朱利民

(1.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司,重慶市九龍坡區(qū),400039; 2.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶市九龍坡區(qū),400039)

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WPZ－45/350L型多功能巷道修復(fù)機(jī)的設(shè)計(jì)

朱利民1,2

(1.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司,重慶市九龍坡區(qū),400039; 2.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶市九龍坡區(qū),400039)

摘 要針對(duì)深部礦井巷道變形嚴(yán)重的現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)并制造了WPZ－45/350L型多功能巷道修復(fù)機(jī),介紹了該機(jī)的技術(shù)參數(shù)及功能特點(diǎn),闡述了該機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及其設(shè)計(jì)。實(shí)際應(yīng)用表明,該機(jī)適合深井變形巷道的修復(fù)工作,可以極大地節(jié)省人力和物力,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,具有較大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞圍巖變形 巷道修復(fù) 升降平臺(tái) 液壓剪切

Design and application of WPZ－45/350L type multifunctional roadway repair machine

Zhu Limin1,2
(1.China Coal Technology Engineering Group Chongqing Research Institute,Jiulongpo,Chongqing 400039,China; 2.National Key Laboratory of Gas Disaster Monitoring and Emergency Technology,Jiulongpo,Chongqing 400039,China)

Abstract Aiming at the serious roadway deformation in deep mine at present,the WPZ－45/350L type multifunctional roadway repair machine was designed and manufactured,the technical parameters and functional characteristics were introduced,and the structural composition and design were elaborated.The practical application showed that the machine was suitable for the roadway repair work,could save manpower and material resources and reduce the labor intensity,which had better social and economic benefits.

Key words surrounding rock deformation,roadway repair,lift platform,hydraulic shear

1　深井巷道變形破壞特點(diǎn)

隨著巷道采深的不斷加深,巷道的圍巖變形越來越大,失修周期越來越短,具體破壞特點(diǎn)如下:

(1)噴網(wǎng)層剝離,頂部下沉,底鼓嚴(yán)重.以錨網(wǎng)噴支護(hù)的巷道在拱肩發(fā)生明顯的剪切變形,噴網(wǎng)層出現(xiàn)剝離,底腳處出現(xiàn)明顯內(nèi)擠收斂,底板出現(xiàn)顯著的底臌,使得巷道的斷面收縮率較大,無法滿足巷道的使用要求.

(2)支架扭曲破壞,形成尖頂.以型鋼支架為主的巷道,以支架的扭曲變形、內(nèi)擠和下插底板以及形成尖頂?shù)葹橹?支架周圍布置的各種背板和金屬網(wǎng)不能有效地限制圍巖的變形,出現(xiàn)嚴(yán)重的折斷、扭曲及外露,變形仍以兩幫內(nèi)擠和底臌為主.

綜上所述,深井變形巷道亟需一種多功能快速施工的巷道修復(fù)裝備,雖然市場上已經(jīng)有一些廠家的巷道修復(fù)機(jī)在生產(chǎn)應(yīng)用,但是大多數(shù)的產(chǎn)品功能單一,僅僅能完成巷道修復(fù)的1～2個(gè)作業(yè)功能,不能滿足市場需求,因此,提出了WPZ－45/350L型多功能巷道修復(fù)機(jī)的研制.

2　整機(jī)技術(shù)參數(shù)及功能特點(diǎn)

2.1技術(shù)參數(shù)

設(shè)計(jì)的WPZ－45/350L型多功能巷道修復(fù)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下:外型尺寸為6400 mm× 1500 mm×2400 mm,整機(jī)質(zhì)量為12000 kg,總功率為45 k W,適應(yīng)最小斷面為3.0 m×2.8 m,挖裝范圍為2.5 m×6 m×5.5 m,履帶前傾角為5°,離地間隙為300 mm,履帶寬度為350 mm,行走速度為0～1.4 km/h,爬坡能力為±16°,接地比壓為0.07 MPa,破碎錘沖擊能為350 J,破碎錘打擊頻率為500～1000 bpm,破碎錘釬桿直徑為60 mm,液壓剪驅(qū)動(dòng)油壓為60 MPa,液壓剪破斷力為320 k N,液壓剪最大剪斷直徑為22 mm.

2.2功能特點(diǎn)

WPZ－45/350L型多功能巷道修復(fù)機(jī)集成了巷道修復(fù)作業(yè)的幾大作業(yè)功能,替代深井巷道修復(fù)的手工作業(yè)方式,主要具有以下功能特點(diǎn):

(1)工作臂末端裝有蝸輪蝸桿式回轉(zhuǎn)減速器,可實(shí)現(xiàn)工作臂在巷道水平方向的360°回轉(zhuǎn),配合其它3只直線油缸可以實(shí)現(xiàn)巷道全斷面全方位的破碎修復(fù)作業(yè).

(2)工作臂前端裝有快速連接器,通過液壓手柄的操作即可進(jìn)行破碎錘與挖斗的快速切換,從而實(shí)現(xiàn)破碎與挖裝作業(yè)的快速切換.

(3)機(jī)器加裝全進(jìn)口高效液壓增壓裝置,最高可增壓到90 MPa,配合液壓剪使用可以快速剪切錨桿和錨索.

(4)機(jī)器中部的工作平臺(tái)裝置可以升降調(diào)平,可以伸縮翻轉(zhuǎn)加寬平臺(tái)作業(yè)范圍,人員可以在上面進(jìn)行支護(hù)和剪切作業(yè).

(5)靈活的工作裝置能夠?qū)κ尴锏廊珨嗝孢M(jìn)行臥底、破碎、刷幫、剪切以及支護(hù)等作業(yè)工作.

(6)液壓系統(tǒng)采用進(jìn)口液壓件加油過濾系統(tǒng)回油過濾,確保了油液的清潔度,全部采用液壓負(fù)載敏感技術(shù),增加了液壓系統(tǒng)的可靠性.

3　整機(jī)結(jié)構(gòu)組成及其設(shè)計(jì)

WPZ－45/350L型多功能巷道修復(fù)機(jī)由工作臂、前鏟板、機(jī)架部、增壓剪切部、行走部、升降平臺(tái)部、后支撐、電控系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)9部分組成,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示.

3.1工作臂

工作臂由回轉(zhuǎn)座、動(dòng)臂、斗桿、扒斗及破碎錘組成,在挖掘機(jī)挖裝結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)挖掘和側(cè)掏等功能,還能通過快換接頭將扒斗換成破碎錘,快速碎石破巖.工作臂借鑒了挖掘機(jī)的扒裝結(jié)構(gòu),但與挖掘機(jī)不同的是本機(jī)需要避開升降平臺(tái)的干涉,所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是扒臂動(dòng)作位移準(zhǔn)確可靠.通過液壓系統(tǒng)控制回轉(zhuǎn)座擺動(dòng)油缸、動(dòng)臂油缸、斗桿油缸和扒斗油缸,實(shí)現(xiàn)工作臂擺動(dòng)和升降等動(dòng)作,通過操作2個(gè)十字先導(dǎo)手柄實(shí)現(xiàn)連貫碎石和挖掘動(dòng)作,可以快速無死角地扒裝碎石.

圖1　WPZ－45/350L巷道修復(fù)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2前鏟板

采用推土機(jī)的鏟板結(jié)構(gòu),通過鏟板與鏟板油缸來實(shí)現(xiàn)鏟板的升降,主要功能為一是向前推料來實(shí)現(xiàn)清理巷道的作用,二是和后支撐配合支撐整機(jī),實(shí)現(xiàn)作業(yè)時(shí)的整機(jī)穩(wěn)定性.

3.3機(jī)架部

機(jī)架部是巷道修復(fù)機(jī)的核心部件,機(jī)架底盤位于整機(jī)的中央處,是各個(gè)部件和各系統(tǒng)的聚集地,也是整個(gè)設(shè)備的核心.其上布置有各油缸的鉸接點(diǎn),包括鏟板油缸、工作臂擺轉(zhuǎn)油缸、平臺(tái)升降油缸以及左右后支撐擺動(dòng)油缸等.機(jī)架底盤是以厚鋼板為主材焊制而成,與行走部之間用高強(qiáng)度螺栓相連接,提高了整機(jī)工作的穩(wěn)定性.

3.4增壓剪切部

本機(jī)配有進(jìn)口的液壓增壓器,輸出壓力達(dá)60 MPa,配合液壓剪斷器剪切力達(dá)320 k N,可以快速剪切錨桿與錨索.

3.5行走部

行走部是用2臺(tái)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng),通過減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)鏈輪及履帶實(shí)現(xiàn)行走.馬達(dá)、制動(dòng)剎車閥以及減速機(jī)采用集成結(jié)構(gòu),以降低故障率.履帶采用油缸張緊,調(diào)整完畢后,裝入墊板及鎖板,泄除缸內(nèi)壓力后擰緊油嘴,使張緊油缸活塞桿不受張緊力的影響.履帶架通過鍵及高強(qiáng)度螺栓固定在本體兩側(cè),在其側(cè)面開有方槽,以便張緊油缸的拆卸.行走減速機(jī)用高強(qiáng)度螺栓與履帶架連接.

3.6升降平臺(tái)部

升降平臺(tái)部由平臺(tái)組件、四連桿機(jī)構(gòu)及平臺(tái)前后支撐油缸組成.通過液壓系統(tǒng)控制平臺(tái)前后支撐油缸的伸縮實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的升降.前后支撐油缸還具有調(diào)平功能,在坡度上可以將工作平臺(tái)調(diào)平;平臺(tái)升高后也可前移,以保證平臺(tái)在工作狀態(tài)下前伸到迎頭.四連桿機(jī)構(gòu)能承受較大的沖擊載荷和傾覆力矩,安全可靠;平臺(tái)組件由平臺(tái)中間部和左右兩側(cè)翻轉(zhuǎn)部構(gòu)成,通過液壓系統(tǒng)控制平臺(tái)下方伸縮油缸及翻轉(zhuǎn)油缸,可調(diào)整平臺(tái)的伸展寬度.平臺(tái)升降范圍大,可伸縮,可翻轉(zhuǎn),收回時(shí)減小平臺(tái)寬度,工作時(shí)保證較大的作業(yè)寬度.升降平臺(tái)部結(jié)構(gòu)組成示意圖如圖2所示.

圖2　升降平臺(tái)部結(jié)構(gòu)組成示意圖

3.7后支撐

后支撐由左右后支腿、左右后支腿擺轉(zhuǎn)油缸以及左右后支腿升降油缸等裝置組成.由于整機(jī)機(jī)身寬度的限制,將左右后支撐做成可擺轉(zhuǎn)的方式,來增加后支撐左右撐地著力點(diǎn)的寬度,從而增加支撐機(jī)身時(shí)的穩(wěn)定性.

3.8電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)由真空電磁啟動(dòng)器、控制按鈕、照明燈以及聲光組合電鈴等裝置組成.電控系統(tǒng)主要用來控制整機(jī)的啟停、電機(jī)的保護(hù)以及電鈴警示等作用

3.9液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)由油泵電機(jī)、串聯(lián)雙泵、油箱、油標(biāo)尺、多路閥、操作手柄、液壓油缸、油濾器、冷卻器、壓力表、接頭、液壓膠管、操作臺(tái)以及覆蓋件等裝置組成,其中手柄和壓力表安裝在機(jī)架上.泵站是由45 k W電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過油泵將壓力油分別送到工作臂、升降平臺(tái)、行走部、前推鏟、后支撐、液壓馬達(dá)和各油缸.本機(jī)各油缸均設(shè)有安全型平衡閥或液壓鎖,以保證油缸的安全性.

4　結(jié)語

WPZ－45/350L型多功能巷道修復(fù)機(jī)是為深井變形巷道修復(fù)設(shè)計(jì)的一體化設(shè)備,該機(jī)配備工作臂＋破碎錘來進(jìn)行巷道斷全面變形的破碎作業(yè),并且工作臂前端加裝快速連接器進(jìn)行挖斗與破碎錘的快速切換,能夠挖裝清理破碎下來的矸石,配備升降工作平臺(tái)來進(jìn)行支護(hù)作業(yè),配備全進(jìn)口液壓增壓器＋液壓剪來進(jìn)行錨桿和錨索的剪切作業(yè),配備前鏟板＋可擺轉(zhuǎn)式后支撐增加整機(jī)作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性.

WPZ－45/350L型多功能巷道修復(fù)機(jī)目前已經(jīng)在安徽淮南國投新集公司進(jìn)行了應(yīng)用,經(jīng)過一段時(shí)間的使用證明,該機(jī)適合深井變形巷道的修復(fù)工作,基本包含了整個(gè)巷道修復(fù)作業(yè)流程,可以極大地節(jié)省人力和物力,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益.原先一個(gè)巷道修復(fù)隊(duì)需要30人,應(yīng)用WPZ－45/350L型多功能巷道修復(fù)機(jī)后僅需1名司機(jī)和3名輔助人員即可完成,人員節(jié)省近80％,修復(fù)進(jìn)尺速度也比以前手工修復(fù)提高了60％以上,極大地解決了巷道修復(fù)人工效率低下的難題.

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(責(zé)任編輯 路 強(qiáng))

作者簡介:朱利民(1983－),男,山東臨沂人,助理研究員,碩士,主要從事煤機(jī)及相關(guān)工程機(jī)械領(lǐng)域的研究工作。

中圖分類號(hào)TD421.4

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