The Examination of Heavy Equipment assembly and migration underground

Hongbin Xuan

(Jinhuagong Mine,Datong Coal Mine Group, Datong Shanxi province 037016)

Abstrack: Trough design the new assembly Chamber of Large-scale hydraulic,design the new heavy equipment overturned faceilities, improve technology, to achieve rapid separation downhole assembly of large equipment,and quickly retreat in the face turned on the mine flatbed transport,mine achieved the rapid assembly of large equipment,transport.

Key words: hydraulic support  assembly  chamber

1.   前言

   随着煤矿开采技术的不断发展，综采工作面单产产量不断攀升，综采设备不断在向大功率、高强度，长寿命发展。液压支架作为综采工作面顶板安全防护的主要装备也已经由轻型迈向了重型。由于设备重量的不断增加，给煤矿井下的运输移动提出了新的课题，即如何将大吨位的井下设备实现快速分解、组装，如何缩短设备搬家停留时间，提高设备在岗时间，实现安全高效生产，为此，以目前同煤集团的生产矿井在这方面的技术研究为例，探讨重型设备井下快速组装运移。

2.   重型设备井下分解、组装、运移概况

   以同煤集团大采高工作面使用的ZZ9900/29.5/50支撑掩护式液压支架为例。该支架由北京煤矿机械厂生产，支架高度最高5000mm，最低2950mm，宽度1670-1840mm，长度8950mm，支架重量30吨。由于矿井巷道历史设计原因，根本无法满足这种大体积，大重量支架的运输，只能先对支架解体后运输，然后再对支架进行重新组装。传统的组装方式是在组装硐室上方使用11#工字钢用U型卡连接，锚索锚固吊装梁，在吊装梁上打吊装孔，来起吊液压支架。由于该液压支架顶梁重量大，需吊装梁的承受力大，打吊装孔的数量多。况且支架高度又比较高，工人组装的难度大，工作环境安全系数低。如果只组装少数几个支架用传统方法完全可以完成，但是对于成批量上百个支架组装，用传统方法就会暴露出许多缺点，1、由于锚索梁受拉疲劳，锚固力下降而使得组装时，工人的安全系数大幅降低；2、尽管工人劳动强度大，但是效率却很低；3、极易对支架部件造成损坏。因此，必须改进落后的不适应生产的传统工艺，重新设计新的能适应重型设备拆装的辅助设施，适应先进的煤矿开采形势。另外，为提高效率，支架搬家时考虑整架运输，但外形尺寸大对运输巷道的高度，宽度有很高的要求，按照现有的巷道，只能对支架进行翻倒，躺着装车。而立装支架重心高，在运输过程中重心不稳，不好运输。

    

3.   重型设备快速组装可行性分析

   以北京煤矿机械厂生产的ZZ9900/29.5/50支撑掩护式液压支架在井下快速组装为例，分析构件的最大尺寸和结构尺寸，重新设计支架组装硐室，长度17000mm，高度6000mm，分为A硐室、B硐室。

   

   A硐室

   A硐室高度4500mm，长度3500mm，组装支架立柱，吊装梁采用纵向11＃工字钢与横向11＃工字钢焊接，中间用“U”螺栓固定在一起，吊装梁用长4000mm锚索与顶板固定。

   
   

   B硐室

   B硐室高6000mm,长10000mm设计起吊装置起吊支架顶梁，对支架进行整体组装。并有站人平台，便于工人能在高处作业。另外设计重型设备的翻转装置，称为龙门吊，使支架能安全翻转装车。

   将支架拆装后，分别用平板车装运。1#平板车装支架底座及后连杆。2#平板车装支架立柱。3#平板车装支架顶梁。支架的组装，在平板车上进行，工人不需移动支架的部件，只移动平板车即可。

   4  重型支架快速组装原理及工艺流程

   （1）将1#、2#、3#平板车依次进入A、B硐室。

   （2）用滑轮a将立柱从2#平板车起吊到1#平板车位置处，并用4个3吨导链将立柱稳入底座柱窝里。

1. 用起吊装置将支架组合顶梁整体吊起到距离轨道面4m处，并用2个3吨导链吊起护帮板，在顶梁上挂1个1吨导链将前连杆吊起，组合。顶梁整体吊起后要使之平衡。

2. 将1#、2#、3#平板车向进入的反方向退出，使装底座的1#平板车处在原来3#平板车位置处，将支架整体联接组装，组装后拉到卸车台处。卸车后将支架运入工作面中。

            支架翻转装置（如图所示），起先，设计在顶板打几组锚索圆盘，而锚索圆盘存在安全隐患，最后优化设计成一组龙门架。根据支架的高度、宽度、起吊点及实现空中翻转的要求，设计龙门架的高度为5800mm，宽度为4500mm的整体刚性结构，又根据支架的重量，采用30#工字钢并验证计算，其本身由两根柱腿和一根横梁组成。使用时稳装于巷道两侧并用高强度螺栓连接紧固。

   支架翻转时，工艺流程如下：

   （1）将支架平拉至龙门中心位置。

   （2）用长锚链固定支架两底座，并将两吊钩分别钩住两侧锚链中心。

   （3）两侧绞车同时启动先将液压支架平吊距离底板300mm高度，然后两吊钩配合作业，一个起吊，另一个下放，直至将支架横倒。

   （4）推入平板车进入液压支架下方，慢松绞车绳将液压支架放到平板车上固定。

   5  设计时对梁的强度计算：

   以和11#工字钢相近的型钢为例，按照3米长计算，最大弯矩临界值为：

       

   式中M_{max------------------------------------------}最大弯矩

          C_{--------------------------------------------------}临界应力

          L_{--------------------------------------------------}型钢的长度，3米

          E---------------------------------弹性模量

        I_{y------------------------------------------------}惯性距

          G---------------------------------切变弹性模量

        J----------------------------------扭转级惯性矩，

    

   

        式中  C-------------------------临界应力系数

   C₁------------------------系数

              μ------------------------长度系数0.5

   C₂------------------------系数

   ------------------扇性惯性矩，对工字板梁

   ，

   式中h-------------------------型钢高度12.6

   对型钢查表J—扭转级惯性矩，

   其中型钢=1.2

        式中b-----------------型钢腿宽7.4cm

            d----------------- 腰厚0.5cm

            t_{f------------------------------}平均腿厚0.84cm

   查表可知c₁=1.07，c₂=0.42,=0.5,, 

   ,h=12.6cm,L=300cm,b=7.4cm,t=0.5cm,t_f=0.84cm

   把数据代入前面公式，可得

   ==1865.43

   ==4.14

   式中b--------------------------型钢腿宽

       t_{f-----------------------------------------}平均腿厚

          h---------------------------型钢高度

        d----------------------------腰厚

   所以=

   

   =6.365

   =

   

   式中 p-----------------载荷

        L----------------型钢长度

   

   可知：P=514000N=52500Kg=52.5吨

   因其最大件重量17吨，组装峒室满足。

   龙门吊的钢梁采用20#工字钢，其强度远远大于支架重量（30吨），翻转工艺满足。

1. 实用性和效益

   组装峒室及设备翻转装置（龙门吊）设计直观，简单易懂，工人作业安全程度高，同时，对组装工艺流程科学设计，大大缩短了设备组装、装车时间，降低了工人劳动强度，紧贴煤矿生产实际，与现代化的煤矿生产接轨运行，使综采工作面的搬家时间提前了10天左右，创造了可观的经济效益。安全管理同时有了质的改观，近几年已经在同煤集团许多矿井推广应用，实践证明这一成果的科学性和其实用性所带来的经济效益和社会效益都十分显著。

   作者简介：宣宏斌，男，山西朔州人，中共党员，1987年毕业于山西矿院，高级工程师，现任同煤集团晋华宫矿矿长。