沈品品

（兖煤矿业工程有限公司，山东 济宁 273500）

采煤工作面回采结束后，液压支架撤除是耗时长、危险系数最大的工程。液压支架回收速度过慢会直接影响封面时间，增加施工人员劳动强度和受伤几率，更严重会直接增加工作面自然发火几率，发生瓦斯爆炸等安全事故，给煤矿造成重大的经济损失和人员伤亡。近年来随着鲍店煤矿采掘机械化程度的提高，对综采工作面接续时间的要求越来越短。从鲍店煤矿的实践来看，其井下综采工作面设备搬移时间过长严重影响其开采效率。鲍店煤矿以往液压支架拆除过程如下：采用液压单体配合绞车牵引转向，需要多人在待拆除支架附近手工操作，工序复杂，安全威胁大。施工过程中，多次发生过断绳、脱钩等安全事故。因撤除时间过长，工作面采空区发生过遗煤自燃安全事故。为解决这类安全问题，鲍店煤矿从2017年开始与南京石诚井巷装备公司合作，研发一种可以应用于液压支架撤除的机械手，该设备是理想的液压支架撤除专用设备，同时还可以解决支架抽出和调向的问题[1-5]。

1 项目概况

兖矿集团鲍店煤矿是我国自行设计施工的大型现代化矿井，核定年生产能力640万t/a，采掘机械化程度达到100%。6311-2工作面位于六采区南部，是六采区3煤层第十二个区段二分层工作面。工作面煤层标高-396～ -445 m，工作面长度201～217.5 m，走向长度1300～1322 m，工作面最小净高为2.3 m。6311-2工作面共有102架ZY6800/19.5/40型液压支架需要撤除，架重22.8 t，支撑高度1.95～4 m。

2 新型液压支架撤除机械手的设计

2.1 结构分析

基于以上问题，设计一种用于液压支架撤除使用的机械手，其结构如图1所示。该机械手主要由摆臂、回转座、基座、回转千斤顶、提升千斤、顶横梁等部件构成，动力源采用原有乳化液泵站。在进行撤架作业时，该机械手利用油缸完成摆臂转向，等摆臂转向至待撤支架一侧后，摆臂前端通过链条与支架连接，将支架下降，控制手柄将摆臂向煤壁一侧摆动，牵引待撤支架抽出并调向，到达预定位置后，采用绞车将已撤出支架拖运装车。

图1 新型液压支架撤除机械手结构示意图

该装置将三（四）个掩护支架连为一体，利用支架自身拉移机构实现掩护架顺序自移，工作面内实现了多组工序作业，加快了工作面回撤速度。

2.2 工艺流程

2.2.1 拉移掩护架过程

（1）将掩护支架前梁上方使用工字钢加强支护，并在工字钢靠老空侧一端支设单体支柱。

（2）推出推移横梁，首先拉移靠老空侧掩护支架，并将另外两（三）组掩护的掩护架拉移千斤顶完全推出，闭锁，防止拉移靠老空侧掩护架时，推移横梁后退。

（3）降靠老空侧掩护架，使之脱离支护受力状态，然后操作掩护支架通过自拉自的方式将其拉到位，升实。

（4）然后再拉移中间掩护支架，最后拉移靠面侧掩护支架，完成一个循环过程。连续拉移两个循环，使掩护支架前梁到待撤支架侧护板间距在200～300 mm之间。

2.2.2 拉移待撤支架

（1）伸出待撤支架推移连杆，将待撤支架推移连杆与机械手相连，操作待撤支架拉移机构，将待撤支架向前拉移800 mm左右。

（2）伸出待撤支架推移连杆，同时操作机械手旋转调节千斤顶。再次操作待撤支架拉移机构，将待撤支架向前拉移800 mm左右。

（3）解开待撤支架与机械手之间连接，使用回柱绞车将支架实现最后转向，并将待撤支架拉出调整拖运装车。

3 效果分析

应用新型液压支架撤除机械手及其配套工艺后，6311-2工作面液压支架设备的撤除工作非常顺利，撤除效率大大提高，为企业创造了较好的安全经济效益。主要如下：

（1）作业安全性高。在综采工作面进行液压支架撤除时，利用原乳化液泵站作为动力源，安全性提高；撤架全过程通过手柄进行远程遥控进行，有效消除以往钢丝绳拉断伤人等安全隐患。

（ 2）提升工作效率。以往撤除一架需用时60～80 min，该新型液压支架撤除机械手使用后，减少待收支架等待上绞车钩头时间，每架可节省摘挂钩头时间约20 min，即每班可节省时间2 h，该作业的平均撤除效率提高65%左右，有效提高撤架效率。

（ 3）减轻工人劳动强度。整个工作面上不再使用铁滑车，有效减小了劳动强度；另外作业人员无需进行拉绳、摘挂滑车、倒换钩头等操作，大大减轻工人劳动强度。

（4） 工作面撤除速度大幅度提高。以往工作面撤除液压支架在顶板压力比较大，支护强度难时，回收效率低。新型液压支架回撤机械手应用后每班回收液压支架达4～6台，工作效率大幅度提高。因掩护架增多，撤除时单体、半圆木挪移支护工作量减少；机械手可以自移和自牵支架，可减少工时；工作面少支护近500次单体，节省半圆木300棵，省工近300个，提高工效。

4 总结

针对煤矿综采工作面液压支架的撤除设计了一种新型快速撤除机械手，掩护支架配合机械手快速撤出支架工艺解决了以往绞车牵引和单体协同操作的危险性，有效提高工作速度，缩短撤出工期，减少了自然发火的威胁，节约了工作面撤除生产成本。该工艺利用掩护式液压支架作为支撑点，机械手利用液压作为动力，机械手结构简单，安装容易，工作面具备动力源，掩护支架即工作面液压支架。该设备在鲍店煤矿6311-2工作面进行了实践应用，效果理想。该设备具有很好的应用推广前景。