“第三十七屆科技論文交流會”三等獎?wù)撐?
淺談曉南礦綜采工作面
安拆設(shè)備及工藝的發(fā)展與創(chuàng)新
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曉南礦 ??? 馮青林 魯連喜 趙書遠
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論文摘要： 本文主要論述曉南礦近年來本著減員提效、省工省力、安全可靠的原則，大力發(fā)展科技創(chuàng)新，對安拆工藝進行整體優(yōu)化革新。針對原有安拆工藝及設(shè)備的不足之處，通過布置集中安拆硐室、提升絞車功率，提高設(shè)備機械化程度等多方面努力，實現(xiàn)了液壓支架的整體安裝拆除工藝，提升了安拆工藝的機械化程度，減少了安拆工程的人員及材料投入，同時減輕了職工的勞動強度，降低了操作難度及危險系數(shù)，并在取得現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，對安拆工藝的未來發(fā)展進行一些設(shè)想。
關(guān)鍵詞： 安拆工藝? 集中安拆硐室 安拆機械化
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1 、曉南礦原有安拆工藝的不足之處
曉南礦1980年9月28日正式建成投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力90萬噸/年。1985年11月29日開始改擴建，1990年核定生產(chǎn)能力為150萬噸/年，現(xiàn)在核定生產(chǎn)能力為210萬噸/年。近年來，受礦井資源枯竭、地質(zhì)條件復雜化影響，綜采工作面布置規(guī)模逐漸變小、產(chǎn)量低，為保證生產(chǎn)能力，勢必增加綜采工作面回采個數(shù)，導致安拆工程數(shù)量增多、工期緊張，安拆工程的安全高效完成是保證正常生產(chǎn)接續(xù)的重要一環(huán)。自1984年投入使用綜合機械化采煤設(shè)備以后，綜采工作面的安拆工藝、設(shè)備逐步形成了整套的可行模式，但在工藝及設(shè)備上也存在諸多不足之處。
（1）采面安拆硐室布置頻繁。每個安拆工程都需布置一次安拆硐室，造成巷道施工量增大，并且現(xiàn)場地質(zhì)條件各異，并不能保證每個安拆硐室的作業(yè)環(huán)境、空間都相對良好。
（2）綜機設(shè)備調(diào)運工作量較大。由于曉南礦設(shè)備提升受罐籠尺寸限制，只能將綜機設(shè)備盡可能分解，降低單件的尺寸和重量，以占安拆最大比重的液壓支架為例，每組綜采液壓支架通常需要分解成4車，井下運輸工作量很大，同時也造成了調(diào)運危險發(fā)生的幾率提升。
（3）慢速絞車、手動葫蘆作為支架、三機等安拆的主要設(shè)備，在使用過程中風險較高。雖然在現(xiàn)場都有嚴格的管控措施，但由于慢速絞車牽引、手動葫蘆起吊操作不當引發(fā)的傷人事故也時有發(fā)生。
（4）起吊間支架分解、安裝的勞動強度大，占用人數(shù)多。原有利用手動葫蘆時的勞動強度大，風險性高，后改為液壓起吊盤后，勞動強度和風險性得到了減緩。
2 、安拆工藝、設(shè)備的革新
近年來曉南礦積極向外單位學習先進技術(shù)經(jīng)驗，自身也在深挖潛能，鼓勵創(chuàng)新，對安拆工藝進行了大量優(yōu)化改革，同時著重引進更先進的安拆設(shè)備，本著減員提效、降低成本、減輕強度、提升安全的原則，不斷完善提高安拆工藝的機械化程度，取得了良好的經(jīng)濟和安全效益。
2.1 安拆工藝革新
2.1.1 布置集中安拆硐室，實現(xiàn)整組支架長距離運輸
隨著近幾年運輸大巷和采區(qū)鐵道規(guī)格逐步加大，以往的15Kg/m的鐵道已全部淘汰，24Kg/m的鐵道正在被30Kg/m的鐵道所淘汰（主要運輸大巷和采區(qū)準備巷道已全部更換為30Kg/m的鐵道），采區(qū)輔助運輸設(shè)備能力不斷加大，以往的JD-11.4絞車已全部淘汰，JD-25絞車也在陸續(xù)淘汰，JD-40和JY(S)-75等大功率絞車已大范圍使用。因此，支架遠距離整體運輸在技術(shù)上已經(jīng)可行。
安拆硐室集中布置分為兩種情況：一種是采區(qū)主要材料上山不能提升整體支架，原因是整體支架調(diào)運單車噸位大，采區(qū)主要材料上山的提升絞車的功率不能滿足支架整體安全調(diào)運。因此，如果支架整體調(diào)運，需設(shè)置采區(qū)集中安拆硐室，安拆硐室一般布置在采區(qū)內(nèi)聯(lián)絡(luò)各采面的運輸中巷內(nèi)。如圖1。
圖1 二水平南翼西采區(qū)集中安拆硐室布置平面示意圖
另一種是采區(qū)材料上山坡度小，運輸距離相對較短，提升絞車的功率能滿足整體支架調(diào)運，將集中安拆硐室布置在水平大巷的聯(lián)絡(luò)道內(nèi)，如圖2。
圖2? 二水平南翼東采區(qū)集中安拆峒室布置示意圖
通過利用綜采支架安拆硐室集中布置，實現(xiàn)液壓支架整組調(diào)運，可以在多個工作面重復利用，減少安拆工程的資金投入，還能減少準備工作的工程量，減少調(diào)運工程量，同時加快了安拆工程的進度以及安拆工程的安全系數(shù)。
2.1.2 實現(xiàn)無坑木拆除工藝
在原有設(shè)備基礎(chǔ)上，曉南礦通過對工藝、設(shè)備的革新，首次在西三421工作面實現(xiàn)了綜采工作面機械化無坑木拆除。首先利用自制液壓拆除平臺、配合三組掩護支架、實現(xiàn)了支架、平臺的邁步自移，提高了頂板支護強度，減少三角區(qū)空頂面積，然后利用單體鉸接梁聯(lián)合支護方式支護三角區(qū)，取替圓木支護方式，實現(xiàn)了機械化拆除工藝和無坑木拆除，減輕了大量勞動強度，提高了安全系數(shù)。在借鑒西三421的成功經(jīng)驗后，在南東1415工作面實現(xiàn)了刨煤工作面的無坑木拆除。
2.2 安拆設(shè)備的引進更新
2.2.1 研發(fā)自制液壓拆除平臺
支架拆除平臺共分為三部分，分別為回撤支架部、伸縮部、起吊部，回撤支架部用于液壓支架的抽出及抹轉(zhuǎn)，伸縮部用于連接、推移起吊部，起吊部用于支架的裝車，如圖3所示。
液壓拆除平臺的工藝流程如下：
⑴ 待撤支架通過推拉缸作用自移到拆除平臺上，在拆除平臺的轉(zhuǎn)向部完成轉(zhuǎn)向；
⑵ 通過回柱絞車將支架牽引到拆除平臺的起吊部；
⑶調(diào)節(jié)拆除平臺的伸縮部，使拆除平臺的轉(zhuǎn)向部和下一個被拆除的支架對好位置，且起吊部和轉(zhuǎn)向部保持合適的距離；
⑷ 同時進行拆除平臺起吊部支架的起吊和下一組支架的拆除，起吊合適高度后，牽引平車到位，降落支架，將支架和平車固定牢固后，完成裝車。
圖3 液壓拆除平臺平面示意圖
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液壓拆除平臺與以往使用的簡易拆除平臺相比，可以實現(xiàn)支架抽出、裝車等同步進行，提升了工作效率；同時，利用液壓缸取代了慢速絞車，遠程控制進行支架撤出、抹轉(zhuǎn)等工序，具有操作簡單、安全性高、勞動強度低的優(yōu)越性。并且，使用后可將掩護支架的數(shù)量擴展到三組，對于上幫及三角區(qū)的頂板管理起到了積極作用。
2.2.2 引進液壓安裝叉車、自制加工四角道
在N1-1405工作面首次采用液壓安裝叉車，該設(shè)備可實現(xiàn)整組支架在切眼內(nèi)裝、卸，與四角道配合使用，取得了良好效果。在切眼與順槽交岔點鋪設(shè)四角道，工作面內(nèi)的液壓叉車在四角道處接車，通過絞車牽引，利用自身液壓缸實現(xiàn)了液壓支架在工作面內(nèi)裝卸、抹轉(zhuǎn)。相較以往用慢速絞車裝卸、抹轉(zhuǎn)支架工藝，操作簡單、安全性高，可節(jié)省大量工時。
2.2.3 引進液壓吊裝機安裝中部槽
2013 年9月引進的雙臂液壓吊裝機，該設(shè)備通過絞車牽引可在軌道上行走，主旋轉(zhuǎn)底座上鉸接2組起吊臂，可整體旋轉(zhuǎn)280°，單臂可旋轉(zhuǎn)60°，方便吊取不同位置的工件，工作范圍大。在N1-1405拆除工作面首次使用，該設(shè)備可同時起吊、調(diào)整重件，相較手動葫蘆的操作模式，更便捷、省力，并且遠程操作，使起吊作業(yè)的安全性得到極大提高。
2.2.4 自制加工液壓拔銷器裝置
液壓支架拆除在起吊間內(nèi)分解時需至少抽出6個橫銷，按照以往的拔銷工藝，在調(diào)正銷孔方位后，使用起重機拽出或?qū)Ｓ霉ぞ咦矒簦@種人工操作模式，勞動強度大，耗時長，成為拆除支架工程的一個瓶頸。為此，曉南礦自制加工了液壓缸拔銷器及其起吊裝置，利用拔銷器取代了人工拔銷方式，并利用液壓缸起吊裝置實現(xiàn)了拔銷器的起吊、平移，實現(xiàn)了拔銷工藝的機械化和遠程控制，增大了安全系數(shù)，減輕了勞動強度，對提升拆除工程的整體進度起到了積極作用。
3 、曉南礦安拆工藝發(fā)展的展望
曉南礦在幾年來在安拆工藝上取得長足進步的基礎(chǔ)上并未止步不前，對安拆工藝水平的提升還在積極探索、力爭完善，對安拆工藝的發(fā)展進行良好的展望。
3.1 集中安拆硐室安裝電動葫蘆取代液壓起吊盤
現(xiàn)有集中安拆硐室使用液壓起吊盤對支架進行分解組裝，液壓起吊盤在應用中發(fā)現(xiàn)一些不足之處，其中由于吊環(huán)自身重量較輕，液壓缸伸出后需要人工拉拽，比較費力；吊環(huán)與液壓缸聯(lián)接的鋼絲繩和滑輪由于磨損，如檢查不細，對于支架起吊也存在一定的危險；使用液壓閥組控制整個工藝流程，操作者必須熟練掌握方可避免發(fā)生誤操作，提升了操作的難度。為此，在借鑒其他單位的先進經(jīng)驗后，曉南礦在2018年計劃引進電動葫蘆改造成支架起吊裝置，用于支架的分解、組裝，提高支架安拆的機械化程度，減輕工人的勞動強度，并且使用遙控器進行操作，相對簡單便捷，減少了勞動強度和難度。
3.2 刨煤工作面拆除三角區(qū)增設(shè)掩護架
刨煤機工作面通常使用兩組掩護架與拆除平臺搭配，該模式下三角區(qū)沒有效支護設(shè)備，采取打設(shè)單體或圓木的方式進行維護，費時費料，對三角區(qū)的頂板維護強度也不充分。為此，曉南礦計劃將自制一套掩護支架，用于三角區(qū)的頂板維護，相對單體及圓木的方式更加可靠，同時也提升了三角區(qū)維護的機械化程度。為其他單位提供寶貴的可借鑒經(jīng)驗
4 、結(jié)語
曉南礦近年來本著減員提效、省工省力、安全可靠的原則，大力發(fā)展科技創(chuàng)新，對安拆工藝進行整體優(yōu)化革新。針對原有安拆工藝及設(shè)備的不足之處，通過布置集中安拆硐室、提升絞車功率，提高設(shè)備機械化程度等多方面努力，實現(xiàn)了液壓支架的整體安裝拆除工藝，提升了安拆工藝的機械化程度，減少了安拆工程的人員及材料投入，同時減輕了職工的勞動強度，降低了操作難度及危險系數(shù)。在取得現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，對安拆工藝的進一步發(fā)展提出設(shè)想，利用在安拆硐室布置電動葫蘆取代液壓起吊盤、在刨煤機拆除工作面三角區(qū)增設(shè)掩護支架等方案，提升安拆工藝的效率、減輕勞動強度，確保安拆工程安全高效的完成，保證曉南礦正常生產(chǎn)接續(xù)。
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作者簡介： 馮青林（1974-）， 男，工程師。1995年畢業(yè)于遼寧省阜新煤炭工業(yè)學校礦山測量專業(yè)，現(xiàn)任曉南礦掘進副礦長。聯(lián)系電話：15941050987。
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