厚煤层工作面液压支架快速组装工艺实践

马慧明

（华阳集团证照办理共享中心，山西 阳泉 045000）

液压支架是煤矿综采工作面的重要设备之一。液压支架安装速度是综采面实现快速衔接的关键因素，而液压支架组装速度是其安装速度的决定因素[1-3]。一些专家对液压支架的拆除和组装进行了相关研究。白兆学[4]对工作面拆除时液压支架装车装置进行了设计与应用；张成、王潇等[5]对常规工作面液压支架快速安装工艺进行了革新研究与应用；杨涛[6]针对大采高液压支架的结构构成和运输条件，设计了合理的组装硐室。上述装置设计、安装工艺的研究应用在一定程度上提高了工作面的拆除进度、支架组装速度，施工安全性得到了提升。

目前，厚煤层工作面大采高条件下液压支架组装依然存在一些技术难题：1）厚煤层工作面液压支架为适应大采高开采，设计尺寸一般更大。由于罐笼和巷道运输限制，液压支架更难实现整体下井运输安装，必须在井上解体为更多的部分，下井组装过程繁琐，费时费力，易窝工，安装效率低。2）大采高液压支架整架在切巷安装时，卸车、调向使用单体柱或绞车顶推拉，安全系数低，调向安装效率低。

针对大采高工作面的工况，应用综合手段解决大采高液压支架安装受罐笼和运输巷道规格限制无法整体下井，解体后运输安全系数低、组装过程繁琐、安装效率低等系列问题，研究厚煤层大采高液压支架快速安装新工艺有重要现实意义。

1 工程概况

寺家庄煤业公司逐步进入深部厚煤层开采，采煤技术要求和安全高效生产要求不断提升。ZY12000/30/68DA 型液压支架等大采高液压支架在厚煤层工作面开采中得到广泛应用。受矿井提升能力、运输条件限制，支架入井前被解体为顶梁、掩护梁、前后四连杆、底座及支座等部分。井下工作面何时具备开采条件很大程度上取决于支架的组装与安装效率。

寺家庄煤业公司15119 工作面为一次采全高综采工作面，煤层厚度5.6 m 左右，工作面长度300 m，走向长度为1100 m，可采储量为194.4 万t。15302工作面可采走向长度1529 m，倾向长度225 m，平均厚度5.89 m，一次采全高，可采储量为193.4 万t。15119 工作面配置160 架液压支架，15302 工作面配置135 架液压支架，工作阻力均为12 000 kN。

因当前工作面接续紧张，对15119 工作面及15302 工作面等厚煤层工作面液压支架的安装效率提出了较高的要求，亟需结合现场实际对厚煤层工作面液压支架组装工艺进行优化。

2 快速组装综合技术工艺

受工作面端头支架、过渡支架以及常规支架的结构尺寸和运输条件等客观因素的综合影响，一般下井的新支架需在井上机电厂区解体。为了解决支架井下组装工序繁琐的问题，可在井下合适位置设计一个简易组装站，用于支架部件的翻转、后尾梁的组装工作，将支架部件封车打包成为后尾梁、顶梁、底座三大车部件后再整体运往切巷支架组装硐室，以实现大幅提高组装支架效率的目的。同时引进专用调移装置快速组装大采高支架，减少使用单体柱摆架调向，提高安全系数，为工作面快速安装奠定基础。

2.1 带架搬家

15110 工作面105 组液压支架拆除后，解体为3 部分，无需运输上井直接运往15302 工作面安装，减少副立井提升、后尾梁和掩护梁的组装环节，大大节省时间和人力，降低成本。15302 工作面所需的133 组支架，其余28 架为新下井支架，应用双组装站流水线式组装工艺进行组装，安装效率大大提高。

带架搬家只需将支架解体为3部分（底座、顶梁、掩护梁四连杆），掩护梁和四连杆不需要和常规工艺一样进行再次解体，而是直接装车运输，因此不需要采取双组装站组装工艺，给安装效率的提升提供条件。

2.2 双组装站流水线式组装

需下井组装的部分支架在井上解体为五大部分，包括顶盖、掩护梁、小尾梁、立柱、底座。在井下预先设置组装站两个，可实现支架组件的同步高效安装。

在工作面的回风巷设置1 号组装站，承担支架底座与立柱、掩护梁与支架尾梁的对接工作。具体操作工艺：

1）操作吊装设备起吊立柱，绞车配合将立柱置于底座柱窝内；相同程序完成所有底座与立柱的对接；对接完成封装运至2 号组装站。

2）掩护梁与支架尾梁的对接工作在1 号组装站完成后，因自身尺寸较大，运至2 号组装站后再进行翻身操作；掩护梁在两部起吊设备配合下提升至一定高度后等待下一步组装操作。

3）掩护梁与支架尾梁的组装操作工艺：

① 将掩护梁通过起吊设备运出空车，再次调整掩护梁位置装车，为组装其他部件作好准备。

② 上部两连杆及支架后尾梁运至1 号组装站确定位置卸车，空车调出后调整上部两连杆及支架后尾梁方向，为下一步组装做好准备。

③ 起吊支架上部两连杆，通过连接销子同掩护梁对接；④ 起吊支架尾梁与掩护梁对接，安好连接销。⑤将组装完成的掩护梁、四连杆、尾梁装车，直接运至2 号组装站。

在工作面机尾位置设置2 号组装站，调整掩护梁、尾梁方向，完成顶梁、尾梁、底座对接，同时完成液压管路的连接，结束后直接运往工作面。

底座与掩护梁的组装过程操作：

1）支架底座运到指定位置后起吊，然后利用绞车和起吊的掩护梁将专用平板车拉至支架底座下方，支架底座放置平板车上并用螺栓固定。

2）应用手动辅助及起吊设备将底座与两连杆和下部两连杆对接，安插连接销链接固定。

顶梁与其他部件组装操作工艺：

1）将支架顶盖运到组装站，通过起吊装置将顶盖吊起至合适位置后与掩护梁和立柱通过连接销安装固定。

2）安设支架操作阀门组，管路接通调试供液系统，降架至最小尺寸，以便运出2 号组装站。

ZY12000/30/68DA 型液压支架等大采高支架均可在双组站的配合下完成高效组装。1 号组装站与2 号组装站的高效配合形成了针对厚煤层大采高工作面液压支架的流水式组装作业线。

2.3 支架调移摆架平台的应用

以往液压支架组装完成后运输进切巷安装，摆架时采用单体柱摆架，施工效率低、安全难以保障、单体柱易损坏，成本高，引进TYA300 液压支架调移装置（如图1 所示）后，避免了使用单体柱摆架，降低劳动强度，减少人工投入，效率高，保障工作面安装提前顺利完工。

图1 支架调移摆架平台

液压支架卸车安装调向流程：装有整架的板车运输至平台处，通过安装在平台两侧的牵引油缸驱动链条牵引整架前移卸车，支架牵引至平台上方后，再用两根牵引油缸链条分别连接至支架首尾，一拉一推，将支架调向至与巷道垂直方向，此时支架完成调向。然后使用推移油缸驱动不倒翁横推支架下平台与已安装支架靠近，再用单体柱进行少许调整，即安装完成，每架用时1 h。

3 技术应用效果分析

通过采取带架搬家安装工作面、采用双站流水线组装液压支架、应用液压摆架平台调整支架等方式所形成的适用于厚煤层开采的液压支架快速组装工艺在15119工作面及15302工作面进行了工程实践。

1）15119 工作面大采高支架安装历时36 d，安装液压支架158 架。15302 工作面大采高支架安装历时30 d，安装液压支架133 架。应用快速组装工艺后，两工作面支架安装平均6 架/d。

2）15119 工作面液压支架提前3 d 安装完毕，按照每天割煤4 刀，多生产原煤2.4 万t。15302 工作面液压支架提前5 d安装完毕，按照每天割煤4刀，多生产原煤3.1 万t，共计多生产原煤5.5 万t，产出商品煤4.65 万t，新增产值1581 万元，新增利润976 万元。

3）带架搬家，减少了液压支架解体、组装环节，降低了人员投入，降低了工人作业强度；双组装站流水线式同步组装，加快了工作面安装速度；液压摆架平台的运用，避免了使用单体柱摆架，大大提高了安全系数，降低了劳动强度，创造了安全的作业条件。

4 结论

1）通过采取带架搬家安装工作面、采用双站流水线组装液压支架、应用液压摆架平台调整支架，构建了大采高液压支架快速组装工艺。

2）工艺的应用实现了大采高支架的安全高效快速安装。单工作面支架安装速度提升至平均6 架/d，全工作面液压支架安装节省工时3～5 d，新增利润近千万元，经济安全综合效益显著。