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煤矿井下液压支架的运输分析

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  摘 要:综采技术从20世纪末就已经得到了更加广泛的应用,而在综采技术中,液压支架等成套设备是其核心保障。由于制造业的不断发展,加大了煤矿采掘设备性能与技术的开发,在现代化矿井中,液压支架等大型采掘设备的应用不断增多。在很大程度上,大型先进采掘设备的应用大大提升了煤炭企业生产效率,但因为大型液压支架等设备体积及重量都非常大,无法在地面组装后直接下井。
  关键词:液压支架;运输;安装
  1 井下液压支架的运输现状分析
  1.1 卡轨车
  卡轨车的牵引动力来自钢丝绳或防爆柴油机车,主要依靠铺设于巷道底板的工字钢轨道承受运输载荷,因此对巷道底板的硬度有较高要求,对于松软底板必须硬化处理。卡轨车不仅具有承载能力大、爬坡能力强、运行速度快等优点,而且在速度失控时能自动紧急制动并停车,具有较好的安全性能,因而在井工矿井辅助运输环节广泛使用。但由钢丝绳牵引的卡轨车只能沿固定线路运输,当运输线路有多条巷道分支时,需经车场转载,增加运输环节劳动力消耗,降低设备利用率和整体运输效率。目前,卡轨车在矿压显现较弱的浅埋煤层巷道辅助运输中使用比较多。
  1.2 单轨吊
  根据牵引动力划分,实际应用的单轨吊包括钢丝绳单轨吊、柴油机单轨吊或蓄电池单轨吊,其中柴油机单轨吊因为具有体积小、机动灵活、适应性强且不怕水等优点而在煤矿井下使用最多。单轨吊不受巷道底板情况限制,可从井底车场直达运输至采掘工作面,通过道岔十分方便,在斜井开拓布置矿井可直接从地面一次性运输至采掘地点。
  1.3 无轨胶轮车
  无轨胶轮车是目前最先进的辅助运输方式,可担负运送人员、材料及工作面搬家倒面等任务,具有装卸方便、操作简单、运输速度快及机动灵活等优点。但无轨胶轮车自身尺寸及重量大,对巷道断面积大小及底板硬度有较高要求,巷道底板需用混凝土硬化达到硬度系数f>4,巷道转弯处的半径最小要求7~10m,加之排放尾气污染井下风流等缺陷,限制了无轨胶轮车的推广。
  2 井下液压支架运输环境分析
  2.1 罐笼
  我国多数矿井回采的煤层埋藏深度较大,采用立井开拓方式,罐笼是井工矿井提升系统中的重要设备,在连接地面和地下开采水平时发挥出承上启下的关键作用。根据不同的分类指标,罐笼可被划分为多种类型。按层数可分为单层和多层罐笼,按一层能够放置矿车的数量可分为1车和2车罐笼,按提升钢丝绳的数量可分为单绳和多绳罐笼,按能够承载的最大重量可分为1t、1.5t和3t罐笼。
  2.2 巷道
  巷道是井工矿井运料、行人、通风等形成生产系统必备的地下工程,根据功能、服务年限等把巷道划分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道,不同类型巷道对断面形状和大小要求不同。井下运输设备及材料会受到巷道形状及尺寸的影响和制约,目前煤矿井下设计使用的巷道断面形状包括拱型、圆型、梯形、马蹄型、矩型等。巷道所在岩层的物理力学性质、围岩环境、服务年限、用途及支护方式是影响巷道断面形状设计的主要因素。
  3 井下液压支架解体运输及注意问题分析
  3.1 液压支架解体单元的划分
  某矿核定生产能力180万t/年,立井单水平盘区开拓,综放工作面配置ZY18000/30/65D型液压支架。综合考虑罐笼尺寸和巷道等实际运输环境,分析确定液压支架解体后的运输单元尺寸长×宽×高应小于5000mm×2000mm× 2700mm;根据立井罐笼的单次提升能力极限,确定解体支架部件和平板车上罐笼运输的净重应小于26t。根据上述尺寸和提升能力要求,把ZY18000/30/65D型液压支架解体分为四个部件。其中底座是第一部件,解体后长×宽×高=4422mm×2000mm×1468mm,重量为15.4t;顶梁为第二部件,解体后长×宽×高=4860mm×2000mm× 900mm,质量为19.5t;两个立柱为第三部件,各方向尺寸均不能超出最大范围,总质量为3.67t×2=7.34t;掩护梁和前后连杆为第四单元,总质量为22.6t。为了提高运输效率,降低运输成本,将ZY18000/30/65D液压支架解体后,应根据实际情况合理配置装车顺序。为了提高支架拆卸和组装效率,应根据组装顺序确定各单元的运输顺序,将解体后的部件分为三个运输单元。
  3.2 运输时需注意的问题
  3.2.1 运输姿态
  为了保持运输过程中各部件的稳定性,装车时各部件都应安装最合理稳定的姿态放置。
  3.2.2 轨道条件
  由沉积岩的形成过程可知,埋藏于地下的岩层厚度及起伏角度多变,布置于岩层内的巷道不可能是理想的平直状态,可能存在一定的起伏變化等不利于运输的环境因素。当巷道坡度变化较急时,运输平板车可能会因为长度较大而碰触到巷道底板上的某些凸起点;当巷道底板倾斜角度较大时,由于运输部件重量大、重心高,轻微撞击也可能引发翻车事故。因此,在运输前应对行车经过的巷道情况进行仔细检查,发现不利巷道条件时及时整修。
  3.2.3 巷道高度
  该矿井下运输巷道的最小顶底板净高度为2.7m,制约装载支架部件的平板车最大高度不能超过2.7m。
  综上所述,对于煤矿井下的辅助运输,应综合考虑运输条件和环境,运输前必须明确车辆能否满足载重及尺寸要求,巷道是否存在急弯陡坡等不利因素。只有根据设备拆卸安装要求和矿井运输条件确定适合的运输方式,才能实现井下采掘生产设备的快速安全运输与安装。
  参考文献:
  [1]张复宝.大型液压支架井下搬运和快速拆装工艺与装备的研究[D].西安:西安科技大学,2013.
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