白思思 ，劉 佳 ，崔志剛

（1.河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063000；2.開灤集團(tuán)錢家營(yíng)礦業(yè)分公司，河北 唐山 063331）

0 引言

煤礦井下機(jī)械化設(shè)備的使用，大大提高煤礦開采效率，這就要求綜采工作面接續(xù)時(shí)間越來越短[1-2]。作為綜采設(shè)備重要組成部分的液壓支架，尺寸大、質(zhì)量大、數(shù)量多，再加上受井下空間和巷道的限制，其移動(dòng)和裝卸車?yán)щy，直接影響綜采工作面的回撤時(shí)間。以前普遍采用的將支架解體后再拉到順槽裝車的回撤方法，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化煤礦開采。采用新方法、新工藝和新設(shè)備完成液壓支架的回撤，保證實(shí)現(xiàn)高效安全生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益是目前煤礦井下搬家倒面工作亟待解決的問題[3]。

綜采工作面液壓支架的回撤要求操作方便、安全、高效。本著上述要求，研發(fā)了整組液壓支架起吊裝置。起吊裝置利用高強(qiáng)度、大推力的液壓缸實(shí)現(xiàn)整組液壓支架的起吊和對(duì)正工作。解決了以前整組液壓支架在工作面因沒有起吊設(shè)備無法進(jìn)行起吊，及起吊以后與平車固定的4條螺栓孔難以對(duì)正的難題。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

綜采工作面整組液壓支架起吊裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，主要結(jié)構(gòu)包括：機(jī)械結(jié)構(gòu)件和液壓傳動(dòng)件兩部分。機(jī)械結(jié)構(gòu)件按照作用可以分為：中間軌道大底和支撐底座、起吊組件、對(duì)正組件等幾部分；液壓件包括拉緊千斤頂、立柱、側(cè)推千斤頂以及操縱閥組和液壓回路等。機(jī)械結(jié)構(gòu)件之間全部靠銷軸相互連接、液壓件與結(jié)構(gòu)件之間也靠銷軸連接、鏈輪的固定全部靠螺栓進(jìn)行連接，可靠性高。

圖1 綜采工作面整組液壓支架起吊裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示，裝置各部件為：1、操縱閥組；2、柱頂滑輪連接件；3、上層起吊鏈；4、大底連接件；5、平車；6、拉杠；7、支撐底座；8、拉緊千斤頂滑輪連接件；9、中間軌道大底；10、底座連接軸；11、下層起吊鏈；12、立柱；13、拉緊千斤頂；14、滑輪組件；15、側(cè)推千斤頂。

（1）中間軌道大底和支撐底座

中間軌道大底為運(yùn)輸平車提供了行走軌道，兩側(cè)支撐底座為各千斤頂提供了安放平臺(tái)，兩側(cè)支撐底座任意碼放在兩側(cè)即可，沒有左右方向問題，利用大底連接件和連接軸，將兩側(cè)支撐底座與中間軌道大底連接起來即可使用。在一個(gè)循環(huán)過程中，當(dāng)五組支架連續(xù)裝車完成后，拆除中間軌道連接部分，利用拉杠和絞車與支撐座連接，操作絞車?yán)瓌?dòng)起吊裝置到下一個(gè)位置進(jìn)行新一輪的整組支架裝車工作。

（2）起吊組件

起吊組件是由四組拉緊千斤頂、四組立柱、起吊鏈以及對(duì)應(yīng)的滑輪組件組成；四組拉緊千斤頂采用橫向布置方式，每?jī)山M拉緊千斤頂采用上下層布置，這種布置方式可降低綜采工作面整組液壓支架起吊裝置的整體高度，以滿足井下有限高度的巷道要求。拉緊千斤頂、滑輪組件及上層起吊鏈或下層起吊鏈組成整組液壓支架起吊裝置，當(dāng)起吊高度不夠時(shí)可以由立柱來補(bǔ)充起吊高度到合適位置。

（3）對(duì)正組件

四組側(cè)推千斤頂沿水平方向布置在支撐座的合適高度位置處，起到整個(gè)裝置對(duì)液壓支架在平車上的固定對(duì)正的作用。整組支架落下裝車時(shí)并不能保證螺栓孔的位置完美對(duì)正，這時(shí)側(cè)推千斤頂在支架未落到位之前向外伸出，通過兩側(cè)側(cè)推千斤頂?shù)纳斐鰧?duì)支架的左右位置進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到使支架螺栓孔和平車螺栓孔對(duì)正的目的。

（4）液壓傳動(dòng)件部分

整臺(tái)裝置液壓傳動(dòng)部分的動(dòng)力源來自于井下工作面乳化液泵站，采用全液壓控制，操作簡(jiǎn)單、動(dòng)作平穩(wěn)、承載能力高。每臺(tái)千斤頂均由對(duì)應(yīng)的控制閥來操縱動(dòng)作，整個(gè)系統(tǒng)回路中每臺(tái)液壓千斤頂采用并聯(lián)連接方式，每臺(tái)千斤頂控制均是利用液壓鎖控制的鎖緊回路和手動(dòng)換向閥控制的換向回路。鎖緊回路可以使每臺(tái)千斤頂在任意位置停留，從而可以在支架吊起時(shí)，當(dāng)左右高度不一致時(shí)，通過操縱對(duì)應(yīng)千斤頂?shù)膯⑼碚{(diào)節(jié)左右高度，達(dá)到防止偏轉(zhuǎn)的目的。

2 工作方式

以一組液壓支架的裝車過程為例：

首先，在工作面下部液壓支架頂梁下面，將起吊裝置進(jìn)行組裝。用絞車將整組液壓支架拉入綜采工作面整組液壓支架起吊裝置內(nèi)部，將兩側(cè)4個(gè)起吊勾掛在支架底座的起吊孔上，操作對(duì)應(yīng)換向閥使4棵拉緊千斤頂13伸出，千斤頂推動(dòng)滑輪并帶動(dòng)起吊勾移動(dòng)，逐步使整組液壓支架升起，期間如果整組支架出現(xiàn)左右高度不一致的情況，通過啟停拉緊千斤頂?shù)纳斐鲞\(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)高度至一致。

當(dāng)拉緊千斤頂13全部伸出而起吊高度不夠用時(shí)，操縱對(duì)應(yīng)換向閥使4棵立柱12伸出，帶動(dòng)液壓支架繼續(xù)上升，直到整組液壓支架高度具備裝車高度時(shí)停止升高立柱，整體升降高度可達(dá)500mm。

將平車推放到軌道大底，液壓支架下面，如果支架和平車上的螺栓固定孔沒有對(duì)正，此時(shí)操作對(duì)應(yīng)換向閥使側(cè)推千斤頂15伸出，調(diào)整支架與平車固定孔，當(dāng)支架底座固定孔與平車上固定孔對(duì)正時(shí)，停止側(cè)推千斤頂15的動(dòng)作。

操作換向閥使立柱12和拉緊千斤頂13分別收縮，實(shí)現(xiàn)整組液壓支架降落裝車，用4條螺栓將支架與平車連接固定，再將兩側(cè)4個(gè)起吊勾摘下，用絞車?yán)鲅b好車的液壓支架運(yùn)送到另一個(gè)新的工作面，以上是一組支架的裝車過程。如此反復(fù)操作，完成全部液壓支架的搬家倒面工作。

3 液壓千斤頂?shù)倪x型

該設(shè)備每組起吊組件中包括一個(gè)拉緊千斤頂和一個(gè)立柱，整個(gè)起吊裝置包括四組拉緊千斤頂和四組立柱，在選擇千斤頂時(shí)，必須考慮我們經(jīng)常使用的采高最大的液壓千斤頂?shù)闹亓俊?/p>

3.1 拉緊千斤頂推力的選擇

由于立柱主要作用是補(bǔ)充起吊高度用的，所以在起吊高度足夠時(shí)，主要使用四組拉緊千斤頂?shù)呐浜献饔?，?shí)現(xiàn)整組液壓支架的起吊。單個(gè)千斤頂起吊結(jié)構(gòu)示意圖2所示：在起吊時(shí)是靠千斤頂?shù)耐埔屏?dòng)起吊圓環(huán)鏈起吊液壓支架的，且四棵拉緊千斤頂是同時(shí)動(dòng)作，所以只計(jì)算出一根拉緊千斤頂?shù)耐埔屏Υ笥谡M液壓支架的1/4重量就能滿足作業(yè)需求。此設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)考慮到滿足1.75m高端液壓支架裝車工作，所以計(jì)算時(shí)使用1.75m高端液壓支架的重量約355740N。

圖2 單個(gè)千斤頂起吊結(jié)構(gòu)示意圖

（1）推力計(jì)算

查表得拉緊千斤頂?shù)耐屏κ?01000N，由動(dòng)滑輪原理公式得

F推—拉緊千斤頂?shù)淖畲蠊ぷ魍屏Γ?/p>

將F推=801000N代入公式（1）得：

F起吊=400500N；

將F起吊=400500N，代入公式（2）得：

F總= 1602000N＞355740N

該千斤頂能夠滿足起吊要求。

3.2 拉緊千斤頂行程的選擇

在選擇拉緊千斤頂?shù)男谐虝r(shí)，主要考慮的是平車和中間軌道組件的整體高度，若支架起吊高度超過總高度，支架就可以放在平車上，將其運(yùn)走。如圖3所示，平車和中間軌道組件的總高度是420mm左右，綜采工作面整組液壓支架起吊裝置上有立柱來補(bǔ)充起吊高度，故將需要的起吊高度設(shè)置在400mm左右，按照此高度選擇拉緊千斤頂?shù)男谐?。?dāng)立柱固定時(shí)，起吊裝置只有一個(gè)動(dòng)滑輪，因此，根據(jù)動(dòng)滑輪原理得知拉緊千斤頂?shù)男谐淌牵?/p>

圖3 平車及中間軌道組件高度示意圖

L-拉緊千斤頂?shù)男谐蹋?/p>

L1-圓環(huán)鏈的起吊高度；

將圓環(huán)鏈最大起吊高度400mm代入式（3）得：

L=200mm

查表1得知，我們所選用的拉緊千斤頂?shù)男谐檀笥?00mm。綜合上述兩個(gè)條件，所選的拉緊千斤頂能夠滿足起吊要求。因選用的立柱，各項(xiàng)參數(shù)大于拉緊千斤頂?shù)母黜?xiàng)參數(shù)，不再對(duì)其計(jì)算。

表1 拉緊千斤頂?shù)募夹g(shù)參數(shù)

4 結(jié)語

（1）該裝置采用井下工作面乳化液泵站作為動(dòng)力源，全液壓控制，操作方便、平穩(wěn)；

（2）該裝置各部件采用銷軸聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝快捷，便于安裝、運(yùn)輸；

（3）該裝置的使用，可以實(shí)現(xiàn)整體支架就地起吊裝車，改變了以往需要將支架解體后搬家倒面的操作，由原來4個(gè)人三小時(shí)裝一車，提高到兩個(gè)人一小時(shí)裝一車，明顯降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率；

（4）通過調(diào)整大底連接件即可改變兩支撐底座的中心距，使其不但適用于1.5m普通支架，還適用于1.75m高端液壓支架的裝車固定工作。