煤礦自制起重機(jī)設(shè)計應(yīng)用

杜 娟

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)塔山煤礦，山西大同037031）

煤礦生產(chǎn)過程中大量機(jī)電設(shè)備需起重安裝，如風(fēng)水管路、風(fēng)機(jī)、采掘設(shè)備等，傳統(tǒng)設(shè)備主要采用人工或者吊鏈等進(jìn)行起吊，施工時勞動作業(yè)強(qiáng)度高、效率低，而且在特殊地段如硐室、頂板等起重時安全系數(shù)低，很容易出現(xiàn)安全事故；隨著煤礦機(jī)械化水平提高，機(jī)械化起重設(shè)備也被井下投入使用，但是由于傳統(tǒng)起重設(shè)備體積大、運輸難度大且在特殊地段實用性差，無法被廣泛應(yīng)用，所以大斗溝煤礦通過技術(shù)研究設(shè)計了一種便攜式起重設(shè)備，保證井下設(shè)備安全高效起重。

1 裝置結(jié)構(gòu)組成

大斗溝煤礦設(shè)計的自制起重機(jī)主要由立柱回轉(zhuǎn)裝置、吊臂裝置、伸縮腿支撐機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、移動裝置等部分組成，如圖1所示。

圖1 自制起重機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 立柱回轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)

（1）立柱回轉(zhuǎn)裝置主要由立柱、轉(zhuǎn)柱、調(diào)節(jié)絲杠、改向輪、橫梁等部分組成，如圖2所示；其中改向輪共計三根，起吊鋼絲繩通過三個改向輪與起重電機(jī)進(jìn)行固定。

圖2 立柱回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

（2）轉(zhuǎn)柱與立柱滑動連接，轉(zhuǎn)柱上端安裝吊臂裝置，吊臂裝置與轉(zhuǎn)柱可實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)；調(diào)節(jié)絲杠安裝在立柱兩側(cè)，通過調(diào)節(jié)絲杠可實現(xiàn)立柱偏角，最大偏角為20°。

（3）在立柱中部焊制一個橫梁，橫梁端頭通過拉鏈與吊臂一端連接，人工通過拉鏈實現(xiàn)人工起重，在橫梁端頭下方安裝一個配重塊保證橫梁受力平衡。

（4）立柱下端安裝一根φ215mm 鋼管，鋼管底端焊接一個平板，上部安裝一個厚度為50mm，直徑為100mm 的鋼板作為轉(zhuǎn)柱活動軸承支座，活動軸承與鋼板固定連接，軸承直徑為190mm。

1.2 吊臂裝置結(jié)構(gòu)

吊臂裝置主要由改向輪、吊臂、鋼絲繩等部分組成，吊臂采用軋鋼焊制而成，長度為2.4m，寬度為0.15m，成弧形結(jié)構(gòu)，吊臂中部采用環(huán)扣與轉(zhuǎn)柱頂部連接，吊臂一端與拉鏈連接，鋼絲繩通過吊臂、立柱與底部驅(qū)動裝置連接。

1.3 伸縮腿支撐機(jī)構(gòu)

伸縮腿支撐機(jī)構(gòu)安裝在平板端頭，每端安裝兩個支撐機(jī)構(gòu)，支撐機(jī)構(gòu)主要由伸縮旋轉(zhuǎn)梁、伸縮腿、支撐活動輪、絲杠、手柄等部分組成；在起重設(shè)備時通過旋轉(zhuǎn)伸縮梁，使每組伸縮腿成160°夾角布置，然后放下伸縮腿從而提高起重機(jī)穩(wěn)定性。

1.4 驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)

驅(qū)動裝置安裝在平板車上，驅(qū)動裝置主要由電機(jī)、減速機(jī)、絞車滾筒、閘閥等部分組成，由井下防爆絞車改裝而成；電機(jī)功率為20kW，減速機(jī)通過軸承與絞車滾筒連接，絞車滾筒上纏繞鋼絲繩，滾筒上安裝的閘閥可控制滾筒收放繩索的速度。

1.5 移動裝置

移動裝置主要由平板、萬向輪等部分組成，平板主要由長度為1.6m，寬度為0.8m，厚度為80mm 鋼板焊制而成，在平板四個角安裝萬向輪；平板中部底座、活動螺栓與立柱連接。

2 裝置工作原理

（1）井上下起吊設(shè)備、物料時先將起重機(jī)移動至指定位置，然后將起重機(jī)四個伸縮腿全部打開，并在伸縮腿下方安裝一塊長度及寬度為0.4m，厚度為50mm木板作為襯板，手動旋轉(zhuǎn)手柄使伸縮腿放下，使平板車抬起離地面高度為0.5m，然后分別微調(diào)四個支撐腿保證起重機(jī)處于水平狀態(tài)。

（2）起重機(jī)安裝完成后手動旋轉(zhuǎn)吊臂至起吊設(shè)備中心上方，然后對驅(qū)動裝置通電，人工開啟絞車下放鋼絲繩至設(shè)備處，若鋼絲繩下放位置與設(shè)備起吊位置存在偏差時，前移或退后起重機(jī)。

（3）設(shè)備捆綁后人工旋轉(zhuǎn)后通過再次開啟驅(qū)動裝置，打開絞車滾筒倒轉(zhuǎn)模式進(jìn)行回收鋼絲繩實現(xiàn)設(shè)備起吊，當(dāng)設(shè)備起吊高度達(dá)1.5m后停止繼續(xù)起吊，此時人工旋轉(zhuǎn)吊臂至設(shè)備安裝位置，在旋轉(zhuǎn)過程中通過拉鏈微調(diào)設(shè)備起吊高度，保證設(shè)備安全運轉(zhuǎn)。

（4）設(shè)備起吊完成后進(jìn)行下一個設(shè)備起吊前需移動起重機(jī)，若采掘巷道內(nèi)底板未進(jìn)行硬化防止起重機(jī)陷底線，在移動路線上鋪設(shè)木板保證起重機(jī)平穩(wěn)移動；在傾斜巷道移動時，可將起重鋼絲繩繩頭固定在頂板或巷幫位置，然后開啟絞車，絞車在收繩過程中帶動起重機(jī)自移。

3 裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點及實際應(yīng)用分析

3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點

（1）實用性強(qiáng)：大斗溝礦自制的起重機(jī)體積小、重梁小且移動方便，可適用于采掘工作面、硐室中實用性強(qiáng)，起重機(jī)在巷道中使用時巷道坡度控制在20°范圍內(nèi)，斷面不得小于15m3。

（2）起重強(qiáng)度高：該自制起重機(jī)最大起重重量為750kg，可滿足井下小型設(shè)備、風(fēng)水管路等起重需求，能夠小空間內(nèi)進(jìn)行設(shè)備起重作業(yè)，可作為煤礦井下巷道大批量、小噸位起吊安裝使用。

（3）靈活安全性高：與傳統(tǒng)起重機(jī)相比，該裝置安裝時采用四根伸縮腿進(jìn)行支撐，解決了傳統(tǒng)起重機(jī)在傾斜或底板起伏不平巷道安裝時，因安裝不牢固導(dǎo)致起重設(shè)備、物料時出現(xiàn)傾倒事故等技術(shù)難題。

（4）便于操作維護(hù)：該裝置自動化水平高，通過電機(jī)以及絞車進(jìn)行設(shè)備起重，整個安裝以及起吊過程僅需一人即可，大大降低了勞動作業(yè)強(qiáng)度，提高了井下設(shè)備起重作業(yè)效率。

（5）但是該裝置在實際應(yīng)用時還存在一些問題，需進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①起重機(jī)在吊裝設(shè)備時采用單繩起吊方式，主要缺點表現(xiàn)在起重設(shè)備重量不易過大而且對于不規(guī)則設(shè)備起吊效果差；②由于立柱與底座之間采用活動螺栓連接，若長期在傾斜巷道起吊設(shè)備時立柱與底座之間受力不均很容易出現(xiàn)變形、斷裂現(xiàn)象。

3.2 實際應(yīng)用效果分析

大斗溝煤礦電氣隊自制起重機(jī)在使用時移動便捷，故障率低且起重效率高，能夠?qū)Σ删蚬ぷ髅鎯?nèi)鋼管、輸送帶、H架、溜槽等進(jìn)行起吊；8201工作面為大斗溝首采工作面，于2021年3月14日回采結(jié)束，3月22日開始回撤，在回撤刮板輸送機(jī)時因輸送機(jī)溜槽數(shù)量多、重梁大，采用人工搬運勞動作業(yè)強(qiáng)度大且安全系數(shù)低，電氣隊于3 月24 日對工作面回撤投入使用自制起重機(jī)，通過現(xiàn)場應(yīng)用效果來看，每節(jié)溜槽起重時間為10min，一人操作即可，與傳統(tǒng)人工搬運相比，作業(yè)人員減少了4 名，搬運時間減少了20min，刮板輸送機(jī)回撤時間縮短了1.5d。

4 結(jié)束語

大斗溝煤礦電氣隊設(shè)計的自制起重機(jī)，能夠滿足井下復(fù)雜作業(yè)環(huán)境下設(shè)備起吊工作，裝置結(jié)構(gòu)簡單、自動化水平高、吊裝效率高且勞動作業(yè)強(qiáng)度低，起重機(jī)吊臂可進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，從而減少了起重機(jī)移動次數(shù)，縮短了安裝時間，同時起重機(jī)體積小、移動方便，在井下可被廣泛應(yīng)用，還可用于橋梁、隧道、冶金、建材等領(lǐng)域中，應(yīng)用領(lǐng)域廣。