新型液壓支架快速撤除機(jī)械手的實踐應(yīng)用研究

沈品品

（兗煤礦業(yè)工程有限公司，山東 濟(jì)寧 273500）

采煤工作面回采結(jié)束后，液壓支架撤除是耗時長、危險系數(shù)最大的工程。液壓支架回收速度過慢會直接影響封面時間，增加施工人員勞動強(qiáng)度和受傷幾率，更嚴(yán)重會直接增加工作面自然發(fā)火幾率，發(fā)生瓦斯爆炸等安全事故，給煤礦造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。近年來隨著鮑店煤礦采掘機(jī)械化程度的提高，對綜采工作面接續(xù)時間的要求越來越短。從鮑店煤礦的實踐來看，其井下綜采工作面設(shè)備搬移時間過長嚴(yán)重影響其開采效率。鮑店煤礦以往液壓支架拆除過程如下：采用液壓單體配合絞車牽引轉(zhuǎn)向，需要多人在待拆除支架附近手工操作，工序復(fù)雜，安全威脅大。施工過程中，多次發(fā)生過斷繩、脫鉤等安全事故。因撤除時間過長，工作面采空區(qū)發(fā)生過遺煤自燃安全事故。為解決這類安全問題，鮑店煤礦從2017年開始與南京石誠井巷裝備公司合作，研發(fā)一種可以應(yīng)用于液壓支架撤除的機(jī)械手，該設(shè)備是理想的液壓支架撤除專用設(shè)備，同時還可以解決支架抽出和調(diào)向的問題[1-5]。

1 項目概況

兗礦集團(tuán)鮑店煤礦是我國自行設(shè)計施工的大型現(xiàn)代化礦井，核定年生產(chǎn)能力640萬t/a，采掘機(jī)械化程度達(dá)到100%。6311-2工作面位于六采區(qū)南部，是六采區(qū)3煤層第十二個區(qū)段二分層工作面。工作面煤層標(biāo)高-396～ -445 m，工作面長度201～217.5 m，走向長度1300～1322 m，工作面最小凈高為2.3 m。6311-2工作面共有102架ZY6800/19.5/40型液壓支架需要撤除，架重22.8 t，支撐高度1.95～4 m。

2 新型液壓支架撤除機(jī)械手的設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)分析

基于以上問題，設(shè)計一種用于液壓支架撤除使用的機(jī)械手，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。該機(jī)械手主要由擺臂、回轉(zhuǎn)座、基座、回轉(zhuǎn)千斤頂、提升千斤、頂橫梁等部件構(gòu)成，動力源采用原有乳化液泵站。在進(jìn)行撤架作業(yè)時，該機(jī)械手利用油缸完成擺臂轉(zhuǎn)向，等擺臂轉(zhuǎn)向至待撤支架一側(cè)后，擺臂前端通過鏈條與支架連接，將支架下降，控制手柄將擺臂向煤壁一側(cè)擺動，牽引待撤支架抽出并調(diào)向，到達(dá)預(yù)定位置后，采用絞車將已撤出支架拖運(yùn)裝車。

圖1 新型液壓支架撤除機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖

該裝置將三（四）個掩護(hù)支架連為一體，利用支架自身拉移機(jī)構(gòu)實現(xiàn)掩護(hù)架順序自移，工作面內(nèi)實現(xiàn)了多組工序作業(yè)，加快了工作面回撤速度。

2.2 工藝流程

2.2.1 拉移掩護(hù)架過程

（1）將掩護(hù)支架前梁上方使用工字鋼加強(qiáng)支護(hù)，并在工字鋼靠老空側(cè)一端支設(shè)單體支柱。

（2）推出推移橫梁，首先拉移靠老空側(cè)掩護(hù)支架，并將另外兩（三）組掩護(hù)的掩護(hù)架拉移千斤頂完全推出，閉鎖，防止拉移靠老空側(cè)掩護(hù)架時，推移橫梁后退。

（3）降靠老空側(cè)掩護(hù)架，使之脫離支護(hù)受力狀態(tài)，然后操作掩護(hù)支架通過自拉自的方式將其拉到位，升實。

（4）然后再拉移中間掩護(hù)支架，最后拉移靠面?zhèn)妊谧o(hù)支架，完成一個循環(huán)過程。連續(xù)拉移兩個循環(huán)，使掩護(hù)支架前梁到待撤支架側(cè)護(hù)板間距在200～300 mm之間。

2.2.2 拉移待撤支架

（1）伸出待撤支架推移連桿，將待撤支架推移連桿與機(jī)械手相連，操作待撤支架拉移機(jī)構(gòu)，將待撤支架向前拉移800 mm左右。

（2）伸出待撤支架推移連桿，同時操作機(jī)械手旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)千斤頂。再次操作待撤支架拉移機(jī)構(gòu)，將待撤支架向前拉移800 mm左右。

（3）解開待撤支架與機(jī)械手之間連接，使用回柱絞車將支架實現(xiàn)最后轉(zhuǎn)向，并將待撤支架拉出調(diào)整拖運(yùn)裝車。

3 效果分析

應(yīng)用新型液壓支架撤除機(jī)械手及其配套工藝后，6311-2工作面液壓支架設(shè)備的撤除工作非常順利，撤除效率大大提高，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。主要如下：

（1）作業(yè)安全性高。在綜采工作面進(jìn)行液壓支架撤除時，利用原乳化液泵站作為動力源，安全性提高；撤架全過程通過手柄進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控進(jìn)行，有效消除以往鋼絲繩拉斷傷人等安全隱患。

（ 2）提升工作效率。以往撤除一架需用時60～80 min，該新型液壓支架撤除機(jī)械手使用后，減少待收支架等待上絞車鉤頭時間，每架可節(jié)省摘掛鉤頭時間約20 min，即每班可節(jié)省時間2 h，該作業(yè)的平均撤除效率提高65%左右，有效提高撤架效率。

（ 3）減輕工人勞動強(qiáng)度。整個工作面上不再使用鐵滑車，有效減小了勞動強(qiáng)度；另外作業(yè)人員無需進(jìn)行拉繩、摘掛滑車、倒換鉤頭等操作，大大減輕工人勞動強(qiáng)度。

（4） 工作面撤除速度大幅度提高。以往工作面撤除液壓支架在頂板壓力比較大，支護(hù)強(qiáng)度難時，回收效率低。新型液壓支架回撤機(jī)械手應(yīng)用后每班回收液壓支架達(dá)4～6臺，工作效率大幅度提高。因掩護(hù)架增多，撤除時單體、半圓木挪移支護(hù)工作量減少；機(jī)械手可以自移和自牽支架，可減少工時；工作面少支護(hù)近500次單體，節(jié)省半圓木300棵，省工近300個，提高工效。

4 總結(jié)

針對煤礦綜采工作面液壓支架的撤除設(shè)計了一種新型快速撤除機(jī)械手，掩護(hù)支架配合機(jī)械手快速撤出支架工藝解決了以往絞車牽引和單體協(xié)同操作的危險性，有效提高工作速度，縮短撤出工期，減少了自然發(fā)火的威脅，節(jié)約了工作面撤除生產(chǎn)成本。該工藝?yán)醚谧o(hù)式液壓支架作為支撐點(diǎn)，機(jī)械手利用液壓作為動力，機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，工作面具備動力源，掩護(hù)支架即工作面液壓支架。該設(shè)備在鮑店煤礦6311-2工作面進(jìn)行了實踐應(yīng)用，效果理想。該設(shè)備具有很好的應(yīng)用推廣前景。