

以沈陽焦煤股份有效公司某礦工作面為例，其工作面采煤機重120 t，液壓支架45 t/臺，共160臺，刮板運輸機總重700 t(其中中部槽4 t/節)，皮帶機、破碎機等其它設備總重約1 000 t，綜采設備總重接近1萬t。采用傳統方式搬家倒面時，搬家周期耗時35～50 d(單班需100多人)才能完成；采用無軌膠輪快速搬家倒面方式時，配套4臺框架式支架搬運車及2臺鏟板式支架搬運車，搬家周期耗時20 d左右(單班需50多人)即可完成，搬家時間縮短50%左右；倘若除去支架搬運車因不確定因素而導致的車輛停機維修時間，搬家周期耗時10 d即可完成，搬家時間將縮短75%左右。

2 作業效率影響因素

影響支架搬運車作業效率的不確定因素包括車輛自身因素、人為管理因素以及使用環境因素等方面[7-9]，在這些方面著手進行分析研究，對于提高支架搬運車的作業效率有著重要意義。

2.1 支架搬運車自身因素

同路面工程車輛一樣，支架搬運車具有2個最基本的特征：行駛特征及作業特征，用于滿足車輛的運輸功能與裝卸功能，其中，車輛的裝卸功能通過其工作機構來完成[10-12]。工作機構是支架搬運車最重要的組成部分，用來實現車輛所載設備的快速裝卸，工作機構的設計合理性是保證支架搬運車作業高效的關鍵因素。

框架式支架搬運車主要用來拖運支架，如圖1所示，其工作機構是基于U形框架的鏈輪提升式(或托板升降式)支架裝載機構。鏈輪提升式機構是利用4個吊鉤鉤住支架起吊環，通過操作提升鏈輪動作實現支架的提升裝載。倘若U形框架內寬設計較窄，待支架進入框架時，支架兩側剩余空間較小，增加了工人的掛鉤難度，影響了支架的裝卸速度；另外，倘若提升鏈輪的離地高度設計較高，待支架進入框架時，壞損支架的側護板處于張開狀態，張開的側護板極易與提升鏈輪發生碰撞，阻礙支架進入框架，同樣影響了支架的裝載速度。托板升降式機構的裝卸架原理是在裝架時落下托板，利用牽引裝置將支架牽引至框架內，卸架時利用推移裝置將支架推出框架，以此實現支架的裝卸。倘若在使用過程中，托板滾輪卡滯，加之牽引裝置繩力設計有限，則會導致裝架困難；倘若推移裝置推出時，其導向套筒發生變形別卡，則會導致卸架困難，進而影響了支架搬運車的作業效率。

圖1 框架式支架搬運車工作機構Fig.1 Working mechanism of framed support carrier

2.2 支架搬運車管理因素

2.2.1 支架搬運車日常保養

支架搬運車的使用可靠性是車輛高效作業的基礎。與路面工程車輛不同，支架搬運車長時間運行于道路坑洼不平、空氣流通較差、粉塵污染嚴重的井下環境中，受震動、沖擊以及環境的影響，車輛各系統、部件和機構會在較短時期內逐漸出現不同程度的機能損傷、磨損消耗及自然松動。隨著車輛作業時間的增加，其車況逐漸變差，若不定期對車輛進行保養維護，必然會使車輛的動力性、經濟性及可靠性下降，嚴重時導致車輛停機，直接影響了車輛的作業效率。按支架搬運車的檢修及維護保養說明，在采取必要安全措施的前提下，需對車輛的防爆柴油機系統、氣動系統、液壓系統、電氣系統及轉向鉸接區域等進行日常檢修保養，保證各系統可靠運行。通常支架搬運車會設置每班或每天、每50 h或每周、每250 h或每月、每500 h或每3個月、每1 000 h或每6個月、每2 000 h或每12個月、每3 000 h或每18個月、每8 000 h或每3年的保養規則和內容，來提示用戶維保車輛。其中，尤其以每班或每天的維保內容對于車輛的使用可靠性影響最大，每班或每天需保養的內容見表1。

表1 支架搬運車每班或每天維護保養內容

2.2.2 支架搬運車合理使用

支架搬運車分鏟板式車輛和框架式車輛2大類。不同的工作機構賦予了車輛不同的功能作用，鏟板車屬于前端承載式車輛，其工作機構是前端鏟板，主要用來在工作面擺放支架及長距離運輸采煤機等長件、大件或異形件，框架車屬于拖運式車輛，其工作機構是后部U形框架，主要用來長距離拖運支架。煤礦井下綜采工作面液壓支架數量較多，因此煤礦框架車的配套數量要多于鏟板車。一些煤礦忽略了不同功能車輛專用作業的重要性，有時直接利用鏟板車一次性完成支架的運輸及擺放工作，表面來看增加了車輛的利用率，實則由于鏟板車搬運支架時的極其不穩定性，嚴重影響了整個綜采工作面的安撤效率。因此，各煤礦或搬家公司應合理配套車輛種類及數量，充分利用車輛的專用性，以提高其作業效率。

2.3 支架搬運車環境因素

井下綜采工作面安裝或回撤時，支架搬運車運輸路線的優劣也是影響車輛作業效率的因素之一。在運輸設備前，必須安排專人對運輸路線進行全面檢查，及時整理清除巷道內物件、設備等雜物，保證合適的巷道寬度和高度，避免巷道尺寸空間不夠而影響車輛的正常作業。對于頂板淋水路面要進行排水控制處理，對于松軟底板路面要進行排渣清理，并鋪墊干拌料石。

另外，煤礦綜采工作面日常生產期間，工作面順槽路面通常采用三合土整體鋪墊，由于礦壓原因，路面往往底鼓嚴重，工作面安撤時，需對路面進行維修，并鋪墊料石，使得巷道底鼓量不得大于3 m×0.5 m×0.3 m；對于運輸路線泥濘路段，需采取鋪墊鐵蓖子處理，保證巷道內淤泥、積水長度不得超過1 m，深度不得超過0.1 m，以保證重型車輛的可靠、高效運行。

3 結語

無軌膠輪車快速搬家倒面方式，能夠克服傳統搬家方式設備裝卸過程復雜、轉載環節較多的特點，很大程度上提高了綜采工作面搬家倒面的效率，但這種高效需要支架搬運車具備較為理想的運行條件。從車輛自身、人為管理及使用環境等方面分析了影響支架搬運車作業效率的因素，介紹了車輛自身設計的合理性、日常保養的習慣性、配套作業的專用性及運輸路線的維保等內容的重要性，可以為如何保證支架搬運車的作業高效性提供一些參考。