煤矿综采液压支架组装行车的设计与运用

摘 要：随着煤炭开采大型机械化程度的提高，在井下进行大型设备的运输和安装因环境和设备的限制导致效率低下，安全系数低等问题。本文目的是设计一种井下吊装设备来解决这个问题。

关键词：综采液压支架；液压；吊装

中图分类号：V245.1文献标识码： A 文章编号：

一、综采液压支架组装现状

随着煤炭开采技术的发展，综采设备的使用量越来越多，重量也越来越大。而综采设备，在煤矿井下安装时，由于复杂的地质条件和狭小的空间，以及对防爆技术要求又高，综采设备的组装就有一定的难度。现今设备的起吊安装，基本上还是以风动葫芦和人工为主。如何快速、安全的组装综采设备，就成为一个急需解决和探索的课题。

而采用风动葫芦进行组装综采设备必须将综采设备重心和风动葫芦的梁的中心保持在同一点上进行起吊，这样才能顺利安装，否则会出现阻力和安装位置不对应的情况，然后再作人工调整。这种安装方式效率低下，反复起吊次数多，大量需要人力辅助，安全性也低。

二、改进措施

井下设备组装、拆除的基本要求：①能够拆散组装，而且单件要小，便于运输。②电器类必须采用防爆设备。③操作简单易行。④构造简单，方便维修。

本论文以能拆装ZY4800-19/40综采支架进行设计，ZY4800-19/40总重量约为17t,宽度1.5m，高度1.9m，分解后支架底座为4.2t,支架顶梁为5t。进行上下设备的罐笼高度2400mm，长度4000mm。

根据以上参数，本综采支架组装行车设计吊重量最大10t，最大起吊高度：3100mm，最大行程6210mm。能进行万向调节，方便组装、运输，能防爆，小巧的综采支架组装设备。

根据这些条件，本设计参照地面行车的运行机构（如图1），这种机构运行方式是下跑车做前后运动，上跑车做左右移动和上下起吊运动，这种机构运行方式可以使起吊物在起吊范围内万向调节，而且调节范围大。

为了使设备能入井，并且易于组装，我们将行车分成上跑车、下跑车、轨道，上跑车进行起吊，下跑车承载上跑车并拉动上跑车左右运行，把轨道焊接在工字钢上，站柱可以连接在底盘或混凝土基础，通过框架上的滑轮组拉动下跑车前后运行，框架分解成不超过罐笼尺寸的零件全部采用螺栓缝合，并且进行编号，方便工人组装。

本设备的动力设计否定了电动，因为电动设备一般包括电机，减速箱和配电盘。电动设备的防爆要求高，设备复杂，体积较大，高度占用空间，不符合我们的设计要求。经过考虑最后决定使用液压油缸推动滑轮组牵引钢丝绳为动力。动力的传输和动力的方向采用钢丝绳和滑轮进行调节，这种机构的好处就是高度空间占用的少，动力完全能达到要求，而且液压有锁定性，不需要通过其他设备进行锁定，构造简单，易于维修。

上跑车作为起吊功能采用1根油缸推动两个滑轮的滑轮组，来完成起吊运动。液压油缸推动两个滑轮带动四根绳伸长1m就可以使总绳路缩短1×4=4m（见图2所示），从而达到起吊重物的目的，当空载放下吊钩的时候，只需要缩回油缸，吊具和绳的自身重量就能拉动绳路运行。这样就可以根据起吊高度来确定用多长的液压油缸。这种结构原理可以看成如下图3所示，下方动滑车吊挂的负载为W，从这动滑车引出的绳索段数目为4，所以输入力为W/4，机械利益为4。

根据上面原理可计算所需油缸：

起吊液压油缸的推力为W=10t×4=40t

液压油缸的推力(F)和缸径(d)的关系为：

油缸活塞柱伸长度：h=起吊高度/绳路=s/n=3.1/4=0.775m

上跑车的左右移动需要通过下跑车上的油缸推动或拉动滑轮组来实现（如图4）。当油缸伸出时推动滑轮组向右移动，左侧滑轮组与改向滑轮之间的距离增大，左侧的牵引上跑车的钢丝绳缩短，右侧的滑轮组与改向滑轮之间的距离减小，右侧牵引上跑车的钢丝绳伸长，于是上跑车便向左移动。当油缸缩回时拉动滑轮组向左移动，左侧滑轮组与改向滑轮之间的距离减小，左侧的牵引上跑车的钢丝绳伸长，右侧的滑轮组与改向滑轮之间的距离增大，右侧牵引上跑车的钢丝绳缩短，于是上跑车便向右移动。此原理与上跑车起吊滑轮组相同，只是上跑车油缸缩回时可以通过吊具重量和钢丝绳自重来拉动绳路，而拉动上跑车的滑轮组就需要另增加一组反向滑轮组来达到拉动钢丝绳的目的。由于上跑车的行程距离较短，所以只需要2个并排的滑轮组便可以完成。但是下跑车的移动行程较长，可以采用增加并排的滑轮来完成下跑车的运行。

设备加工完成先在地面进行试车后下井工作，初期使用每班拆装综采支架3套，是风动葫芦拆装速度的3倍，大大节约了设备的拆装时间。该设备操作简单，一个人就可以通过三个液压片阀进行操作，第一个片阀操作安装在架高轨道架上的下跑车牵引油缸推动或拉动滑轮组通过钢丝绳牵引下跑车前后移动，第二个片阀操作安装在下跑车上的上跑车牵引油缸推动或拉动滑轮组通过钢丝绳牵引上跑车左右移动，第三个片阀操作安装在上跑车上的起吊油缸推动或拉动滑轮组通过钢丝绳牵引进行上下重物的起吊。将重物起吊到预定位置后工人进行安装，这样就降低工人的劳动强度，提高了安全。

三、实施效果

1)经济效益。自制综采支架组装行车，安装拆除设备的速度提高，节省了一定量的时间与人工费用，使安装、拆除工作快速完成，保障了生产的接替，不至于影响生产。正常情况下以某一综采面需要组装、分解120台综采液压支架为例：

①节省人工费。三个班（每班8人，每人每天150元）使用风动葫芦组装、分解：120台÷1台/班÷3班×2（组装、分解）=80天；三个班（每班8人）使用综采支架液压组装行车组装、分解：120台÷3台/班÷3班×2（组装、分解）=26.7天

节约人工成本：（80-26.7）天×3班×8人×150元/人=191880元

显然，每一个综采面人工可节约人工费约19.2万元。

②安装拆除时间节约：80天-26.7天=53.3天，即每一个综采面安装拆除时间共节约53.3天/24人。一个矿以每年上4个以上综采面来算的话，一年所有综采面节约人工76.8万元以上，共节约时间213.2天/24人。

2）安全效益。由于安装、拆除大型的综采设备有了液压组装行车，安装、拆除条件比以前大大改善，有效保障了施工过程中的安全。与以前相比，安装、拆除设备过程中出现的安全事故减少为零。可见其安全效益是非常显著的。