杜洪生，張咸民，白觀鵬，王 鎮(zhèn)，張 喆

(1.棗礦集團(tuán) 田陳煤礦，山東 棗莊 277523；2.南京石誠井巷裝備有限責(zé)任公司，江蘇 南京 211164)

田陳煤礦是山東能源集團(tuán)下屬的重點(diǎn)主力礦井，主要生產(chǎn)裝備已達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，但由于煤層賦存條件差，在生產(chǎn)中還存在許多工藝落后、裝備空白的環(huán)節(jié)，如工作面轉(zhuǎn)載機(jī)下部臥底、液壓支架生產(chǎn)時兩端封堵、過斷層打鉆、液壓支架安撤等消耗大量人力物力，形成生產(chǎn)用人很少輔助用人很多的不利局面。為此，對國內(nèi)外在這些方面的新技術(shù)新產(chǎn)品進(jìn)行了廣泛深入調(diào)研，首先針對搬家倒面頻繁問題，通過在中煤大屯能源、兗礦集團(tuán)、中煤新集煤電、皖北煤電的學(xué)習(xí)調(diào)研，最終選用南京石誠井巷裝備公司最新研發(fā)生產(chǎn)，擁有多項自主知識產(chǎn)權(quán)的TYH(A)300型液壓支架調(diào)移裝置，于2017年開展探索使用，與傳統(tǒng)方法相比實現(xiàn)了快速、高效、安全搬家倒面，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 液壓調(diào)移裝置構(gòu)成及功能

液壓調(diào)移裝置由TYH300支架撤除裝置和TYA300支架安裝裝置兩部分構(gòu)成。液壓支架撤除裝置由大臂、旋轉(zhuǎn)油缸、搖擺座、基座、橫梁、提升油缸等組成；液壓支架安裝裝置由推移裝置、滑輪、牽引油缸、滑臺、推移油缸等組成，基本結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。液壓支架撤除裝置可實現(xiàn)待撤支架拉出并調(diào)向功能、可實現(xiàn)掩護(hù)支架自移同時帶動撤除裝置自移；液壓支架安裝裝置可實現(xiàn)支架從平板車上卸到滑臺并90°調(diào)向，然后將支架推到安裝位置，并可實現(xiàn)安裝裝置自移，為下一架安裝留出位置。

1—內(nèi)臂；2—外臂；3—旋轉(zhuǎn)油缸；4—搖擺座； 5—基座；6—橫梁；7—滑靴；8—提升油缸；9—吊環(huán)圖1 TYH300液壓支架撤除裝置

1—推移裝置；2—滑輪；3—牽引油缸；4—滑臺；5—推移油缸圖2 TYA300液壓支架安裝裝置

2 液壓調(diào)移裝置工作原理及施工工藝

2.1TYH300液壓支架撤除裝置工作原理及施工工藝

首先把前端2～4臺液壓支架調(diào)轉(zhuǎn)90°，并列作為掩護(hù)支架，用橫梁將掩護(hù)支架的推溜缸連接，交替升降支架、推溜缸伸縮即可實現(xiàn)掩護(hù)支架的自移，撤除裝置用螺栓固定在橫梁上并隨同其自移。撤架時，降下待撤支架撤除裝置大臂回轉(zhuǎn)、用吊環(huán)勾住支架、旋轉(zhuǎn)油缸向外擺動即可把支架拉出，大臂內(nèi)臂伸出可將支架調(diào)整一定角度，這時就可用絞車把支架拉走，移動掩護(hù)支架使得撤除裝置向前移一個架寬步距繼續(xù)撤下一個支架。整個工作循環(huán)需用工3人，1人現(xiàn)場指揮、1人操作調(diào)移裝置、1人摘掛鏈條(也可兼支架操作)，第一步降下待撤支架，第二步向里擺動大臂并用鏈條掛住待撤支架然后向外擺動大臂將其拉出1.5～2m，第三步將大臂內(nèi)臂伸出帶動待撤支架轉(zhuǎn)動30°～40°，這時用絞車即可將其拉走，第四步將掩護(hù)支架的推溜缸伸出撤除裝置隨橫梁一起前移，然后落其中一個掩護(hù)支架、縮推溜缸將其向前拉一步，再升起該架以此循環(huán)直到掩護(hù)支架。前梁靠下一個待撤支架200～300mm即可開始下一個撤架循環(huán)。TYH300液壓支架撤除布置見圖3。

圖3 TYH300液壓支架撤除布置

2.2 TYA300支架安裝工作原理及施工工藝

首先把安裝滑臺布置在切眼前端底板上使其下邊藏軌槽與軌道對齊，支架用平板車運(yùn)到安裝裝置處，利用其兩側(cè)牽引油缸將支架拉上滑臺，然后改換鉤頭一前一后繼續(xù)拉即可把支架調(diào)轉(zhuǎn)90°，待擋車裝置露出后啟動推移油缸把支架推下。整個工作循環(huán)需用工2～3人，1人遠(yuǎn)程操作控制、2人摘掛鏈條，第一步將兩側(cè)牽引油缸的鏈條掛住支架前端兩側(cè)啟動牽引油缸即可將支架從平板車?yán)交_上，待支架滑靴全上來就停；第二步按轉(zhuǎn)向要求調(diào)整鏈條掛鉤一條向前拉一條向后拉完成90°旋轉(zhuǎn)；第三步啟動推移油缸擋車裝置卡住支架將其推下滑臺落在推移缸伸出的舌板上直到支架完全滑出滑臺；第四步收回舌板支架落地，再伸出舌板頂住支架，將調(diào)移裝置向后推移一個架寬的步距即可進(jìn)行下一個工作循環(huán)；第五步當(dāng)安裝裝置向后移之前，先將后部軌枕撤除軌道進(jìn)入藏軌槽，1根全進(jìn)入即可將其撤除。TYA300液壓支架安裝布置見圖4。

圖4 TYA300液壓支架安裝布置

3 液壓調(diào)移裝備和傳統(tǒng)施工方法比較

田陳煤礦每年平均安裝撤除工作面7次以上，液壓支架周轉(zhuǎn)量達(dá)800～910架之間，以前都是靠絞車、單體液壓支柱、滑輪等簡單工具人工操作，勞動強(qiáng)度大、人員數(shù)量多、生產(chǎn)效率低、安全保障差，自從使用該支架調(diào)移裝備后生產(chǎn)狀況得到徹底改善，用工少、效率高、工作輕松、確保安全。

3.1 撤除用液壓調(diào)移裝置比較

7116工作面采高3.2m、傾角11°。

傳統(tǒng)方法利用絞車通過滑輪導(dǎo)向牽引支架抽出1.5 ～2m，滑輪掛在掩護(hù)支架前端，鋼絲繩打開滑輪側(cè)板放入拉出支架后再打開側(cè)板拿出，利用單體支柱調(diào)向后用絞車將支架拉走，然后再用絞車將掩護(hù)支架拉移一個支架步距后開始下一個循環(huán)，這個過程要等絞車不能平行作業(yè)。這種工藝施工需頻繁倒換絞車鉤頭、摘掛滑輪、人工挪移單體支柱等，撤除一架用時約120min，一整班可撤除4～5架。

而使用液壓調(diào)移裝備進(jìn)行撤架作業(yè)一次就能將待撤支架撤出并調(diào)向，完成撤架用時僅約30min，撤架時間大大縮短，絞車往外運(yùn)支架同時掩護(hù)支架自移同步開始下一循環(huán)，每班平均可撤10架。因不再使用滑輪配合絞車操作，作業(yè)人員可不再進(jìn)行拉繩、摘掛滑輪、倒換鉤頭等操作，也不需單體配合、遙控絞車等，大大降低了勞動強(qiáng)度，徹底根除斷繩、滑輪破碎、單體砸碰支柱等安全隱患。原撤架工藝需絞車司機(jī)1名、信號員1名、摘掛鉤頭及滑輪人員3名、液壓工1名、指揮員1名，共計7人。使用調(diào)移裝置撤架時只需液壓操作工1名、鏈條連接操作工1名、指揮員1名，共計3人，比傳統(tǒng)工藝減少4人。綜采面采用機(jī)械化撤除工藝后，工作面實現(xiàn)了少坑木支護(hù)，3臺掩護(hù)架就位后只需2～3根點(diǎn)柱支護(hù)，掩護(hù)架后通道基本不再需要支護(hù)，節(jié)省點(diǎn)柱約1270根，木垛料約480根，合計節(jié)約木料1750根，支護(hù)材料一項節(jié)約費(fèi)用30萬元左右。同時節(jié)省了JH-14型絞車1部、φ24.5mm鋼絲繩200m，10t滑輪3臺、DZ-32單體支柱8根等設(shè)備材料的使用和損耗。通過使用可確定，在控制好停采時支架高度的情況下可少擴(kuò)幫2m左右，有些情況下甚至不需擴(kuò)幫，還可節(jié)約工程及材料費(fèi)投入40～80萬元，工作面快速撤除及時封閉防發(fā)火投入也可大大減少。

3.2 安裝用液壓調(diào)移裝置比較

7123工作面采高3.5m，傾角13°。

傳統(tǒng)方法平板車將支架運(yùn)到安裝位置，為防止近距離人工操作時上方掉落煤矸，先在中間軌道處前后1.5m安設(shè)2排間距1m單體支柱支撐頂板，還需大量坑木、道板穩(wěn)固平板車，單體支柱使用損壞嚴(yán)重，最少增加20%單體支柱數(shù)量、材料費(fèi)投入較大。每小班5人正常安裝1.5架(時間7h)，人工安裝支架需撤除兩側(cè)前后2排單體支柱，4人使用3棵2.0m單體支柱從平板車上近距離調(diào)向90°，挪移換位單體支柱達(dá)30多次，完成調(diào)向后從平板車用單體支柱2棵同時支撐使支架滑落到指定地點(diǎn)，為防止倒架，1人需操控回柱絞車、保持張緊度，費(fèi)時費(fèi)力，勞動強(qiáng)度大，安全風(fēng)險高?，F(xiàn)場職工長時間、近距離操作單體和注液槍常出現(xiàn)擠手和碰腳的安全問題，有時還會出現(xiàn)倒架壓人事故，因長時間疲勞施工造成注意力分散而存在大的安全隱患。

使用液壓調(diào)移裝置，每個小班可安裝4架(時間5h)只需3人，可遠(yuǎn)距離控制操作支架安裝臺，1人操作控制閥、2人往返摘掛鎖扣，省時省力、勞動強(qiáng)度底、效率高、遠(yuǎn)距離操作安全有保證，只需投入少量2m鏈條、4個蝴蝶扣及2個鎖扣，基本不需其他配件。遠(yuǎn)距離控制基本達(dá)到零安全風(fēng)險，工作時間短，改善現(xiàn)場作業(yè)職業(yè)健康效果。經(jīng)過統(tǒng)計使用液壓調(diào)移裝置僅人工和材料費(fèi)用每安1架可節(jié)省510元，一年按855架計算即可節(jié)省40多萬元。

3.3 安裝和撤除同步施工效能比

在結(jié)合安裝用液壓調(diào)移裝置和撤除用液壓調(diào)移裝置成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，于2018年3月同時使用以上兩種設(shè)備，從田陳煤礦7111工作面撤除ZF9000—20/42型放頂煤液壓支架134架，實現(xiàn)了快速、高效、簡捷，就近轉(zhuǎn)運(yùn)到7118工作面生產(chǎn)工作面，僅用28d時間完成了268架次挪移任務(wù)，創(chuàng)造性地實現(xiàn)一個區(qū)隊100多人，2個工作地點(diǎn)，高效集約全方位施工，僅一次連續(xù)性撤除、安裝，液壓支架不上井，減少運(yùn)輸、解體、提升、崗點(diǎn)等工作量，就節(jié)省資金896萬元，經(jīng)濟(jì)效益好。

4 液壓調(diào)移裝備的完善和改進(jìn)

經(jīng)過一年多液壓調(diào)移裝備的使用和思考分析，認(rèn)為在以下幾方面還有進(jìn)一步完善和改進(jìn)可行性：

(1)目前撤除用調(diào)移裝置的橫梁推進(jìn)是靠掩護(hù)支架的推溜缸完成，推溜缸行程短，每個需2～3次，若用3個掩護(hù)支架就要反復(fù)動作6～9次才能達(dá)到一個架寬的步距，改進(jìn)橫梁設(shè)計，采用專用推進(jìn)缸一步到位即可大大減少這個循環(huán)時間。

(2)調(diào)移裝備大大縮短了抽架時間、人員減半，三角區(qū)支護(hù)還靠人力，用人多時間慢，應(yīng)加大該環(huán)節(jié)機(jī)械化設(shè)備研發(fā)。支架外運(yùn)主要依靠絞車，遇到底板起伏情況要多部絞車，應(yīng)探索研發(fā)迎頭進(jìn)出專用大功率單軌外運(yùn)設(shè)備，滿足大噸位、大傾角的要求。

(3)安裝用調(diào)移裝置后部增設(shè)機(jī)械手解決單體支柱回收和溜槽安裝吊運(yùn)問題。

5 結(jié)束語

液壓調(diào)移裝備是多年來煤礦生產(chǎn)中出現(xiàn)的、少有的、好的創(chuàng)新產(chǎn)品，基本解決了安撤工作的機(jī)械化問題，隨著該設(shè)備的不斷改進(jìn)完善，其必將成為安撤機(jī)械化作業(yè)工作的標(biāo)準(zhǔn)化配置。特別在大傾角工作面掩護(hù)支架前擋板收到90°即可很好地起到支架防倒效果，比用絞車防倒更好，利用撤除調(diào)移裝置大臂還可將支架原地調(diào)整90°直接上軌道，方便了外運(yùn)，也可用其輔助撤除單體支柱，其使用范圍和前景隨著更廣泛地推廣還會不斷擴(kuò)大。進(jìn)一步加大系統(tǒng)研發(fā)，如果能解決撤除前支架的快速原地檢修工作，支架即可不升井、不解體直接到下一個面安裝，探索研發(fā)專用掘進(jìn)設(shè)備，實現(xiàn)切眼同時安裝支架將會為煤礦生產(chǎn)帶來徹底革命性變革。