依靠科技创新,实现综采工作面设备快速安装

摘要:文章阐述了依靠科技创新,对安装综采工作面专用设备的试制思路、构成、工作原理及其应用情况,工程应用实践表明该套设备解决以往安装不利问题,安全适用、生产效率较高、减轻了劳动强度。

关键词:科技创新;综采工作面;机电设备;快速安装

中图分类号:TD823文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)19-0024-02

小康煤矿是铁煤集团下属的九个生产矿井之一,该矿自然地质条件为高应力、极软岩、强膨胀,自然发火期短,是被国内外采矿专家公认,世界罕见的高应力极软岩矿井。面对矿井如此严峻的形势,为适应煤炭现场对煤炭生产日益增大的需求,以及提高企业的效益,有效的保障安全生产,综采工作面安装与回撤环境的改善和安装与回撤速度的提高,就显得尤为重要。针对该矿顶板压力大、液压支架吨位大的实际情况,自行研制了综采工作面设备安装的专用设备。通过小康矿南二南四段及大平矿北一北二、北一北四段南二南六、南二南八等综采工作面设备安装的试验和使用,获得了成功,安全状况明显好转,安装速度有了很大提高,并取得了巨大的经济效果。下面就将自行研制的综采工作面设备安装专用设备的原理及最初原型和几次改进后的使用情况进行介绍。

首先采用了一次掘出全断面的方法,便于整体安装支架运输车安装,采用新的安装工艺和新安装方法,使安装时间缩短,劳动强度降低,效率提高,安全系数大大的提高了,安装中部架130组、过渡架5组,用6天完成。利用该套设备安装的几个工作面没有发生一起人身事故。且每个综采工作面的安装与原始综采工作面的安装相比,综合效益提高近1千万元资金。

1运输机安装机械手

以往安装综采工作面前后两部运输机都是人工安装,是通过手拉葫芦起重机人工卸车,特别是后部运输机的安装是从已安装完毕的液压支架尾部,从机尾用绞车将中板逐一拖到安装地点,再用人工组装,这种方式铺板速度慢,安全无保障,强度大,效率低,每班最多铺设12块中板,铺设前后运输机中板一般需用8天左右。新设备运输机安装机械手,它是集卸车、搬运、组装为一体的机械化设备,另外在安装工艺上也进行了改进,就是在综采工作面液压支架没有安装之前先安装两部运输机,这种安装运输机的方法即安全又速度快,工作效率高,铺设前后部运输机中板只需3个小班。先将最初的机械手的组成等方面的情况和改进后的使用情况分别做以介绍。

运输安装机械手的构成:左右支腿、摆动马达及减速箱、油泵及操纵机构、大小臂、吊具、平衡缸及大小臂升降缸、起重平台、牵引绞车。

动作流程:机械手通过牵引绞车沿轨距3.1米38公斤铁轨上进行前后运动到达铺设在中板位置后,操作操纵机构,使大臂升降缸、小臂升降缸的收伸带动大小臂的上下运动,由吊具实现吊板、落板工作。同时操纵机构操纵摆动马达带动摆减速器,使大小臂左右摆动,完成铺设前后部运输机中板的安装。通过几个工作面实践后,发现机械手还有很大的改进余地,所以我们又对其全面改进。

运输机安装机械手的改进:针对原机械手在组装和牵引方面存在不安全因素和浪费人力与时间,如原机械手外形尺寸大,起吊一次不能到位组装,得多个吊点来完成,组装速度近四小时,在牵引方面是用两个电滚筒,通过卸扣经滑轮形成闭合式牵引,这就需要有专人监护滑轮和卷筒的钢丝绳,防止乱绳、咬绳,而驱动系统为电控操纵,又需要有专人缠绕电缆和监护电控开关等问题。经过改进后的机械手,可适应起吊组装大吨位运输机中板,增加了起吊抓取力和各部分的强度,同时缩小外形尺寸,便于操作者的观察与通过,提高了操作的安全性,同时由于又增加了一个机械臂,使前后部运输机同时安装,增加了稳定性,提高了安装速度。为了快速组装运输机安装机械手,我们对其进行模块化设计,共分三部分组成,使组装速度在1小时内完成。把牵引装置改为无极绳牵引适应起伏不定的巷道的特殊环境,同时是具有防跑车作用,而驱动系统由液压系统代替电控系统,增加了安全性和可靠性的操作性,减少了不安全因素,组装运输机板的速度在原来的基础上提高到每小班120块运输机中部槽的能力。在工作面两部运输机共计260块左右中部槽,安装综放顶煤工作面前后两部运输机只用3个小班。

2 液压支架组装起吊架:用于将分解的支架组成整体的支架

在综采工作面设备安装中,液压支架分解下井运输,运输到工作机尾回风组装硐室再组装,这一过程是必不可少的。以往液压支架组装需人工用手拉葫芦起重机来组装支架,其组装速度慢、安全隐患多、效率低,每个小班8人最多组装4组。用新的液压支架组装液压起吊架来组装支架只需少数人员,人员远离重物操纵,小班4人可组装12组液压支架,提高工作效率,加快了安装速度,杜绝了人身伤害事故,使安全生产得到了保障,为快速安装打下坚实基础。

经几个工作面的安装使用实践后,对其进行了全面改进。有固定框架改为可移动伸缩框架,可移动伸缩框架主要构成:有四个行走轮支腿,每个行走轮支腿装有两端带有千斤顶的可伸缩立腿,在每个立腿两侧装有两个螺旋支持柱。

液压支架组装起吊架的结构组成:

伸缩立腿主要功能:为适应过渡架和普通架高度可伸缩调节以适应组装高度。

伸缩千斤顶:通过千斤顶伸缩带动行走轮行走,实现组装架横向伸缩4m,来调整组装前尾梁与主架的距离。取代绞车牵引调整组装前尾梁与主架的距离时,带来的钢丝绳有弹人的不安全因素;绞车牵引组装支架距离不好掌握,反复多次,占用的时间长等缺点。

行走轮、行走轮支腿主要功能:行走轮是沿在独立铺设43公斤铁轨20m上行走而制作的。行走轮支腿是起保证行走轮正常行走的作用。

横梁主要功能是:保证伸缩立腿的左右方面稳定性。滑轮、起吊钩:滑轮是起钢丝绳变向和改变起吊重量。

起吊钩是承载重物的吊具;单钩起吊重量:23t。特别是抓取装置使起吊部件更加稳定可靠,提高了安全系数,取消了原始的吊钩,使原起吊时易脱钩这一现象得以排除。

动作流程:将装有前梁、尾梁的平板车运至起吊架下,起吊前梁通过操纵阀操纵主缸、辅助缸带动滑轮牵引钢丝绳,将起吊钩挂在前梁的四个起吊孔上,吊至支架主体能顺利通过的位置后,将装尾梁的平板车运至尾梁起吊下方,尾梁吊起至组装位置后,再装支架主体运至前梁尾梁之间的组装位置,由操纵阀操纵前梁的位置,使其与支架主体对接,调整好销孔,插入连接销,再操纵主缸、辅助缸的收缩,摘下起吊钩。用同样的方法对接尾梁和摘下起吊钩。

3液压支架安装运输车

通过几个工作安装使用,不断总结经验,我们发现原液压支架安装运输车左右采场不能通用,后导向支撑所需空间大,牵引方式为中心单绳尾式牵引,同时需要人工摘、挂钢丝绳,而且在挂钢丝绳时有挤人的可能,存在不安全隐患和升降支架繁琐等不利因素,针对上述情况,我们对安装支架运输车进行了改进:首先加强各部的强度,取消两支撑立板,使用起吊链起吊,减少了升降支架的环节,提高了安装速度。为了缩小所占空间,改后导向支撑为双升降平衡支撑腿,使安装支架运输车,更加灵活,更加可靠,操作更加安全,使其更具有了通用性和适应性,可左右两个采场通用,更适合多种架型。在牵引方面改为双绳闭合式牵引,取消摘、挂绳的环节,有效杜绝了不安全现象,提高了安全可靠性和加快了安装支架速度。

在安装液压支架的过程中,需拆除原支护U型棚,为满足快速安装,每次安装得需进行人工搬运,严重制约了安装速度的提高。为减轻人工的劳动强度,杜绝人员在危险环境内工作,我们在支架安装运输车尾部设计制作了一个搬运装置,利用回返的安装运输车,把U型棚带回机尾组装硐室装车,取消了人工搬运的环节,并使搬运形式集装化,简化了搬运装车环节,减轻了劳动强度,为安装工作面提高了安全性和高速性。

液压支架安装运输车构成:左右支腿、固定及活动行走轮、左右升降平衡支撑腿、左右起吊臂、连接方箱、行走系统、搬运机构及连接方箱和操纵机构。

左右支腿:是承载整体液压支架的机构。

固定及活动行走轮:固定行走轮是保证左右支腿在铁轨上自由行走;活动行走轮该活动臂可上摆90°,可使运输车顺利进入和推出支架同时也是保证左右支腿在铁轨上自由行走的机构。

左右升降平衡支撑腿:具有支撑、平衡运输车抬起、活动行走轮行走时的平衡,以及为运输车进入预装车位置,方便装车。具有了通用性和适应性,可左右两个采场通用,更适合多种架型。

左右起吊臂:通过左右起吊臂上四个起吊钩完成整体液压支架吊起和落下的动作;是实现快速安装液压支架的主要机构。

连接方箱:其内部含有两个组装左右支腿快速安装和拆除千斤顶,以便于井下快速组装和分解。

操纵机构:采用井下已配备乳化液泵输出压力作为液控系统动力源;操作简便,易维护。

行走系统:采用双绳闭合式牵引,取消摘、挂绳的环节。

搬运机构:具有自卸功能,利用回返的安装液压支架运输车,把金属棚带回机尾组装硐室装车,取消了人工搬运的环节,减轻了工人的劳动强度,提高了安全性。

动作流程:由绞车将装有支架平板车运至十字交叉道中心固定的位置后。首先将运输车两个活动轮抬起,由绞车牵引运输车,将运输车活动行走臂穿过支架,升活动行走轮,支撑支架,为支架从平板车向运输车转换做好准备。左右起吊臂上四个起吊钩分别钩在支架的前、后起吊孔处,通过操纵机构带动起吊钩将支架吊起,使支架底座脱离平板车后,将平板车从支架底座下抽出,再由绞车牵引运输车在轨距3.1m、38kg铁轨上,将支架运至安装支架位置后,在由操纵机构带动起吊钩将支架落架,升立柱,使支架落地接顶,左右起吊臂吊钩离开起吊点,通过绞车将运输车抽出拉至机尾硐室,完成一个循环。通过这一新工艺装备的成功使用,彻底改变了原始的安装方式,使综采工作面的设备安装从根本上远离了危险,使安装工作向本质安全型靠近了一步。

科技是第一生产力,只有技术不断的创新,并运用到生产实践之中,才能真正解决煤矿安全生产中的不利因素,才能从本质上保障安全生产,真正消除安全隐患,实现以人为本的理念,才能真正实现煤炭生产的可持续发展技术。

作者简介:朱铁明(1968-),男,铁煤集团小康煤矿综检车间主任,机械工程师,研究方向:煤矿安全生产。

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