黃利軍

摘 要：最近幾年，隨著科學(xué)的不發(fā)展，人類的不斷進(jìn)步，煤炭企業(yè)也在不斷利用科技創(chuàng)新來(lái)改變自身最原始的面貌，多上設(shè)備少上人的理念也在九礦根深蒂固，自從2009年10月份，九礦第一個(gè)綜采放頂煤工作面正式投產(chǎn)以來(lái)，九礦就在不斷更新采煤工作面綜采設(shè)備的投入。

關(guān)鍵詞：液壓支架組裝；設(shè)計(jì)與制作；安全

中圖分類號(hào)： V233.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）20-174-2

1 液壓支架組裝技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)目前很多礦井在液壓支架組裝技術(shù)上也有了很多的研究成果。

開灤集團(tuán)研制的礦用大型液壓支架組裝平臺(tái)的工作原理為：

下井前，將支架解體成三部分，即頂梁與前梁、底座與立柱，掩護(hù)梁與連桿，分三車下井。

①將第一車（頂梁和前梁） 通過(guò)組裝平臺(tái)運(yùn)至5m遠(yuǎn)處等待安裝，前梁朝工作面?zhèn)取?/p>

②將第二車（底座與立柱，立柱朝工作面?zhèn)龋?運(yùn)至四柱頂梁下面，用四柱頂梁上面的吊鉤，通過(guò)升四根立柱吊起底座，把底座下的平板車換成矮平車。

③將第三車（掩護(hù)梁與連桿） 運(yùn)至兩柱頂梁下，用鋼絲通過(guò)頂梁掩護(hù)梁鉸接孔將掩護(hù)梁與連桿拴緊，再用鏈條固定平板車。用兩柱頂梁上的吊鉤鉤住掩護(hù)梁尾部起吊孔，操作拉緊千斤頂將鋼絲繩拉緊，同時(shí)操縱立柱和推移千斤頂，和連桿離開平板車后停止操作，并將平板車移走。

④收回兩柱頂梁推移千斤頂，并將四柱頂梁落下后，伸出四柱頂梁推移千斤頂，用四柱頂梁。前兩個(gè)吊鉤鉤住掩護(hù)梁前端起吊孔，操作四柱頂梁立柱和推移千斤頂，當(dāng)掩護(hù)梁移至適當(dāng)位置時(shí)停止操作。

⑤將裝有底座的平板車推至掩護(hù)梁下對(duì)接。先對(duì)接后連桿，將銷軸固定好后再對(duì)接前連桿，完成后將前連桿與掩護(hù)梁之間加墊木。

⑥將四柱頂梁降下并移走吊鉤，操作推移千斤頂，使之全部收回。

⑦將頂梁與前梁運(yùn)至四柱頂梁下面，通過(guò)吊鉤吊起，當(dāng)高度升至能夠與掩護(hù)梁對(duì)接高度時(shí)停止操作。

⑧操作兩個(gè)推移千斤頂，對(duì)接頂梁與掩護(hù)梁、支架立柱與頂梁。

⑨組裝完成后摘下所有吊鉤，并運(yùn)出支架。

新集煤礦順槽工作面液壓支架組裝平臺(tái)的工作原理為：

該設(shè)施主要由底座平臺(tái)、提升油缸、導(dǎo)向裝置、錨固支柱、承重梁、起吊鋼絲繩等組成，立柱固定在底座平臺(tái)上，由工作面液壓泵站提供液壓動(dòng)力，1 排/個(gè)單體液壓支柱將底座錨固于巷道底板，起吊鋼絲繩一端固定在底座上，另一端穿過(guò)底座和立柱上的動(dòng)定滑輪以及承載梁上的滑車?yán)p繞導(dǎo)向后作為懸吊，其中與重物直接相連的是一組動(dòng)滑輪，當(dāng)油缸活塞桿上升時(shí)，通過(guò)鋼絲繩將重物提起，到達(dá)組裝位置后開始安裝。當(dāng)換向閥置于降柱位置，活塞桿回縮，實(shí)現(xiàn)一次裝配循環(huán)，這些設(shè)計(jì)都在液壓支架組裝方面取得了很好的成效。

2 液壓可移式組裝站設(shè)計(jì)方案

目前九礦井下使用的液壓支架為ZF3200-14.4/26型液壓支架，該液壓支架運(yùn)輸時(shí)需將后尾梁組體與支架底座進(jìn)行分離運(yùn)輸，經(jīng)罐籠運(yùn)輸至井底車場(chǎng)，然后組裝、安裝，組裝時(shí)采用人工配合手拉葫蘆進(jìn)行組裝，組裝強(qiáng)度大，進(jìn)度慢。而即將投入使用的ZF5600/18/32型液壓支架外形尺寸比原使用的ZF3200-14.4/26型液壓支架在單間重量上和外觀體積上都要大，必須進(jìn)行解體，然后分裝裝運(yùn)。

針對(duì)上述問(wèn)題，九礦采取兩種方案進(jìn)行解決。

方案一：繼續(xù)延用以前的組裝工藝，在井底車場(chǎng)進(jìn)行液壓支架的組裝，然后運(yùn)輸至安裝工作面進(jìn)行安裝、調(diào)試。

方案二：在工作面順槽合適位置進(jìn)行組裝，然后直接轉(zhuǎn)入工作面進(jìn)行安裝、調(diào)試。

經(jīng)過(guò)討論，方案一存在如下缺點(diǎn)：

①原有的施工工藝效率低，單班組裝最多只能保證組裝成功一架，滿足不了工作面的正常安裝。

②施工過(guò)程中工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。參與組裝的施工人員頻繁拽拉手動(dòng)葫蘆進(jìn)行液壓支架各銷軸孔的對(duì)正，施工過(guò)程和施工工藝，費(fèi)人費(fèi)時(shí)費(fèi)力，存在許多不安全因素。

③組裝好的液壓支架在運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)沿線的運(yùn)輸巷道、運(yùn)輸軌道、運(yùn)輸絞車等要求嚴(yán)格。ZF5600/18/32型液壓支架組裝好后的重量為21.3t，這增大了液壓支架沿線運(yùn)輸途中的機(jī)電運(yùn)輸安全管理。

④針對(duì)新投入的ZF5600/18/32型液壓支架，在運(yùn)輸過(guò)程中增加了大量沿線巷道的落底、整修軌道的工程量，費(fèi)事費(fèi)人，還需投入大量的施工資金。

但方案二完全解決了上述存在的缺點(diǎn)。方案二將采取在工作面順槽合適位置通過(guò)建造組裝站完成液壓支架的組裝工作。

該方案的優(yōu)點(diǎn)在于：

①按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，利用順槽進(jìn)行建造，避免其他礦井在建造時(shí)重新開掘硐室或巷道的工程量。

②整個(gè)組裝過(guò)程中無(wú)須投入大量的施工人員和其他輔助絞車等機(jī)電設(shè)備的投入。

③采用液壓系統(tǒng)作為動(dòng)力源，安全系數(shù)高。

3 液壓可移式組裝站的設(shè)計(jì)及制作

3.1 設(shè)計(jì)的總體要求

該液壓可移式組裝站整體結(jié)構(gòu)分為三大部分：

①支撐結(jié)構(gòu)：該組裝站的支撐結(jié)構(gòu)為10棚U36三心拱棚作為整體的支撐結(jié)構(gòu)，為達(dá)到支撐強(qiáng)度的要求，U型棚還焊接有其他輔助支撐部件；為方便安裝和拆卸，U型棚的棚梁與棚腿之間采用厚度為30mm的鋼板專門加工的卡板，每處卡板配備高強(qiáng)度的M30螺栓與U型棚進(jìn)行固定。

②起吊和行走結(jié)構(gòu)：起吊和行走結(jié)構(gòu)為該可移式組裝站的核心部件，它既要完成液壓支架相關(guān)部件的起吊、組裝，還要輔助完成起吊部件在空間的移動(dòng)。該結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)由礦用工字鋼、槽鋼焊接而成，其他輔助結(jié)構(gòu)都為高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行緊固連接。起吊設(shè)施是在伸縮液壓缸上安設(shè)兩組滑輪組，一組為定滑輪，與伸縮缸連接；另一組可以來(lái)回滑動(dòng)。鋼絲繩繞過(guò)滑輪組并與相應(yīng)的起吊鉤頭連接。

③液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)作為該組裝站的動(dòng)力源，它分布于該組裝站的全身，首先起吊和行走結(jié)構(gòu)上，布置有4組液壓伸縮缸組成的起吊設(shè)施，和2組液壓伸縮缸組成的移動(dòng)裝置，并配備于其相應(yīng)的高壓膠管、液壓鎖、組合操作閥等。

3.2 液壓可移式組裝站主要部位的選型設(shè)計(jì)

首先，該液壓可移式組裝站的設(shè)計(jì)是針對(duì)九礦即將投入使用的ZF5600/18/32型液壓支架，該支架主要相關(guān)參數(shù)如下：

初撐力：5236kN

支架高度：1.8-3.2m

支架重量：21.3t

工作阻力：5600kN

支架中心距：1.5m

該支架降到最低并裝入專用盤車后的高度為2.25m，九礦目前的運(yùn)輸線路可運(yùn)輸?shù)挠行ё畲蟾叨葹?.1m，因此該支架在入井前需將其解體為三部分，它們分別為：支架底座、頂梁組件和尾梁組件。其中支架底座最大重量為8549kg，拆卸后的有效高度為1.65m。

3.2.1 液壓伸縮缸的選型

液壓伸縮缸的選擇：

本著“修舊利廢，節(jié)支降耗”的原則，該液壓可移式組裝站所用液壓伸縮缸全部采用回收上井的ZF3200-14.4/26型液壓支架前探梁伸縮千斤頂，該伸縮梁千斤頂參數(shù)如下：

缸徑/桿徑：Ф80mm/Ф60mm

有效行程：750mm

推力/拉力：220/140kN

由于伸縮缸配備有兩組動(dòng)滑輪，通過(guò)動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，即使用動(dòng)滑輪能省一半力，費(fèi)距離。則該伸縮缸的有效起吊距離3000mm，有效起吊拉力為560kN。而起吊的液壓支架最大起吊重量為5426kg。經(jīng)驗(yàn)算，該伸縮千斤頂完全符合起吊重量。

3.2.2 鋼絲繩的選型

為保證具備較好的起吊效果，該液壓可移式組裝站所選用的起吊鋼絲繩為高強(qiáng)度軟鋼絲繩。鋼絲繩需用6×37 -17.5軟鋼絲繩，該鋼絲繩比較軟，伸縮性好，韌性好，承受交變應(yīng)力性能好，但抗磨性能較差。

該型號(hào)的鋼絲繩破斷拉力計(jì)算如下：

式中： F0 ——鋼絲繩最小破斷拉力，kN；

D——鋼絲繩公稱直徑，mm；

R0 ——鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度，MPa；

K——某一指定結(jié)構(gòu)鋼絲繩的最小破斷拉力系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，該鋼絲繩最小破斷拉力為17.2t。考慮該鋼絲繩作為起吊用，因此為保證安全，所以必須除以4—8倍的安全系數(shù)，即單個(gè)吊鉤有效起吊重物為3.44t。符合起吊所承載的拉力。

3.2.3軸承的選擇

軸承主要用于滑輪組，根據(jù)軸承選擇和應(yīng)用原則，需用深溝球軸承，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。主要用來(lái)承受徑向載荷，但當(dāng)增大軸承徑向游隙時(shí)，具有一定的角接觸球軸承的性能，可以承受徑、軸向聯(lián)合載荷。在轉(zhuǎn)速較高又不宜采用推力球軸承時(shí)，也可用來(lái)承受純軸向載荷。與尺寸相同的其他類型軸承比較，此類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，但不耐沖擊，不適宜承受重載荷。

至此，整個(gè)液壓可以是組裝站從加工制作到井下安裝試運(yùn)行算全面完工。