綜采工作面整組液壓支架起吊裝置的研制

白思思 ，劉 佳 ，崔志剛

（1.河北能源職業(yè)技術(shù)學院，河北 唐山 063000；2.開灤集團錢家營礦業(yè)分公司，河北 唐山 063331）

0 引言

煤礦井下機械化設(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，其移動和裝卸車困難，直接影響綜采工作面的回撤時間。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，保證實現(xiàn)高效安全生產(chǎn)，提高經(jīng)濟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。起吊裝置利用高強度、大推力的液壓缸實現(xiàn)整組液壓支架的起吊和對正工作。解決了以前整組液壓支架在工作面因沒有起吊設(shè)備無法進行起吊，及起吊以后與平車固定的4條螺栓孔難以對正的難題。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

綜采工作面整組液壓支架起吊裝置機械結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，主要結(jié)構(gòu)包括：機械結(jié)構(gòu)件和液壓傳動件兩部分。機械結(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，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。在一個循環(huán)過程中，當五組支架連續(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，操作絞車拉動起吊裝置到下一個位置進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、起吊鏈以及對應的滑輪組件組成；四組拉緊千斤頂采用橫向布置方式，每兩組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，當起吊高度不夠時可以由立柱來補充起吊高度到合適位置。

（3）對正組件

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，起到整個裝置對液壓支架在平車上的固定對正的作用。整組支架落下裝車時并不能保證螺栓孔的位置完美對正，這時側(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χЪ艿淖笥椅恢眠M行調(diào)整，達到使支架螺栓孔和平車螺栓孔對正的目的。

（4）液壓傳動件部分

整臺裝置液壓傳動部分的動力源來自于井下工作面乳化液泵站，采用全液壓控制，操作簡單、動作平穩(wěn)、承載能力高。每臺千斤頂均由對應的控制閥來操縱動作，整個系統(tǒng)回路中每臺液壓千斤頂采用并聯(lián)連接方式，每臺千斤頂控制均是利用液壓鎖控制的鎖緊回路和手動換向閥控制的換向回路。鎖緊回路可以使每臺千斤頂在任意位置停留，從而可以在支架吊起時，當左右高度不一致時，通過操縱對應千斤頂?shù)膯⑼碚{(diào)節(jié)左右高度，達到防止偏轉(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個起吊勾掛在支架底座的起吊孔上，操作對應換向閥使4棵拉緊千斤頂13伸出，千斤頂推動滑輪并帶動起吊勾移動，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\動，調(diào)節(jié)高度至一致。

當拉緊千斤頂13全部伸出而起吊高度不夠用時，操縱對應換向閥使4棵立柱12伸出，帶動液壓支架繼續(xù)上升，直到整組液壓支架高度具備裝車高度時停止升高立柱，整體升降高度可達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正，此時操作對應換向閥使側(cè)推千斤頂15伸出，調(diào)整支架與平車固定孔，當支架底座固定孔與平車上固定孔對正時，停止側(cè)推千斤頂15的動作。

操作換向閥使立柱12和拉緊千斤頂13分別收縮，實現(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個起吊勾摘下，用絞車拉出裝好車的液壓支架運送到另一個新的工作面，以上是一組支架的裝車過程。如此反復操作，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拉緊千斤頂和一個立柱，整個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，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充起吊高度用的，所以在起吊高度足夠時，主要使用四組拉緊千斤頂?shù)呐浜献饔?，實現(xiàn)整組液壓支架的起吊。單個千斤頂起吊結(jié)構(gòu)示意圖2所示：在起吊時是靠千斤頂?shù)耐埔屏悠鸬鯃A環(huán)鏈起吊液壓支架的，且四棵拉緊千斤頂是同時動作，所以只計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)計時考慮到滿足1.75m高端液壓支架裝車工作，所以計算時使用1.75m高端液壓支架的重量約355740N。

圖2 單個千斤頂起吊結(jié)構(gòu)示意圖

（1）推力計算

查表得拉緊千斤頂?shù)耐屏κ?01000N，由動滑輪原理公式得

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，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?。當立柱固定時，起吊裝置只有一個動滑輪，因此，根據(jù)動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，各項參數(shù)大于拉緊千斤頂?shù)母黜梾?shù)，不再對其計算。

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)簡單、安裝快捷，便于安裝、運輸；

（3）該裝置的使用，可以實現(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個人三小時裝一車，提高到兩個人一小時裝一車，明顯降低了工人勞動強度，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。