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    矿井综采工作面液压支架快速安装技术研究

    时间：2023-03-25 12:05:06来源：百花范文网本文已影响人

    王晋鹏

    （山西煤炭运销集团首阳煤业有限公司，山西 晋城 048400）

    矿井下综采工作面采用的大型机械设备主要有采煤机、液压支架、带式运输机，液压支架是矿井支护的重要组成部分，具有操作简单、安全支护等优点。但实际生产中，由于液压支撑体的体积大、工作面不易进行施工，导致了井下工作面的安全隐患。特别是在某些采煤工作面保护不到位时，其安全隐患的几率会大幅上升，所以必须对其进行改造和完善。液压支架是煤矿综采工作面的重要组成部分，煤矿开采工作的开展离不开液压支架。而在传统的液压支架安装中，通常采用上行安装的方式，随着矿井的发展，其综采工作面也在逐渐加深，从而使上风巷内的空气压力逐步增大，从而加大了液压支架的安装难度。为此，必须对液压支架的安装工艺进行及时的优化和改造，以尽快地解决传统的工艺问题[1]。介绍了一种新的反向安装技术，并对其在矿井1号综放工作面的应用效果进行了分析。

    原安装工艺是：①施工工人利用封帮锚杆、卸扣、向前滑动滑块来调整支架的位置，然后利用伸缩式液压缸将支架逐个从工作面上拖出。在拔出时，工人需要不断地调整锚栓的位置以调节支架的状态。②利用上锚绳、绳索等工具，将支架依次搬运至工作面后方的装载平台，并在装载之前进行准备。③采用回转式绞车将支架在装卸平台上进行装载，并将支架运输到检修联巷，然后由平板车运输到其它工作面。

    通过实际应用，发现原来的安装过程中主要有下列问题：①存在很多的安全问题。在支架运输过程中，多台绞盘同时工作，极易发生绳索缠绕现象，严重危及现场工人的人身安全。②回撤的效率很低。该工艺要求将支架全部运至装载平台后再进行搬运，不仅耗费大量的时间，而且支架在反复的拉拔后，会出现较大的磨损。③对煤层的完整性有很高的要求。由于支架的移动，必须以工作面顶部的锚链为支撑点，因而必须在煤壁上钻孔，从而导致了岩壁的片帮。④建筑工人的工作压力很大。在搬运支架时，工人要不断地进行拉伸、悬挂、捆绑，繁琐的工作流程极大地增加工人的劳动强度。⑤每班作业人数多。每次作业时需要同时对8台液压支架进行操作，每次作业需要施工人员45人，每天累计需要135人，对人员的数量要求高。

    在综采工作面实际安装中，安装环节主要包括以下几个步骤：安装回撤平台装置，调整液压支架位置，调整绞车位置。严格按照作业规程，迅速地进行机电设备的安装，能有效地保证整个矿井的安全和生产效率。以下对综放工作面中使用的主要装置进行简单说明。

    （1）多功能机械手。它的主要功能是货物装载和设备的安装，通常在设备安装之前和之后使用，大大降低了人力的消耗。

    （2）液压安装叉车。这种装置可以代替传统的绞车上安装液压支架的技术方案，由绞盘将叉车的方向拉到一个特定的位置，然后再进行液压支架的安装。这就很好地解决了传统工艺的低效率问题。

    （3）液压支架的搬运和安装的叉车各自有自己的功能，它的作用是通过吊车将其拉起，然后将液压支架搬运和收回。它可以很好地完成大角度的旋转，克服了常规方法的不足。本文设计了一种带有千斤顶的运输叉车，既能为液压支架提供支承和保护，又能保证其稳定。同时通过增加自动升降设备，液压支架的竖直位置可以自由调整。

    在煤矿开采作业中，由于矿井作业条件艰苦、危险性大，必须引进机械化的施工技术。为了解决当前综采工作面地质构造松散等安全隐患问题，尤其是工作面倾斜较大、斜率大而造成设备滑落等问题，造成了设备在安装的过程中危险较大、并极易造成设备跌入巷道。此时机械化安装技术的优点就凸显了出来，它可以灵活地调节支架，既可以避免以上问题，又可以增加支架的安全，降低人力投入。

    针对煤矿开采的煤层，由于煤层的构造比较松散，在煤层开采时，常常发生煤层塌方，给施工现场施工人员带来安全隐患，也会造成施工效率的下降。另外，常规综放工作面的施工技术也面临效率低、速率低等一系列缺陷的困扰。为了解决这一问题，煤矿将机械化安装技术引进到综采工作面上，既可以减少人工作业造成的错误和风险，又能在搬运液压支架等设备上显示出一系列优越性，同时也解决了生产效率低下的问题。目前，该技术在大型矿井的综放工作面上得到了广泛的应用，并取得了良好的效果[2]。

    4.1 安装前准备工作

    在进行液压支架的设置之前，必须将吊车横放在回风巷的正下方，并确保回风巷的基底与绞车的底面在一个水平面上。通常所使用的卷扬机宽度为5m，其施工长度通常为4～5m。然后在绞车卧式上分别设置2个主次绞车，由2个主要副绞车共同完成对液压托架的牵拉。在进行液压支撑的安装过程中，必须保证切眼处的井筒水平，并对已建成的井口进行及时的清扫。在此基础上，必须在风巷与风巷之间设置一条导轨，以确保风巷的畅通。

    4.2 安装施工

    图1为综放工作面上的液压支座的施工工艺原理图，它是由上到下进行的，在进行施工前，技术工人首先要在第一个支座上定位和做好记号，然后在运输巷的中心线上做一个标志。在此基础上，采用第一层支撑的底部边沿为基准基线，并在下部竖向上设置单体立柱，间距不超过0.5m，防止支撑发生滑动。

    图1 工作面液压支架反向安装平面示意图

    在实际工作中，应先将切眼位置的支架按前后方向分别固定，然后将支架与主副绞车相连，再由绞车完成液压支架的运动。

    在完成上述的施工内容后，为了达到对液压支架的运动和牵引，在工作面顶部设置固定导轨的滑轮机构。当主副绞车到达指定位置时，从液压支架上卸下辅助绞车的固定缆绳，并用缆绳将其与支座连接起来，由绞盘带动液压支架90°旋转，从而保持液压支架的稳定。安装完毕后，由技术人员将各个油管进行对接，在此过程中对支架的移位和安装情况进行仔细检查，当发现存在异常情况时，可使用单体柱子对其进行调整。

    5.1 敷设运输轨道

    根据1 号综采工作面的估算，需要155 个液压支架，每个液压支架的质量应在30t，所以施工工艺人员在施工中必须使用钢轨，然后用混凝土枕木做枕轨。在铺设运输轨道时，必须保证轨道的平直，轨道和轨道之间的接触要尽可能的小，两个相邻的轨道尽可能地在一个水平位置上。在铺设的过程中如遇到陡坡，则应及时进行过渡的调节，切勿在转弯处发生轨交。

    5.2 安装绞车

    通过前期勘探，发现1号综采工作面的地质构造比较复杂，且存在着多个陡峭的斜坡，不能用普通绞车进行拖拉作业。为此，技术部门引进了两个主副绞车和带轮牵引装置，实现了液压支架的输送。

    5.3 安装支架

    图2是液力提升设备的液压托架的控制系统示意图。如图所示，它主要包括四个千斤顶和一个控制阀组，该千斤顶固定在起升架的基座上，然后将基座固定在工作面的顶板上；
    基座的位置要按支架的位置来决定。

    图2 支架液压起吊装置液压控制系统示意图

    5.4 铺设滑道

    为了方便各种设备的输送，技术人员在巷道处铺设了230m长的铁轨。

    6.1 支架运输

    ①2台双速无极绞车在1号综采工作面上的应用，比其它类型的绞车具有更好的工作稳定性和更广泛的适应性，尤其适合矿井下的运输设备；
    ②由技术工人将液压支架经传送带至预定地点卸货后进行下一阶段作业，由两个主次绞盘将其搬运至一个固定的地点。

    6.2 支架安装调向

    如图3所示，在将油缸托架运输到一个特定的地点以后，技术工人把它从绞盘上拆下来，再用一个液压提升机来使它竖直运动，把它固定在一个安装位置。

    图3 液压支架起吊剖面示意图

    为保证安装工艺的顺利进行，支架的两边都装有滑板，以避免支架的侧滑。从液压支架上卸下辅助绞车的固定绳，再用缆绳将其与支架连接起来，由绞车带动液压支架90°旋转，使其保持稳定。安装完毕后，由技术人员将各个油管进行对接，在此过程中对支架的移位和安装情况进行仔细检查，当发现存在异常情况时，可使用单体柱子对其进行调整。

    ①安装的设备较少。采用液压支架倒置工艺后，装置投入人员的费用大为降低。举例来说：传统的液压支架安装工艺要求全工作面内设置7台绞盘，费时费力，而这种新工艺仅需设置一主、一副两台绞盘，再由两台绞盘完成液压支架的运动和固定。②支架的安装稳定性好，具有很高的安全性能。利用液压支架反向安装技术后，液压支架的稳定与安全得到了极大的改善，解决了以往水力支架固定不牢、易倒塌等问题，并且不会受到地层条件的限制。③缩短了装配时间。采用液压支架反向安装，可大大缩短施工周期。从实验结果看，1号综采工作面与常规2号综采工作面的安装周期相比，可以减少20%左右时间[3]。

    为了解决传统的液压支撑安装技术速度慢、效率低等问题，采用了一种新型的液压支架反向安装技术，并将其推广到现场实践。通过对其使用效果的详细分析，可以看出，液压支架反向安装技术具有广泛的应用前景，能够很好地克服传统水力支架的装配工作中的低效问题，极大地改善了工程的安全性，对以后各种机械、机械设备的安装和回撤都有一定的指导作用。

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