液壓支架拆裝集成平臺的研制與試驗

李 琳，龐晴晴，劉祥兵，張中義

（1.兗礦東華重工煤機裝備制造分公司，山東 鄒城 273500；2.兗煤礦業工程有限公司（綜機安撤中心），山東 鄒城 273516；3.山東索力得焊材股份有限公司，山東 肥城 271612）

0 引 言

隨著煤礦開采技術水平的提高，采煤設備向著重型化、智能化方向不斷發展，生產效率不斷提高。液壓支架作為綜采工作面生產主要設備，其數量多、重量大，每架重量大約十幾到二十噸，大采高支架一般重達40 t 以上，撤除、安裝支架所需時間長，工作強度大，耗費大量的時間和人力；因此，回采工作面液壓支架的快速安裝和撤除，越來越成為保證礦井生產接續的一個重要環節。

目前國內較為先進的液壓支架解體或組裝方式是使用“變形金剛”式拆裝設備，但因其造價較高、對現場支護和空間條件要求較高，操作復雜，未能大范圍推廣使用。本部礦井當前普遍采用的是頂板固定懸掛手拉葫蘆（或風動葫蘆）或使用簡易液壓四柱式框架裝置進行施工，系單工位、單線程作業，即液壓支架拆解時需完全解體并將主體運走后再依次運入平板車裝運頂梁和尾梁（掩護梁），在主體（尾梁、掩護梁）單車外運至平板車這一時間段內無法作業，反之組裝時也是如此，這就造成了工序的不連貫，工時的極大浪費。另外，手拉葫蘆（風動葫蘆）需單體操作，步驟很難協調一致，容易動作不均衡造成脫鉤、墜落，安全存在極大隱患；因此，研制一種液壓支架頂梁掩護梁拆裝集成平臺，對提高煤礦井下綜采工作面的作業效率和安全性有重大意義。

1 總體結構

集成平臺主要由一個折疊底座、4 個舉升裝置和2 個起吊架組成，收攏后長度不大于3 000 mm，寬度不大于1 500 mm，方便裝載到平板車上，總體結構如圖1 所示。折疊底盤可以通過液壓控制完成打開或收攏；折疊底盤可以嵌入平板車軌道，使平板車通行或鎖止定位；底盤設計有舉升裝置的滑動軌道，使舉升裝置迅速展開或收攏以調整工作間距。舉升裝置是該平臺的主要工作機構，承擔了頂梁、掩護梁的舉升工作，并提供操作人員的腳踏板和銷軸托盤。吊架由吊鉤和吊鉤掛架組成，吊鉤掛架與舉升裝置連接，根據不同的液壓支架設計不同的吊鉤，裝配到吊鉤掛架上進行工作。

工作原理：該系統采用液壓泵站作為源動力，安裝在井下順槽內。運輸液壓支架的平板車行走至平臺處，操作舉升裝置，帶動連接在支架起吊孔處的掛鉤，將支架頂梁或掩護梁提升，從而完成支架的安裝或拆除工作。

表1 主要技術特征

2 主要結構設計

2.1 折疊式底座的設計

底座為平臺的基礎，升降立柱需安裝在底座上，依靠滑動油缸實現工作寬度的調整。如下圖所示，底座主要由中間座、兩側折疊座、滑動油缸、折疊油缸、連桿機構、鎖緊裝置等組成。中間座與兩側折疊座通過鉸接連接在一體，井下運輸時，側座可向上折疊90°，使整體寬度縮減至1 500 mm，可方便地放置在平板車上運輸；兩側座的折疊通過折疊油缸帶動連桿機構實現，折疊后，側座上設置有鎖緊鍵板，實現側座與中間座的機械鎖止，如圖2 所示。

圖2 底座折疊狀態

平臺工作時，兩側座通過折疊油缸展平后，側座和中間座兩端的滑道連接成為一個整體的滑道，升降立柱依靠滑動油缸，在滑道內滑動。底座的展平狀態同樣依靠鎖緊鍵板實現機械鎖止，如圖3 所示。底座上還設置有礦用軌道的固定座，固定座能夠適應不同軌距的軌道使用。

圖3 底座展平狀態

2.2 舉升裝置的設計

舉升裝置為平臺的主要部件，由缸體、升降桿、升降油缸、動滑輪、站立平臺、護罩等組成，結構如圖4、圖5 所示。缸體可在平臺底座寬度方向滑動，立柱體底部設有銷孔，當立柱滑動到合適寬度后，可使用銷軸將立柱與底座固定，立柱體兩側設有站立平臺連接座，分別在兩側連接有站立平臺，方便人員站立在較高位置操作。升降桿在立柱體內，依靠升降油缸伸縮實現升降動作，升降油缸行程為1 200 mm，升降桿頂端設計有一個滑輪機構。起吊鏈一端固定于立柱體的外側，繞過滑輪后，另一端連接在起吊梁上，這樣，在升降桿起升時，滑輪即起到動滑輪的作用，起吊梁的起升距離即為升降桿升降高度的2 倍。

圖4 舉升裝置外形圖

圖5 舉升裝置內部結構圖

2.3 升降桿的設計

升降桿直接連接液壓支架，其結構包括橫梁、防脫掛鉤、銷軸存放及拆除裝置、升降鏈、鉸接環等，如圖6 所示。升降桿通過鉸接環與升降鏈環相連，支架拆除工作時，掛鉤掛在液壓支架上，升降鏈環帶動升降桿提升，當連接銷不受力時，使用銷軸拆除器將銷軸拆除并存放于存放裝置內。依次將銷軸全部拆除后，起吊支架部件與支架脫離，移動平板車，將支架放下。

圖6 升降桿結構

3 創新點

1）底座可折疊，能夠滿足井下平板車運輸要求，同時設計有4 個板式銷，在展平及折疊狀態均能起到固定姿態的作用。

2）左右兩側的滑動座分別用2 個液壓缸控制，同為左側或右側的2 個滑動液壓缸聯動，并保證同步性。當操作滑動缸將舉升裝置推移到合適位置后，可利用銷軸插入兩者中間的銷孔，實現定位。

3）將動滑輪應用在升降立柱上，實現了掛鉤升降距離2 倍于升降立柱的效果，并且動滑輪機構可以折疊到舉升裝置一側，有效降低高度，在運輸過程中，解決了平臺高度空間不足的難題。

4）防脫掛鉤的設計制作技術。吊掛支架頂梁或掩護梁的掛鉤，在張緊及松弛狀態均能夠保證不與支架脫離，這樣在較高空間位置使人員免于脫鉤帶來的各種危險，保證施工安全。

4 地面試驗效果

液壓支架拆裝平臺設備已在公司液壓支架生產車間完成地面現場試驗，試驗選用的液壓支架型號為ZF12000/18.5/35，試驗結果表明：設備中底座折疊和升降臂對中回收功能，可將設備外形尺寸縮小1 倍，滿足井下平板車運輸要求；動滑輪原理的應用實現了防脫掛鉤升降距離2 倍于升降立柱行程的效果，既滿足了支架起吊高度的要求，又滿足了巷道及硐室空間運輸高度的要求；相較使用過的變形金剛等設備，該設備體積較小，便于鋪設和使用，安全性更高。

5 結束語

液壓支架拆裝平臺是一種集液壓支架的拆卸與組裝功能的集成性平臺，屬于綜采工作面安撤類設備，該平臺的使用可以大幅提高井下液壓支架裝配和拆解的工作效率，減少安撤中心人員占用，節省人力，縮短施工工時，降低成本，安全可靠，具有良好的社會效益和經濟效益以及較大的推廣使用價值。