礦井綜采工作面液壓支架快速安裝技術研究

王晉鵬

（山西煤炭運銷集團首陽煤業有限公司，山西 晉城 048400）

礦井下綜采工作面采用的大型機械設備主要有采煤機、液壓支架、帶式運輸機，液壓支架是礦井支護的重要組成部分，具有操作簡單、安全支護等優點。但實際生產中，由于液壓支撐體的體積大、工作面不易進行施工，導致了井下工作面的安全隱患。特別是在某些采煤工作面保護不到位時，其安全隱患的幾率會大幅上升，所以必須對其進行改造和完善。液壓支架是煤礦綜采工作面的重要組成部分，煤礦開采工作的開展離不開液壓支架。而在傳統的液壓支架安裝中，通常采用上行安裝的方式，隨著礦井的發展，其綜采工作面也在逐漸加深，從而使上風巷內的空氣壓力逐步增大，從而加大了液壓支架的安裝難度。為此，必須對液壓支架的安裝工藝進行及時的優化和改造，以盡快地解決傳統的工藝問題[1]。介紹了一種新的反向安裝技術，并對其在礦井1號綜放工作面的應用效果進行了分析。

1 原安裝工藝及其存在的問題

原安裝工藝是：①施工工人利用封幫錨桿、卸扣、向前滑動滑塊來調整支架的位置，然后利用伸縮式液壓缸將支架逐個從工作面上拖出。在拔出時，工人需要不斷地調整錨栓的位置以調節支架的狀態。②利用上錨繩、繩索等工具，將支架依次搬運至工作面后方的裝載平臺，并在裝載之前進行準備。③采用回轉式絞車將支架在裝卸平臺上進行裝載，并將支架運輸到檢修聯巷，然后由平板車運輸到其它工作面。

通過實際應用，發現原來的安裝過程中主要有下列問題：①存在很多的安全問題。在支架運輸過程中，多臺絞盤同時工作，極易發生繩索纏繞現象，嚴重危及現場工人的人身安全。②回撤的效率很低。該工藝要求將支架全部運至裝載平臺后再進行搬運，不僅耗費大量的時間，而且支架在反復的拉拔后，會出現較大的磨損。③對煤層的完整性有很高的要求。由于支架的移動，必須以工作面頂部的錨鏈為支撐點，因而必須在煤壁上鉆孔，從而導致了巖壁的片幫。④建筑工人的工作壓力很大。在搬運支架時，工人要不斷地進行拉伸、懸掛、捆綁，繁瑣的工作流程極大地增加工人的勞動強度。⑤每班作業人數多。每次作業時需要同時對8臺液壓支架進行操作，每次作業需要施工人員45人，每天累計需要135人，對人員的數量要求高。

2 綜采工作面機械化快速安裝工藝及主要設備

在綜采工作面實際安裝中，安裝環節主要包括以下幾個步驟：安裝回撤平臺裝置，調整液壓支架位置，調整絞車位置。嚴格按照作業規程，迅速地進行機電設備的安裝，能有效地保證整個礦井的安全和生產效率。以下對綜放工作面中使用的主要裝置進行簡單說明。

（1）多功能機械手。它的主要功能是貨物裝載和設備的安裝，通常在設備安裝之前和之后使用，大大降低了人力的消耗。

（2）液壓安裝叉車。這種裝置可以代替傳統的絞車上安裝液壓支架的技術方案，由絞盤將叉車的方向拉到一個特定的位置，然后再進行液壓支架的安裝。這就很好地解決了傳統工藝的低效率問題。

（3）液壓支架的搬運和安裝的叉車各自有自己的功能，它的作用是通過吊車將其拉起，然后將液壓支架搬運和收回。它可以很好地完成大角度的旋轉，克服了常規方法的不足。本文設計了一種帶有千斤頂的運輸叉車，既能為液壓支架提供支承和保護，又能保證其穩定。同時通過增加自動升降設備，液壓支架的豎直位置可以自由調整。

3 綜采工作面機械化快速安裝解決的問題

在煤礦開采作業中，由于礦井作業條件艱苦、危險性大，必須引進機械化的施工技術。為了解決當前綜采工作面地質構造松散等安全隱患問題，尤其是工作面傾斜較大、斜率大而造成設備滑落等問題，造成了設備在安裝的過程中危險較大、并極易造成設備跌入巷道。此時機械化安裝技術的優點就凸顯了出來，它可以靈活地調節支架，既可以避免以上問題，又可以增加支架的安全，降低人力投入。

針對煤礦開采的煤層，由于煤層的構造比較松散，在煤層開采時，常常發生煤層塌方，給施工現場施工人員帶來安全隱患，也會造成施工效率的下降。另外，常規綜放工作面的施工技術也面臨效率低、速率低等一系列缺陷的困擾。為了解決這一問題，煤礦將機械化安裝技術引進到綜采工作面上，既可以減少人工作業造成的錯誤和風險，又能在搬運液壓支架等設備上顯示出一系列優越性，同時也解決了生產效率低下的問題。目前，該技術在大型礦井的綜放工作面上得到了廣泛的應用，并取得了良好的效果[2]。

4 液壓支架反向安裝工藝

4.1 安裝前準備工作

在進行液壓支架的設置之前，必須將吊車橫放在回風巷的正下方，并確保回風巷的基底與絞車的底面在一個水平面上。通常所使用的卷揚機寬度為5m，其施工長度通常為4～5m。然后在絞車臥式上分別設置2個主次絞車，由2個主要副絞車共同完成對液壓托架的牽拉。在進行液壓支撐的安裝過程中，必須保證切眼處的井筒水平，并對已建成的井口進行及時的清掃。在此基礎上，必須在風巷與風巷之間設置一條導軌，以確保風巷的暢通。

4.2 安裝施工

圖1為綜放工作面上的液壓支座的施工工藝原理圖，它是由上到下進行的，在進行施工前，技術工人首先要在第一個支座上定位和做好記號，然后在運輸巷的中心線上做一個標志。在此基礎上，采用第一層支撐的底部邊沿為基準基線，并在下部豎向上設置單體立柱，間距不超過0.5m，防止支撐發生滑動。

圖1 工作面液壓支架反向安裝平面示意圖

在實際工作中，應先將切眼位置的支架按前后方向分別固定，然后將支架與主副絞車相連，再由絞車完成液壓支架的運動。

在完成上述的施工內容后，為了達到對液壓支架的運動和牽引，在工作面頂部設置固定導軌的滑輪機構。當主副絞車到達指定位置時，從液壓支架上卸下輔助絞車的固定纜繩，并用纜繩將其與支座連接起來，由絞盤帶動液壓支架90°旋轉，從而保持液壓支架的穩定。安裝完畢后，由技術人員將各個油管進行對接，在此過程中對支架的移位和安裝情況進行仔細檢查，當發現存在異常情況時，可使用單體柱子對其進行調整。

5 液壓支架安裝前的準備工作

5.1 敷設運輸軌道

根據1 號綜采工作面的估算，需要155 個液壓支架，每個液壓支架的質量應在30t，所以施工工藝人員在施工中必須使用鋼軌，然后用混凝土枕木做枕軌。在鋪設運輸軌道時，必須保證軌道的平直，軌道和軌道之間的接觸要盡可能的小，兩個相鄰的軌道盡可能地在一個水平位置上。在鋪設的過程中如遇到陡坡，則應及時進行過渡的調節，切勿在轉彎處發生軌交。

5.2 安裝絞車

通過前期勘探，發現1號綜采工作面的地質構造比較復雜，且存在著多個陡峭的斜坡，不能用普通絞車進行拖拉作業。為此，技術部門引進了兩個主副絞車和帶輪牽引裝置，實現了液壓支架的輸送。

5.3 安裝支架

圖2是液力提升設備的液壓托架的控制系統示意圖。如圖所示，它主要包括四個千斤頂和一個控制閥組，該千斤頂固定在起升架的基座上，然后將基座固定在工作面的頂板上；基座的位置要按支架的位置來決定。

圖2 支架液壓起吊裝置液壓控制系統示意圖

5.4 鋪設滑道

為了方便各種設備的輸送，技術人員在巷道處鋪設了230m長的鐵軌。

6 液壓支架運輸及安裝

6.1 支架運輸

①2臺雙速無極絞車在1號綜采工作面上的應用，比其它類型的絞車具有更好的工作穩定性和更廣泛的適應性，尤其適合礦井下的運輸設備；②由技術工人將液壓支架經傳送帶至預定地點卸貨后進行下一階段作業，由兩個主次絞盤將其搬運至一個固定的地點。

6.2 支架安裝調向

如圖3所示，在將油缸托架運輸到一個特定的地點以后，技術工人把它從絞盤上拆下來，再用一個液壓提升機來使它豎直運動，把它固定在一個安裝位置。

圖3 液壓支架起吊剖面示意圖

為保證安裝工藝的順利進行，支架的兩邊都裝有滑板，以避免支架的側滑。從液壓支架上卸下輔助絞車的固定繩，再用纜繩將其與支架連接起來，由絞車帶動液壓支架90°旋轉，使其保持穩定。安裝完畢后，由技術人員將各個油管進行對接，在此過程中對支架的移位和安裝情況進行仔細檢查，當發現存在異常情況時，可使用單體柱子對其進行調整。

7 應用效果

①安裝的設備較少。采用液壓支架倒置工藝后，裝置投入人員的費用大為降低。舉例來說：傳統的液壓支架安裝工藝要求全工作面內設置7臺絞盤，費時費力，而這種新工藝僅需設置一主、一副兩臺絞盤，再由兩臺絞盤完成液壓支架的運動和固定。②支架的安裝穩定性好，具有很高的安全性能。利用液壓支架反向安裝技術后，液壓支架的穩定與安全得到了極大的改善，解決了以往水力支架固定不牢、易倒塌等問題，并且不會受到地層條件的限制。③縮短了裝配時間。采用液壓支架反向安裝，可大大縮短施工周期。從實驗結果看，1號綜采工作面與常規2號綜采工作面的安裝周期相比，可以減少20%左右時間[3]。

8 結語

為了解決傳統的液壓支撐安裝技術速度慢、效率低等問題，采用了一種新型的液壓支架反向安裝技術，并將其推廣到現場實踐。通過對其使用效果的詳細分析，可以看出，液壓支架反向安裝技術具有廣泛的應用前景，能夠很好地克服傳統水力支架的裝配工作中的低效問題，極大地改善了工程的安全性，對以后各種機械、機械設備的安裝和回撤都有一定的指導作用。