可控调节式液压上梁器的研制与应用.pdf

总第 1 5 3期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 52 7 9 8 ． 2 0 1 2 ． 0 5 ． 0 1 2 可控调节式液压上梁器 的研制与应 用 杨 光 开滦集团 东欢坨矿业分公司， 河北 唐山0 6 4 0 0 2 摘要 分析了目前东欢坨矿业分公司架棚支护的方法， 研制了一种可控调节式液压上梁器， 解决了大断 面巷道快速掘进施工中架棚支护上梁的难题。经实践表明， 该方法具有操作性强， 安全可靠， 安装方便等 特点。实现了对煤矿大断面巷道快速安全支护 ， 确保了掘进巷道满足安全高效生产的需要。 关键词 可控调节 式液压上梁器 ； 棚式支护； 结构原理 中图分类号 T D 3 5 5 ． 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 5 ． 2 7 9 8 2 0 1 2 0 5 0 0 3 1 ． 0 1 随着矿井 向深部延伸 ， 巷道压力明显增大 ， 现有 的施工巷道已无法采取锚杆支护 ， 只能采取棚式支 护。于是该矿逐渐开始采用长距离大断面巷道掘进 和大棚子进行支护施工 ， 目的是为后期 的回采巷道 能满足正常的通风和运输要求。但是 目前该矿的架 棚支护都是采用人力扛梁的方式上梁 ， 而掘进机本 身 自带的上梁器 由于不能伸缩折叠又影响截割头截 割 ， 同时还不能调整上梁角度 ， 导致无法使用。随着 长距离大断面巷道的掘进 ， 人力上梁 的方式存在 劳 动强度大 ， 生产效率低 ， 安全危险系数高等缺点。因 此探索一种新的架棚上梁方式 ， 以增强安全系数 ， 降 低劳动强度 ， 提高生产效率 ， 成为煤矿人员面临的一 个新课题 ， 为此东欢坨矿 自行研制 了针对大断面巷 道架棚上梁的可控调节式液压上梁器。 1 上梁器的结构及工作原理 1 ． 1 上梁器的结构 可控调节式液压上梁器结构简单 ， 采用槽钢、 型 钢材料经切割 、 焊接等处理后制成。其构造主要 由 上梁座和上梁臂组成。其中上梁臂 由伸缩臂、 滑仓 和液压油缸组成 ， 伸缩臂和滑仓均为中空钢制构件 ， 伸缩臂一端与上梁座连接 ； 另一端插装在滑仓 的中 空腔体内 ， 伸缩臂的外径与滑仓的内径相配合 ， 液压 油缸 的缸体与滑仓相连接 ， 液压油缸的移动活塞与 伸缩臂相连接 ， 当液压油缸启动时， 活塞 即可带动伸 缩臂在滑仓 内移动。 上梁座 由梁座和摆座组成 ， 摆座下部 由转轴与 伸缩臂的前端相连接 ， 梁座卡装在摆座 的上面。摆 座的下部还有定位螺栓 ， 定位螺栓 的螺杆旋在伸缩 臂前端的螺孔内。这样便组成了一套完整的可控调 节式液压上梁器。其结构示意 ， 如图 1所示 。 1 ． 2工作原理 由于大断面巷道的每架棚子总重约 3 8 4 ． 2 k g ， 所 以上梁器必有一定的承载能力 ， 同时考虑到上梁 器不能影响截割头的截割断面 ， 还必须能折叠伸缩 ， 这样 ， 通过机械原理和液压系统原理研制的可控调 节式液压上梁器很好地解决了上述问题。掘进机按 要求截割出巷道断面后准备架棚支 护。架设棚梁 时 ， 先将棚梁放置于上梁座上 ， 抬起掘进机截割臂 ， 将棚梁托起至预定架设 的位置， 通过控制液压油缸 的推拉使上梁臂精调棚距 ， 然后开始完成棚梁与棚 腿之间的搭接工作。但是很多情况下 ， 掘进巷道是 上下起伏且存在一定 的棚梁角度 ， 导致梁腿无法搭 接 、 棚距不适合等情况 ， 而无法实现顺利上梁。遇到 上述问题时， 此种上梁器仅需调整棚梁的角度 ， 稍微 搬动棚梁两端 ， 使摆座绕转轴转动 ， 即可改变其与水 平面的角度， 实现棚梁与棚腿的顺利搭接 ， 从而完成 上梁的操作 。 1 一 梁座； 2 一摆座 ； 3 一定位螺栓 ； 4 一转轴 ； 5 一伸缩臂 ； 6 一滑仓 ； 7 一 液压油缸 图 1 可控调节式液压上梁器结构示意 2 可控调节式液压上梁器的使用情况 东欢坨 中央采 区 9煤层 工作 面是典 型 的“ 三 软” 煤层 ， 煤层平均厚度 3 ． 2 m， 平均倾角 2 O 。 ， 煤层 酥软 ， 呈粉末状、 光亮型物理特征， 顶板 为泥质及凝 灰质胶结 ， 岩性细腻均一， 下转第 3 3页 收稿 日期 2 0 1 2 -0 2 1 7 作者简介 杨光 1 9 8 3一 ， 男 满族 ， 辽宁抚顺人 ， 助理工程师， 从事掘进工作。 3 1 崔传柱 自制液压矿车阻车器的应用实践 第2 1卷第5期 柄改变油缸 内液压油的进油方 向， 来控制液压油缸 活塞 的伸缩。当操作换向阀的手柄时 ， 油缸 的活塞 伸出时 ， 把阻车器的闸门顶开到直角 ， 矿车安全通过 以后 ， 再操纵换向阀的手柄改变进油方向使油缸的 活塞缩 回， 阻车器的闸门在外力撤销后 ， 在折页作用 下轻松地把闸门关闭。完成 了阻车器开和关 闸门的 远程控制。 液压阻车器井下安装后 ， 进行 了试运行 ， 避免了 跑车和溜车的现象 ， 现在矿里各大区已经全部使用。 它不但减轻了工人 的劳动强度又节约人力 ， 还提高 了操作环境的安全系数 ， 有效地提高 了矿井斜巷运 输 的可靠性 。 液压阻车器虽然结构简单， 但应用效果良好， 对 于斜井坡度不大的矿井 ， 可根据现场的实际情况 ， 适 当调整阻车器门柱的角度及相关参 数 ， 从而达到经 济有效的目的。 [ 责任编辑 路方] 上接第 3 1页 结构致密 ， 性脆易碎 ， 含植物化石 ， 局 部有方解石。底板为钙质及泥质胶结， 含菱铁质结 合和方解石脉。煤 9顶和底板裂 隙发育 同时存在砂 岩裂隙水， 掘进过程中， 易通过裂隙进入掘进工作面。 3 0 9 3掘进工作面最大涌水量2 ． 1 1 m ／ m i n ， 正常涌水 量 1 ． 5 8 m ／ ra i n 。绝对瓦斯涌出量为 1 ． 4 0 m ／ ra i n 。 在 9煤层掘进施工中 ， 采用 以往人力扛梁的方 式架棚支护， 架设 1 架棚子大约 5 0 m i n ， 每班最多架 棚 6架 ， 而且时常贪晚， 同时人员劳动强度 大， 危险 系数高 ， 人力上梁时很容易造成磕手碰脚等人身伤 害事故。在使用新研 制的可控调节 式液压上梁 器 后 ， 在 同样的 9煤层 3 0 9 3掘进工作面施工 中， 劳动 生产效率提高到架设 1 架棚子约 2 0 ra i n ， 每班最少 架棚 1 2架 ， 是人力扛梁架棚方式效率的 2倍 以上 。 同时极大地减轻了员工 的劳动强度 ， 提高 了生产效 率 ， 保证安全生产 ， 大断面巷道使作业环境得到明显 改善 。目前 ， 该上梁器已大力推广 ， 该矿的 3个掘进 区， 6个掘进工作面全部迎头广泛使用 ， 效果显著 。 3 可控调节式液压上梁器优缺点 可控调节式液压上梁器在该矿投入 使用以来 ， 经过反复应用 ， 总结 出该上梁器存在以下优 、 缺点。 1 优点 ①此种上梁器体积小 、 重量轻 ， 便于 安拆和修理 ， 配件简单 ， 容易更换 ； ②可广泛地应用 于大断面巷道架棚支护 ； ③由于里面有液压伸缩缸 ， 操作起来灵活简便， 收放自如， 可操控性强； ④取代 了以往前使用的探梁 ； ⑤代替人力扛梁 的作业方式， 大大减轻 了员工劳动强度； ⑥提高劳动生产效率 ， 节 省人力成本支出 ； ⑦提供安全保证 ， 降低危险系数 ， 杜绝人力扛梁存在的不安全因素。 2 缺点 此种上梁器不适合小断面架棚支护 ， 如巷道高度小于 2 m的架棚巷道 内。 4 效益分析 4 ． 1 经济效益 以该矿 3 0 9 3掘进工作面为例 ， 使用可控调节式 液压上梁器前后的效果对照 ， 如表 1所示 。 表 1 支护方式数据对照 霍 旁 萎棚 距 月 用 工 月 进 尺帮 蒋 根据表 中数据可以得出 1 节省用工投入。每月节省用工 1 2 0人， 每工 每天 2 6 0元 ， 则总共在用工工资方面节省约 4 8万元。 2 增加掘进进尺。由于每月多进尺 2 8 8 m， 则节省 7 ． 6 5个月后多增加的进尺 为 2 8 8 m X 7 ． 6 5 个月 2 2 0 3 m。 3 提前完成生产任务 。提前 7 ． 6 5个月完成 生产任务 ， 为安装 和回采提供了近 8个月的准备 时 间， 对全矿的衔接生产起了重大作用。 4 ． 2 社会效益 1 可控调节式液压上梁器的成功研制 以及在 东欢坨煤矿 的大力推广使用后 ， 极大地改善了作业 人员的劳动强度 ， 降低 了上梁操作的危险系数。 2 提高了劳动生产效率 ， 和过去人力上梁 的 效率相比， 提高生产效率 1 倍 以上。 5 结语 开滦集 团公司东欢坨煤矿从早期人力扛梁的架 棚支护方式 ， 逐渐发展 到现在的可控调节式液压上 梁器上梁支护， 在提高了劳动生产效率的同时， 降低 了员工 的劳动强度 ， 提高了员工操作 的安全系数 ， 特 别是可控调节式液压上 梁器在东欢坨煤矿 3 0 9 3掘 进工作面的成功使用 ， 创新 了掘进工作面上梁支护 方法 ， 并取代以往的临时前探梁支护， 避免人员进入 迎头空顶区域上梁的危险， 为煤矿安全、 快速和高效 生产提供了有力保证 ， 推动了东欢坨煤矿上梁方法 的改革 ， 产生了巨大的经济效益和社会效益。 [ 责任编辑 路方] 3 3 M m m “ 人 人 犍 人 人 6 眩 力梁 器梁 人扛 机上 酢 面