新型綜采支架回撤用滑軌裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

毛賀明

(焦作煤業(yè)集團(tuán)趙固(新鄉(xiāng))能源有限責(zé)任公司，河南 新鄉(xiāng) 453634)

0 引言

隨著近年來(lái)科技水平的不斷發(fā)展，煤礦綜采設(shè)備逐步趨向于重型化、自動(dòng)化、智能化。液壓支架單體體積和重量越來(lái)越大，隨之而來(lái)的難題便是設(shè)備的回撤安裝施工。綜采工作面回采結(jié)束后能否快速回撤，是影響礦井生產(chǎn)銜接任務(wù)及礦井產(chǎn)量的重要因素。大采高工作面設(shè)備種類多、數(shù)量多、重量大，在回撤時(shí)環(huán)節(jié)多且面臨很多技術(shù)難題，如頂板控制、回撤通道施工、支架拆解運(yùn)輸?shù)取樘岣吖ぷ髅婊爻沸剩档突爻愤^(guò)程中安全事故率，以趙固一礦18020工作面為研究對(duì)象，對(duì)傳統(tǒng)工作面回撤方案主要存在的問(wèn)題進(jìn)行分析研究，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況對(duì)傳統(tǒng)回撤方案進(jìn)行優(yōu)化。

1 工程概況

18020工作面位于礦井西八盤區(qū)，東為已回采結(jié)束的18011工作面，西為未回采18030工作面，南為西風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)和北翼三條大巷保護(hù)煤柱，北為F25斷層尖滅端。18020工作面為礦井首個(gè)一次采全高工作面，開(kāi)采煤層為二1煤層，煤層厚度6.1～6.5 m，平均厚度6.4 m，煤層傾角2°～6°，二1煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，局部含有夾矸。采用傾斜長(zhǎng)壁一次采全高綜合機(jī)械化采煤法，后退式回采，全部垮落法處理采空區(qū)。18020工作面傾向長(zhǎng)度205.5 m，共安裝103架，其中安設(shè)中間液壓支架ZY18000/30/65D型94架，過(guò)渡液壓支架ZYG18000/29/60D型2架、ZYT18000/26/53D型端頭排頭液壓支架3架、ZYT18000/29/60D型端頭排尾液壓支架3架、ZYT13000/25/50D型端頭液壓支架1架。MG900/2245-GWD型采煤機(jī)1臺(tái)、SGZ1200/2000型刮板輸送機(jī)1部、SZZ1000/400型轉(zhuǎn)載機(jī)1部、PCM400型破碎機(jī)1部、PCM160型破碎機(jī)1部、ZY1100邁步自移裝置1部、乳化液泵站設(shè)備列車1套、DSJ120/150/2×200型帶式輸送機(jī)1部。

2 液壓支架回撤通道內(nèi)運(yùn)輸方案分析及確定

2.1 方案一：“回柱絞車+鋼板”運(yùn)輸方式

1)準(zhǔn)備工程量。回撤通道內(nèi)鋪設(shè)鋼板210 m，寬度2 100 mm，長(zhǎng)度1 600 mm，鋼板上面兩側(cè)各焊接一根50 mm×1 500 mm鋼板限位條，限位條間距2 000 mm。鋼板由東向西鋪設(shè)，逐塊相壓布置，鋼板兩側(cè)采用螺栓固定連接，最終將鋼板固定為一個(gè)整體，支架在鋼板上面限位槽內(nèi)通過(guò)絞車牽引滑行運(yùn)輸。

2)優(yōu)勢(shì)與不足。不足：大采高支架單架重量重，回撤期間鋼板易受壓變形，造成鋼板返修率高；安裝及返修施工難度大，一旦損壞更換嚴(yán)重影響回撤效率；支架底座與鋼板面接觸，運(yùn)輸摩擦阻力大，回柱絞車受力較大，易造成斷繩事故，危險(xiǎn)系數(shù)高。優(yōu)勢(shì)：鋼板直接在底板鋪設(shè)，所需巷道高度低，工程量較少，對(duì)底板條件要求不高，底板不需要硬化。

2.2 方案二：“回柱絞車+平板車”運(yùn)輸方式

1)準(zhǔn)備工程量。回撤通道須鋪道210 m，軌距900 mm，鋼軌規(guī)格43 kg/m，道板間距500 mm。軌道道頭位置須安裝裝車平臺(tái)1個(gè)，回撤通道內(nèi)須安裝保險(xiǎn)設(shè)施2道，支架車運(yùn)輸期間須對(duì)拉，多投用絞車1部。

2)優(yōu)勢(shì)與不足。不足：回撤支架裝車須上裝車平臺(tái)，上車期間施工難度大，重心較高，危險(xiǎn)系數(shù)高，裝車期間影響掩護(hù)架拉移及三角區(qū)支護(hù)工作展開(kāi)；支架車在回撤通道內(nèi)運(yùn)輸期間，絞車對(duì)拉，回撤通道內(nèi)各項(xiàng)工作需停止，各項(xiàng)工序不可以交叉作業(yè)，嚴(yán)重影響作業(yè)效率；增加裝卸車次數(shù)，上車期間易側(cè)翻，扶架難度大，回撤通道須增加保險(xiǎn)杠，運(yùn)輸重心增高，穩(wěn)定性差，危險(xiǎn)系數(shù)高。優(yōu)勢(shì)：支架車運(yùn)輸阻力小，回柱絞車受力小，鋼絲繩不易損壞。

2.3 方案三：“回柱絞車+滑軌裝置”運(yùn)輸方式

1)準(zhǔn)備工程量。回撤通道內(nèi)須鋪設(shè)滑軌裝置210 mm，回撤通道內(nèi)道板使用12#工鋼加工制成，1根長(zhǎng)道板1根短道板交替鋪設(shè)，道板間距500 mm，共鋪設(shè)210 m。長(zhǎng)工鋼道板兩側(cè)各安裝1根工鋼限位護(hù)板限制支架滑移方向，工鋼限位護(hù)板使用Ф20 mm螺絲固定。沿道板中心線向兩側(cè)偏450 mm各分別安裝2根道軌，然后沿道板中心線向兩側(cè)偏700 mm安裝第3、第4根道軌，形成滑軌系統(tǒng)。

2)優(yōu)勢(shì)與不足。不足：滑軌裝置鋪軌工程量大，新型設(shè)備需自主加工，井上加工作業(yè)人員占用多。優(yōu)勢(shì)：滑軌裝置具有鋼軌強(qiáng)度高，滑行接觸面小等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)組合滑軌承載綜采液壓支架底座，使液壓支架在組合滑軌上滑行，接觸面由鋼板與底座之間的面面接觸變?yōu)槊婢€接觸，大大降低滑行摩擦阻力。滑軌裝置兩側(cè)設(shè)置工鋼限位護(hù)板，使支架滑行期間底座移動(dòng)具有方向性，限制支架底座左右移動(dòng)距離，達(dá)到支架限位移動(dòng)的目的。使用滑軌裝置進(jìn)行支架運(yùn)輸，支架可在回撤通道內(nèi)暫存，回撤地點(diǎn)、運(yùn)輸支架地點(diǎn)、拆解支架地點(diǎn)等可平行作業(yè)。

2.4 液壓支架回撤通道內(nèi)運(yùn)輸方案確定

經(jīng)以上3種方案對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)方案三優(yōu)勢(shì)明顯，利用“回柱絞車+滑軌裝置”的方式進(jìn)行回撤運(yùn)輸具有穩(wěn)定性高、摩擦阻力小、運(yùn)輸環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單、支架方向感強(qiáng)、設(shè)備維護(hù)及輔助工作量少、各作業(yè)地點(diǎn)可平行作業(yè)、安全系數(shù)高等一系列優(yōu)勢(shì)。故最終確定采取方案三“回柱絞車+滑軌裝置”的方式進(jìn)行回撤通道內(nèi)支架運(yùn)輸作業(yè)。

3 礦用滑軌裝置設(shè)計(jì)與安裝

3.1 礦用滑軌裝置設(shè)計(jì)

1)利用4條43 kg/m礦用道軌作為滑軌主體，滑軌裝置中心線兩側(cè)各布置2根，內(nèi)側(cè)2根道軌軌距900 mm，外側(cè)2根道軌軌距1 400 mm。利用礦用12#工鋼作為軌枕，軌枕長(zhǎng)度分1 800 mm、2 400 mm兩種，兩種軌枕平行交替布置，軌枕間距500 mm，2 400 mm軌枕兩側(cè)各焊接1個(gè)工鋼護(hù)軌底座，底座上面兩側(cè)焊接1個(gè)護(hù)軌限位塊，并在2 400 mm軌枕兩側(cè)氣割各氣割1個(gè)護(hù)軌固定孔。

2)在2 400 mm軌枕兩側(cè)布置工鋼護(hù)軌，工鋼護(hù)軌為12#工鋼加工而成，工鋼護(hù)軌平面垂直底板放置，并在工鋼護(hù)軌與2 400 mm軌枕交叉位置氣割一個(gè)螺絲固定孔。將2 400 mm軌枕與工鋼護(hù)軌用固定螺栓上下固定，形成支架滑行限位槽，保證支架在回撤拉移過(guò)程中不出現(xiàn)左右偏移掉道等狀況。滑軌裝置安裝剖面圖如圖1所示。

圖1 滑軌裝置安裝剖面圖

3.2 滑軌裝置安裝

1)將回撤通道底板清理平整，對(duì)回撤通道局部低洼地點(diǎn)進(jìn)行平順，保證滑軌鋪設(shè)空間。

2)將1 800 mm、2 400 mm兩種規(guī)格工鋼軌枕按照500 mm間距交替平行布置在回撤通道內(nèi)，將4條道軌按照設(shè)計(jì)間距安裝在工鋼軌枕上，加齊道軌壓塊及螺栓。

3)按照設(shè)計(jì)要求將工鋼護(hù)軌安裝在2 400 mm軌枕左右兩側(cè)底座上，加齊固定螺栓并校正護(hù)軌間距，保證支架可在護(hù)軌內(nèi)滑行移動(dòng)。滑軌裝置安裝完畢后對(duì)巷道底板與滑軌裝置底部空間進(jìn)行灌漿填充，保證滑軌裝置在使用過(guò)程中的穩(wěn)定性。

3.3 滑軌裝置應(yīng)用

18020工作面支架回撤期間，利用已有架底矸臺(tái)階松動(dòng)爆破形成的緩坡，支架通過(guò)自移回柱絞車輔助調(diào)向的形式從原停采位置過(guò)渡到滑軌裝置上方，進(jìn)入工鋼護(hù)軌槽內(nèi)。通過(guò)回柱絞車牽引的方式將支架經(jīng)回撤通道滑軌運(yùn)輸至拆裝硐室內(nèi)拆解并回收上井。

滑軌裝置采用礦用道軌作為滑軌，具有強(qiáng)度高，滑行接觸面小等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)滑軌承載綜采液壓支架底座，使液壓支架在組合滑軌上滑行，接觸面由原回撤工藝中鋼板與底座之間的面面接觸變?yōu)槊婢€接觸，大大降低滑行摩擦阻力。支架在滑軌裝置上滑行回撤，相較于平板車道軌回撤減少了支架上車這一困難環(huán)節(jié)，降低了支架運(yùn)輸重心，即保證了支架運(yùn)輸穩(wěn)定性，又提高了回撤過(guò)程安全系數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

1)利用滑軌裝置進(jìn)行支架回撤，降低回撤通道高度要求500 mm，減少落底量500 m3。

2)利用滑軌裝置進(jìn)行回撤，有效降低回撤用設(shè)備故障率，減少設(shè)備更換及檢修的時(shí)間成本。

3)回撤期間，利用滑軌裝置承載支架進(jìn)行回撤，有效解決了重型支架移動(dòng)穩(wěn)定性差、拉移摩擦阻力大，滑移方向感差等困難，保證了回撤期間安全性。