液压自动迈步式上梁器的研制.pdf

2 0 1 2 年第2 期 中州煤炭 总第 1 9 4 期 液压 自动迈步式上梁器的研制 刘会 东 ， 于 明献 ， 张建 强 ， 何 鑫 郑煤 集 团 公 司 米 村 煤 矿 ， 河 南 新 密4 5 2 3 9 4 摘要 郑煤集 团公 司米村煤矿炮掘工作面放炮后 临时支护原采 用传 统的人工上梁方式 ， 存 在顶煤 冒落 的安全 隐患。通过对架棚巷道支护 工艺的分 析研 究 ， 米村煤矿研 制出一种 新型矿用 u 型钢 前探梁 支护装置 液 压 自动迈 步式上梁器 。对该 装置设计方案进行 了分析 ， 对其 工作原理进 行 了介 绍。平 地试验 及井 下推广使 用情况表 明， 该装置可消 除以往架棚工 艺环 节中的弊端 ， 其使用效 果 良好。 关键词 u型钢 ； 上梁器 ； 临时支 护 中图分类号 T D 3 5 3 文献标志码 B 文章编 号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 1 2 0 20 0 2 1 0 2 郑煤集 团公司米村煤矿煤岩巷掘进工作面普遍 采 用 U型钢 支 护 ， 随 着 煤 矿 支 护 理 念 的 不 断 更 新 ， 大型号 u型钢支护 已在该矿得 到了推广应用。但 是 ， 炮掘工作面放炮后 临时支护采用传统的人工上 梁方式 ， 这就造成了放炮后上梁时存在顶煤 冒落的 安全隐患 ， 不但增加 了掘进工作面人员配备 ， 而且增 大 了职工 劳动 强度 。通 过对 架 棚巷 道支 护工 艺 的分 析研究 ， 米村煤矿吸取其他各类前探梁的优点， 结合 现 场实 际经验 ， 研 制 出一 种新 型 矿 用 U 型钢 前 探 梁 支 护装 置 。平地试 验 及 井 下 试 用 表 明 ， 该 装 置 能 较 好 地消 除 以往架棚 工 艺环 节 中的 弊端 。 1 上梁器设计 分析 1 ． 1整体 结 构设 计 上 梁器 支架 结构 设计 应符 合煤 矿井 下需 用设 备 的相关 要求 ， 支 护强 度 能 够 适 应 现 场 围 岩 和顶 板 条 件变化 ， 要确保上梁装置快速 、 灵 活移 动， 并要保证 自身结 构 的稳定 牢 固 ， 实 现 自动化 动力 源 ， 必须 充分 考虑井下现有系统 ， 提高动力系统 的适应性 ， 上梁器 要 实 现完全 自动化 。基 于上 述理 念设 计 的上梁 器如 图 1所 示 。 1 ． 2固定 结构 选择 固定结构一般有支撑式 、 悬挂式 、 镶嵌式等几种 常见 形式 。为 便 于在 井 下 狭 小 固定 巷 道 内移 动 ， 首 先排 除支 撑式 结构 ， 因支 撑 式 结 构 大 大 减 小 了巷道 收稿 日期 2 0 1 1 0 92 4 作者简介 刘会 东 1 9 6 9 一 ， 男 ， 河南商 水人 ， 工程师 ， 1 9 9 0年 毕业 于焦作矿业学院 ， 现任郑煤 集团米 村煤矿 副总工程 师兼开拓 掘进科 科长。 有效使用断面， 阻碍巷道内通风 、 行人 、 运料等需要 。 镶嵌 式 由于前 移不 便 ， 不能 实现 完全 自动 化 ； 而悬 挂 式能充分利用巷道 内剩余断面 ， 节省钢材消耗 。 图 1上梁器结构示意 1 ． 3动力选 择 该上梁器在动力选择上综合考虑井下现有动力 系统 ， 最大 限度 减 少 二 次 投 入 。米 村 矿 井 下 常用 的 动力系统有压风系统和 电力系统 ， 在设计初期选择 了8 0型液压泵提供动力 ， 但液压泵体积及质量大 ， 配套设施较多 ， 且移动不便 ， 在随工作面延伸过程中 需多 次进 行前 移 ， 在本 套 系统 中使用 性较 差 。 米 村矿 井 下 有 完善 的压 风 管路 系统 ， 为 适 应掘 进需要 ， 工作面掘进工程中压风管路随时向前延伸 ， 而气动液压泵体积小 ， 质量轻 ， 移动灵活方便 ， 工作 可靠 ， 安全性能高 ， 利于设备的前移及维护。 由图 1可 知 ， 上 梁 器前 臂 梁 的运行 轨迹 为 一 弧 形 ， 其支撑力计算 可取有代表性 的 3处 最低处受 力 、 水平位置受力 、 最高处受力。最低处与水平位置 支撑力只需考虑支撑 u型钢梁质量， 最高处支撑力 要 大 于顶板破 碎 带压 力 ， 支撑力 分 析如 图 2所 示 。 G 。 为前臂 梁 所 受 重 力 ， G 为 前 臂 梁 托 起 的 U 21 L 麓 黜 水 平 位 置 受 力 分 析 如 图 ‘ 时 可 求 出 F21 288 N。 根 据 刀 刚 口 肌 ⋯ 薹 缸 i V 所 F 提 J 供 s i n 的 。 推 力 4 8 9 5 即 N c 6 ．2 2 2 工作原理 液压自动迈步式上梁器 下转第7 9 一一 一一一一一一一一一 受 前 被 一 一 一 ㈣ ㈤ ㈩ 一 一 刖 脚 鲫 2 0 1 2年第 2期 石教 武 ， 等 边 角煤柱 开 采 中整体 顶梁 悬移 支 架的应 用 总第 1 9 4期 5 拉移过程中要及 时把铺设在巷帮的输送机 电机上的电缆松开 ， 施工人员要前后兼顾 ， 做好 自主 保 安 工作 。 6取得的效果 1 工 作 面仅用 2 h就 完 成 了采 面支 架 对 接 工 作 ， 且设备运转正常 ， 工作面一次性对接成功 ， 充分 证 明了对 接工 艺及 对 接 方 法 、 对 接 步 骤及 所 采 取 的 措施 在技 术上 可行 、 经 济上合 理 。 2 ] 二 作面的成功对接对类似条件下采煤工作 面 的设计 、 回采提供 了借鉴 经验 和工作 思路 ， 具 有较 好 的经济 、 技 术效 益 。 3 安 全 。新 的延 伸技 术 机 头 拉移 采 用机 械 方 法 ， 不需要人工搬运大件 ， 拉移过程 中有专人把守 ， 提高 了搬 运 的安全 性 。 4 快速 。采用 传统 的输送 机延 伸方 法延 伸 1 0 0 m长输送机机头解体 、 搬运、 安装要 占用 1班时 间 ， 全 部工 作完 成需 要 2班时 间 ， 而 采用 新 的输 送 机 延伸技 术 ， 只需 要 1班 时间 ， 可节省 一半 时 间。 5 高效 。采用传统的输送机延伸技术 ， 需要 2 班时间 ， 每班需要 5 O人 ， 共需要 1 0 0人参与。而采 用新的输送机延伸技术 ， 减少 了输送机机头解体 、 人 工搬 运 、 组 装 环节 ， 只需 要 1班时 间 5 0人 参 与 ， 同时 降低 了职 工 的工作 量 和劳动 强度 。 6 经济。2 8煤柱 工作面平 均每班生 产原煤 3 5 0 t ， 每 吨利润 按 1 0 0元计算 ， 采 用新 的延 伸技 术后 每次 可为 矿增 收利 润 3 ． 5万元 。另 外采 用整 体搬 运 便于设备的维护和保养 。 责任 编辑 刘 光 雨 上 接 第 2 2页 主要 是 针 对 u 型钢 支 架 研 制 的 ， 并且 采 用 H S G 0 1 ． 9 0 ／ 6 3 E ． 1 0 0 0型 双 作 用 液 压 缸 实 现升梁和装置的前移。动力源选用小型气动式液压 泵站 ， 它具有质量轻、 移动方便 、 使用范围广等优点 ， 通过 换 向 阀的控制 ， 再 经 S S F ． O O A双 向锁 进入 双作 用单 杆 活塞 液压缸 ， 经 过换 向阀的控 制 ， 高压乳 化液 进入 液压 缸 的注 液来 实现 升梁 和 自动 移动 工作 。 为防止液压缸 自动射压下落， 每个液压缸上都 加装 了 1个 S S F ． O O A双 向锁 ， 通过乳 化液 的注 液 和 回液 来实 现 U型钢 梁 的上下 调节 。 3 实 际应 用 该上 梁器 设计 加 工成 功后 ， 分别 在 2 6 0 0 7 1运输 巷 、 2 1总 回风巷 、 2 6煤 柱 回风 巷 掘 进工 程 中试 用改 进。该上梁器在实际使用过程中可实现放炮后的第 一 时间 内超前 护顶 ， 由于采 用液 压动 力 ， 支 护强 度较 大 ， 能满 足实 际护 顶需 要 ， u型钢梁 直接 通过 该 上梁 器送到规定位置 ， 无需人工抬梁 ， 大大减轻 了职工劳 动强 度 ， 提高 了掘 进安 全 系数 。 在 掘进 过 程 中 ， 针 对 出现 的问 题进 行 了认 真 改 进 ， 将 推进 油 缸加 长为 3 ． 0 m， 移 动 一 次上 梁 器 可架 4棚 ， 减 少 每 班 移 动 上 梁 器 次 数 ； 通 过 改 进 固定 装 置 ， 使 上梁 器 在 固定 期 间能 达 到稳 、 平 、 直 的要求 ， 为 正常 升梁 提供 可靠 保 障 ， 缩短 了该 装 置 移 动 1次所 需时间 ； 通过优化高压管连接方式 ， 改善了该装置的 管路 杂乱 问题 。以上 改进 以及试 用均 取得 较好 的效 果 。 4效益分 析 1 经济 效益 。该 装 置 的推 广 应用 取 代 了 以往 老式前探梁 ， 减少 了架棚时人员配备 ， 提高了职工劳 动工效。原前探梁临时支护上梁时需 配备 4人 ， 现 掘进巷道可实现直接升梁， 每班可减少人员配备 2 人 ， 使用该上梁器后 ， 每个掘进施工地点可创造经济 效益 3 0 ． 6 6万元／ a ， 按 l 2个掘进施工地点计算 ， 每 年 可创 经济 效益 3 6 7 ． 9 2万元 。 2 安全效益。 自动迈步上梁器 的研 制成功 ， 能在放炮后第一时间实现超前护顶 ， 操作方便 ， 实现 自动升 梁 ， 减轻 了职 工劳 动强 度 ， 避 免 了以往带 梁 时 的空顶 作业 ， 职 工可 在安全 的环境下 进行 施工 作业 ， 有 效保 证 了施工 人员 的安 全 。 5 结 语 液压 自动迈步式上梁器结构简单 ， 轻便灵活 ， 操 作 非 常方便 ， 在 米村 矿推 广应 用后 ， 能有 效及 时支 护 顶板 ， 减轻操作人员的劳动强度， 最大限度防止 了掘 进 工作 面 冒顶 事故 的发 生 ， 促 进 了 巷道 的安 全 高 效 掘 进 。 责任 编辑 刘欢 欢 7 9