劉德寧

(中國煤炭科工集團 太原研究院有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

近年來，隨著煤礦開采力度的加大，煤礦的開采深度不斷增加，主斜井副立井型的煤礦數(shù)量逐年增多，以中西部新建或在建的現(xiàn)代化礦井表現(xiàn)尤為突出，這些礦井的特點是井下設(shè)備均需通過副立井提升罐籠進行轉(zhuǎn)運。

由于副井罐籠承載能力及尺寸空間的限制，一些煤礦綜采工作面液壓支架等設(shè)備在搬家倒面時，均不具備整體下罐條件，需根據(jù)罐籠的運載條件，解體后通過板車方可轉(zhuǎn)運下罐，運往組裝硐室后進行二次組裝、調(diào)試[1]。這種方法拆解內(nèi)容較多，拆解難度較大，而且液壓管路拆解后，油液滴漏較多，系統(tǒng)較易受到污染，組裝時較易接錯管線。諸多因素往往會導(dǎo)致車輛不能正常使用，嚴重影響了綜采設(shè)備搬家倒面的效率。鑒于此，亟需探索一種新型液壓支架整體快速搬運工藝方法，解決目前主斜井副立井煤礦綜采設(shè)備搬家倒面轉(zhuǎn)運時間較長，搬運效率較低的問題。

1 傳統(tǒng)搬運工藝存在的主要問題

近年來國內(nèi)一些主斜井副豎井煤礦，為實現(xiàn)液壓支架等設(shè)備能夠整體下罐籠，配備了能整體容納重型液壓支架等綜采設(shè)備的超大型罐籠，利用大載重軌道平板車，解決了液壓支架等綜采設(shè)備的整體轉(zhuǎn)運問題[2]。具體實現(xiàn)過程是：在副立井井口外，利用起吊設(shè)備，將液壓支架等設(shè)備放至平板車上并捆綁牢靠；然后將平板車及設(shè)備牽引進入罐籠，在罐籠內(nèi)利用阻車器等設(shè)施將平板車限位；然后運至井下，設(shè)備出罐后，再利用無軌輔助運輸車輛將設(shè)備運往工作面。

這種液壓支架整體搬運工藝存在一些問題，主要表現(xiàn)為：

1) 軌道平板車首先需在井口上下罐籠外鋪設(shè)一定距離的軌道，并在罐籠內(nèi)設(shè)置鎖軌裝置，并配備液壓絞車類牽引裝置，這影響了提升罐籠其他方面的使用；而且軌道平板車進出罐籠時，由于罐籠軌道與地面軌道不能較為理想地等高度貼合，容易出現(xiàn)車輪阻滯現(xiàn)象。

2) 在整個液壓支架搬運過程中，采用的搬運設(shè)備種類繁多，先使用起吊設(shè)備，再利用平板車，然后通過無軌輔助運輸車輛實現(xiàn)液壓支架的搬家倒面，額外增加了輔運成本。

3) 搬運設(shè)備種類繁多必然會增加中間轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)。一方面不能實現(xiàn)液壓支架的快速搬運，影響了設(shè)備的搬運周期，與高效的生產(chǎn)理念相違背；另一方面，這種方法要求參與的人員多，存在不少安全隱患。

針對軌道平板車轉(zhuǎn)運液壓支架時存在的問題，一些煤礦嘗試使用單軸線或多軸線無軌平板車。首先利用起吊設(shè)備完成液壓支架的裝載工作，通過無軌輔助運輸車輛牽引支架進入罐籠，支架入井后，使液壓支架脫離平板車，然后通過支架搬運車運往工作面[3]。這種搬運工藝替代了原有的軌道平板車，避免了由于軌道、絞車等設(shè)施帶來的環(huán)節(jié)多、安全性差等系列問題，實現(xiàn)了重型液壓支架的整體入井。但這種方法仍然需要使用起吊設(shè)備來完成液壓支架的裝卸，然后才能實現(xiàn)液壓支架的遠距離運輸。該工藝仍然不能解決重型液壓支架的整體轉(zhuǎn)載以及快速搬運問題，仍然會影響綜采工作面設(shè)備搬家倒面周期[4]。

2 無軌化整體快速搬運工藝

2.1 總體思路

該搬運工藝的總體思路是利用下罐支架搬運拖車，將拖車及支架整體快速下罐，無需卸載轉(zhuǎn)運，通過井下牽引車連接拖車后直接將支架運往工作面。該搬運工藝中使用的主要設(shè)備定義為可快速分體型支架搬運車，如圖1所示。可快速分體型支架搬運車由牽引車、下罐支架拖車及快換機構(gòu)等組成。牽引車能夠通過操作快換機構(gòu)裝置中快速分離手柄，實現(xiàn)與支架拖車的快速連接及分離。支架拖車為U型框架型式，如圖2所示，采用4個提升鏈輪實現(xiàn)液壓支架的吊裝及提升，配備支撐機構(gòu)，保證拖車及支架在罐籠內(nèi)運行時的穩(wěn)定性。

1-牽引車;2-快換機構(gòu)；3-拖車

1-快換機構(gòu)； 2-插拔式集成塊； 3-支撐機構(gòu)

2.2 無軌化整快速搬運工藝過程

搬運工藝的具體實施過程為：

1) 在副立井井口外，操作可快速分體型支架搬運車，實現(xiàn)液壓支架的整體快速裝載，并將液壓支架運往井口，如圖3所示。

2) 在罐籠入口處調(diào)整支架姿態(tài)。利用乳化液泵站將液壓支架立柱撐起，直至液壓支架及下罐支架拖車長度滿足罐籠允許長度為止，然后將拖車及液壓支架運入罐籠。

1-泵站； 2-井上； 3-井下； 4-泵站

3) 操作下罐支架拖車支撐機構(gòu)，將拖車?？糠€(wěn)固，然后操作快換機構(gòu)，使得牽引車與下罐支架拖車快速分離，之后牽引車撤離罐籠。

4) 將拖車及液壓支架運入井下后，操作井下牽引車與拖車快速連接，將拖車及支架撤出罐籠，同時使用泵站調(diào)整支架至長距離運輸高度。

5) 將液壓支架運往工作面。

3 主要特點及關(guān)鍵因素

3.1 主要特點

該無軌化整體快速搬運工藝主要特點為：

1) 使用設(shè)備種類較少。該搬運工藝只需可快速分體式支架搬運車2臺，乳化液泵站2臺，無需在井口外配備起吊設(shè)備，無需使用平板車，無需轉(zhuǎn)載，縮短了搬家倒面周期。

2) 操作步驟較少。中間環(huán)節(jié)簡單，參與人數(shù)較少，有效避免了由于環(huán)節(jié)復(fù)雜、人員較多帶來的安全隱患。

3) 使用可快速分體式支架搬運車。如圖4所示，拖車進入罐籠后，能方便調(diào)整液壓支架重心，使得物件重心與罐籠幾何中心相匹配，避免了罐籠偏載運行所導(dǎo)致的井筒事故。

1-罐籠； 2-罐籠中心； 3-支架重心； 4-液壓支架； 5-拖車； 6-支持機構(gòu)； 7-限位機構(gòu)

3.2 關(guān)鍵因素

該液壓支架整體快速搬運工藝能夠順利實施的關(guān)鍵因素包括：

1) 下罐支架拖車應(yīng)合理設(shè)計，拖車的外形尺寸及重量需滿足罐籠除支架外的承載要求，并且應(yīng)合理設(shè)計拖車重心，保證支架及拖車整體下罐時罐籠的運行穩(wěn)定性。

2) 支架調(diào)整姿態(tài)進罐時，應(yīng)總結(jié)制定合理的支架姿態(tài)調(diào)整步驟，快速調(diào)整支架平衡缸及支撐立柱，縮短支架的進罐準備時間。

3) 需合理設(shè)計下罐拖車液壓系統(tǒng)，并開發(fā)拖車液壓管路集成快速分離裝置，縮短牽引車與拖車的快速分離時間，縮短支架上下罐籠轉(zhuǎn)運時間。

4 工程應(yīng)用情況

重型液壓支架整體無軌化快速搬運工藝研究成功后，在鄂爾多斯某主斜井副豎井煤礦進行了試運行。該礦為600萬t新建礦井，副立井配備7.9 m×3.7 m×5.2 m的大型罐籠，罐籠額定承載達60 t，綜采工作面配套采高5.5 m、質(zhì)量約46 t的液壓支架。如圖5所示，該礦采用液壓支架整體無軌化快速搬運工藝后，28 d完成了約170臺液壓支架的搬運工作，較傳統(tǒng)搬運工藝，提前了17 d左右，大大縮短了綜采面設(shè)備的安裝周期，達到了礦方預(yù)期效果。

(a)

(b)

5 結(jié)論

針對我國目前主斜井副豎井煤礦綜采工作面重型液壓支架等設(shè)備搬家倒面周期長的問題，提出了重型液壓支架整體無軌化快速搬運工藝。經(jīng)工程應(yīng)用實踐證明，該搬運工藝的實施步驟方便，使用設(shè)備單一，中間環(huán)節(jié)簡單，參與人數(shù)較少，無需轉(zhuǎn)載，有效避免了各種安全隱患，提高了液壓支架搬運效率，縮短了整個綜采工作面的搬家倒面周期，開創(chuàng)了重型液壓支架無軌化整體快速下罐的先例，具有很好的推廣應(yīng)用前景。