“机械手、绞车、掩护支架”组合构建撤除液压支架新装备

丁 斌，张咸民，李纪栋，宋 阳，李祥千

(1.南京石诚井巷装备公司，江苏 南京 210000；2.兖州煤业 兴隆庄矿，山东 兖州 272101)

“机械手、绞车、掩护支架”组合构建撤除液压支架新装备

丁 斌1，张咸民2，李纪栋1，宋 阳2，李祥千1

(1.南京石诚井巷装备公司，江苏 南京 210000；2.兖州煤业 兴隆庄矿，山东 兖州 272101)

目前国内综采工作面停采后，通常用回柱绞车将支架抽出、调向，撤除速度慢、劳动强度大、安全事故多发。为此，兖矿集团兴隆庄矿与南京石诚井巷装备公司合作，经充分调研，吸收国内外液压支架撤除工艺及装备的优点，研发了以“机械手、绞车、掩护支架”组合的新型液压支架撤除装备。机械手一次性将支架抽出、调向，工作面撤除速度大幅提高，取得了良好的技术、经济和安全效果。

机械手；绞车；液压支架；撤除

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目前，我国综采工作面停采后，普遍存在液压支架撤除速度慢、体力劳动强度大、无专用机械设备、管理难、安全事故多发等问题。为此，兖矿集团兴隆庄矿和南京石诚井巷装备公司合作，在充分消化和吸收国内外液压支架撤除工艺及装备优点的基础上，将机械手、绞车、掩护支架相结合研发了具有独立知识产权的全新支架撤除装备，并取得良好的使用效果。

1 液压支架撤除工艺和装备现状

目前国内综采工作面停采后，都是用回柱绞车把支架从采空区缓慢、左右摆动拉出，再调向后装平板车或用绞车沿底板拖行或装平板车或用胶轮叉车运走。正常情况下，工作面内正常支架的撤除采用绞车配合使用20T回头轮进行，回头轮悬挂在靠近煤壁侧掩护架的顶梁前，使用40T圆环链做为悬挂链条，并使用同型号的连接环进行连接。特殊情况下，当阻力较大时，也可以采用单体液压支柱协助调离支架。

支架回撤程序:断开支架间管路→对支架进行供液→缩回推拉油缸→收回支架侧护板→降低支架直至完全离开顶板→前移支架→调整方向→拖运支架→前移掩护架。

也可利用推溜缸，在支架前方设支点自拉自将其拉出，再用同样方式运走。

用绞车拉钢丝绳固定和导向费时费力，人员操作指挥不方便，速度较慢，一般拉出1架需40～50min，且有断绳和弹绳伤人危险；用自拉自的方法，支点不易固定，且需多个支点调向，还要人操作支架，速度也比较慢，人员体力劳动强度大，该方法较少使用。

由此可见，目前国内液压支架撤除工作中存在的突出问题是无专业化设备，需多年工作经验的工人现场指挥、工作劳动强度大、施工速度慢、安全风险大，撤除速度慢也加大了通风难度和煤层发火的风险。

德国在支架撤除方面起步较早，有专用设备，该设备是将撤除装置安装在履带牵引车上，用电驱动设备行走，电缆绞盘可自动收放电缆，绞盘布置在工作面巷道里。工作时履带牵引车移动到待撤支架前，撤除装置摆动拉出并调向支架 ，然后再将其沿底板拉到工作面巷道后再转运出去。该设备的优点是实现了支架拉出和调向机械化，减轻了人力劳动强度，提高了安全保障，减少了工作人员，但支架在底板上拖严重破坏工作面通道，拖出速度比绞车速度慢，电缆拖地在工作面反复进出也存在安全隐患。此外，该设备自身体积大、进口价格高(近千万元1套)、下井难，国内已有引进但未见使用报道。

2 新工艺装备研究试制

综上分析，国外机械手在拉出支架和调向方面较国内用绞车等速度快、安全、用人少，而在外运方面没有绞车铺滑板或轨道平板车快，且不破坏底板，也无电缆收放之劳。国内在撤架时普遍使用2～3架支架作掩护用，该部分支架可交替自移，因此确定将机械手、绞车、掩护支架相结合构建全新支架撤除装备，如图1所示。

图1 新研发的支架撤除装备

根据国内外各种技术和现场施工资料，研究确定了将机械手布置在掩护支架的横梁上，利用工作面泵站高压乳化液为动力，该机械手具有左右摆动、上下摆动和大臂伸缩功能，由掩护架带动其前行，工作时大臂摆向待撤支架勾住其前桥将其拉出，同时大臂伸出即可完成调向，支架调向后用绞车通过滑板或装上平板车将其运走，完成一个工作循环。机械手结构与组成部件如图2所示。

图2 机械手结构与组成部件

其中，机械手大臂部分由内臂、外臂及外臂内的拉伸油缸、吊环组成。吊环与液压支架通过链条连接；吊环随内臂而运动时，通过链条拉动液压支架一起运动。外臂套在内臂外，可对内臂起保护作用。

转动提升部分有旋转油缸、摇摆座、提升油缸组成。旋转油缸可带动摇摆座和机械手大臂一起左右运动，提升油缸可带动机械手大臂上下运动，以上两过程均可拉动液压支架的运动，并将其拉到适当位置。

固定部分由基座、横梁组成。基座安装固定在横梁上，横梁分别与3个起掩护作用的液压支架上的推溜缸连接固定。

基座上带有滑靴，行走时可以减少阻力。

3 新装备现场应用

3.1机械手与组成部件的解体运输和安装

首先将掩护架调整达到撤除最佳状态；再将解体后的机械手组成部件及横梁运至工作面轨道巷切眼口，通过固定螺栓对接组装，并将其放置于滑板上随滑板一起拖至掩护架前，与掩护架推移框架可靠连接。安装好液压管路系统、操作阀，调整好泵站压力不小于20MPa，不大于31.5MPa。确认各机械连接、液压管路连接正常，进行了供液操作，要求各千斤顶动作灵活。

3.2 机械手工作过程

机械手抽架与调向的工作过程如图3(a)～图3(e)所示。

图3 机械手撤架工作过程

(1)首先将待撤支架收起。将挂钩钩于支架前端两侧钩挂口，操作控制手柄，控制提升油缸提升大臂，带动待撤支架向上运动，前端略高于底板,如图3(a)所示。

(2)操作控制手柄，控制一侧旋转油缸拉伸，另一侧旋转油缸收缩，使大臂向煤墙一侧摆动，带动待撤支架向前面拉出1.8m,如图3(b)所示。

(3)操作控制手柄，控制中间大臂内拉伸油缸将内臂伸出，使待撤支架侧向偏转一定角度,如图3(c)所示。

(4)操作机械手向支架一侧方向摆动，将挂钩改挂于支架后端靠近机械手一侧的钩挂口后，使大臂向煤墙一侧摆动，带动待撤支架偏转角度直至能拉出为止,如图3(d)所示。

(5)用绞车将液压支架拉出或就近装上平板车运出，完成支架撤除,如图3(e)所示。

此后，掩护用支架向前推移，机械手随横梁向前移动，实现机械手的自移。

3.3 使用效果分析

使用支架回撤机械手，工作面抽架不再使用回柱绞车，消除了以往抽架过程中回柱绞车断绳伤人隐患，并且不再需要频繁移动抽架回柱机，从根本上实现了本质安全。

支架回撤机械手，一次性将支架抽出、调正，改变了以往频繁拖绳调架的抽架模式，支架被抽出、调正，仅用8min，抽架速度缩短30min以上。

工作面撤除速度大幅度提高，为工作面的防火工作赢得了时间，可以节约防灭火投入，每年大约节约材料费用70万元，保证了矿井系统安全。

此套装置能满足兖矿工作面要求，同时能够适应全国各地中厚煤层煤矿的巷道及工作面条件，设备的通用性较好。

4 结束语

该项新型设备大大提高工作面撤除速度，减少人员和设备投入，确保了工作人员的安全，为工作面的防火工作赢得了时间，可以节约大量防火投入，可加快采煤设备周转速度，减少设备投入量，同时也加快了生产资金的周转率。仅此一项设备使用每年可节约各项资金300～400万元，工作面提前投产每年的效益就更可观，减少了人员，确保了安全，无伤亡赔偿又是一笔很大的经济和社会效益。该产品已获多项国家专利并于2013年通过山东省科技厅项目鉴定，申报了2014年国家安全监督总局办公厅开展的第六届安全生产科技成果奖。

[1]吕兆海.清水营矿综采面安全回撤和快速安装工艺研究[J].煤，2012(4).

[2]夏会辉，陈建忠，刘兴全，等.缓倾斜煤层综采工作面设备回撤技术实践[J].煤矿开采，2013，18(3)：37-39.

[3]马黔成.浅谈综合机械化在煤矿开采上的应用[J].低碳世界，2013(4).

[4]孙仕进.综放工作面液压支架的快速撤除工艺探讨[J].煤矿现代化，2009(1).

[5]许 政，刘士卫，丁 向.大采高液压支架回撤工艺与措施[J].煤矿开采，2012，17(6)：40-42.

[6]高 超.液压支架快速撤除工艺与配套设备[J].煤矿现代化，2009(6).

[7]朱永庆.综放工作面回撤与安装新工艺在小康矿的应用[J].煤矿安全，2005(2).

[责任编辑：邹正立]

2014-3-25

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2014.05.013

丁 斌(1964-)，男，山东淄博人，高级工程师，山东兖州煤业股份有限公司兴隆庄矿生产副矿长，现从事煤矿井下生产技术管理工作。

丁 斌，张咸民，李纪栋，等.“机械手、绞车、掩护支架”组合构建撤除液压支架新装备[J].煤矿开采，2014，19(5)：44-46.

TD355.4

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1006-6225(2014)05-0044-03