机械手在支架撤除工艺中的革新应用

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楼主 2020-01-20 21:50:11
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  3. 本成果获中煤集团2016年“五小”竞赛优秀项目成果二等奖。

  4. 本成果获中煤大屯公司职工技术创新成果特等奖。

 

一、设想解决的问题和预期效果

(一)设想解决的问题

采煤工作面回采结束后,拆除支架是耗时最长、危险系数最大的工程。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、增加施工人员受伤几率,更严重会直接增加工作面自燃几率,发生瓦斯爆炸等事故,直接威胁职工生命。

(二)预期效果

为解决此问题,大屯公司孔庄煤2014年开始与国内采煤工作面安装与撤除设备制造单位合作,研究适合孔庄矿地质条件的大倾角采煤设备撤除工艺技术。该技术在提高工作面回收过程中的自动化程度、降低职工劳动强度,提高安全系数,加快回收速度,降低工作面自燃几率,避免发生瓦斯爆炸等事故,起到积极作用。

二、使用的技术原理和方法

只需一次安装,使用时操作操纵阀柄,操作方便灵活;牵引力大,直接一次抽出液压支架,效率高,减少了工人劳动强度;利用煤矿采掘工作面使用的乳化液作为动力源,减少使用绞车次数,提高安全系数;掩护支架向前移动的过程中,实现机械手的自移。

从工作面以及液压支架外形构造研究出发,确定参数,与南京石诚井巷装备有限责任公司合作研究选择适合我矿复杂地质条件的采煤工作面液压支架撤出装置。通过与传统掩护支架支护顶板距离分析数据,提出为加大控制顶板稳定度,直接增大控制顶板距离,由传统的2台掩护支架增加至3台掩护支架。为解决防止因工作面倾角过大造成的撤除工作面支架过程中可能存在的支架歪倒问题,提出在回收支架过程中打开掩护支架护帮板,并且在工作面上安装一台防倒用的回柱绞车。

三、成果创新点

由原来的2台掩护支架增加为3台掩护支架,直接增大控制顶板距离,有效的控制了顶板。

整个工作面上不再使用铁滑车,与传统会收工艺对比直接减少三角受力区域一处,有效减少了劳动强度、提高了安全系数。

与传统回收工艺相对比每班减少用工4人次,每班支护工减少工作量1/3。

每回收一台支架直接节省4根2米长半圆木(原用于控制2台掩护支架中间顶板),每回收10台支架约节省用于控制老塘顶板塘材20棵。

将3台掩护支架固定为整体并使用液压源作为动力源,迁移时不再使用绞车实现了掩护支架自移。

减少待收支架等待上口绞车钩头时间,每架可节省摘挂钩头时间约20分钟即每班可节省时间2小时。

采用液压动力,操作简单、机械运动速度慢,调向过程速度及受力稳定,减少连接件损坏几率。

减少使用绞车次数,降低了绞车及钢丝绳负荷、有效降低了绞车几钢丝绳损坏率。

四、应用情况及推广情况

BJC-30型液压支架撤除机械手在孔庄煤矿8201工作面、7103工作面、8107工作面、7435工作面推广使用,取得了较好的效果。在使用机械手撤除支架过程中,发挥出了“稳定”的特点,在工作面上不论从设备运转还是人员站位、施工等方面不再混乱,处处体现紧张有紊、忙而不乱。机械手的使用,在安全上起到了一定的效果,主要取代了钢丝绳、绞车和滑轮牵引支架调头的作用,人员远距离操作机械手,如出现支架歪倒等问题,也涉及不到人身安全。在4个工作面支架回收过程中,工作面不再需要安装调向回柱绞车,主牵引回柱绞车受力小,钢丝绳均未出现断绳现象,杜绝设备和人身安全事故。

该项目具有较好的推广价值,尤其是对工作面回收新工艺研究在大屯矿区属于首次,提高了综采工作面的回收技术水平,为大屯矿区安全拆除工作积累了宝贵经验。

 

五、经济与社会效益测算

使用支架撤除机械手,工作面抽架不再使用调向回柱绞车,消除了回柱绞车在抽架过程中勒钢丝绳易断绳伤人隐患,条件好时,可取消工作面上的调向绞车,从根本上实现了本质安全。

支架撤除机械手与待撤支架连接后,一次性的将支架抽出、调正,改变了以往频繁拖绳调架的抽架模式,从开始连接抽架链子,到支架被抽出、调正,仅仅用使10分钟左右,抽架速度比以往缩短了二十分钟以上。

机械手在抽支架过程中,用下面3台掩护架的护帮板进行支架的防倒支撑,确保支架100%不会歪倒,老方式回收抽支架时,主要靠钢丝绳牵引,如果绞车、钢丝绳及连接处等稍有问题,支架必倒无疑,将会推跨支护及伤及人身设备安全,

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,每班仅仅能回收2-3台支架,使用支架回撤机械手以后,平均每班回收液压支架4-6台,工作效率提高一倍。对于工作面的防火工作赢得了时间,可以节约大量的防灭火工作和节约防灭火投入,每年大约节约材料费用200多万元,保证了矿井系统安全。

因掩护架增多,每撤一台支架至少减少6颗单体、2颗半圆木的挪移支护工作量;机械手可以自移和自牵支架,至少省2个工;例如8201工作面回收104支架,少支护近500次单体,节省半圆木300棵,省工近300个,提高工效。

最主要的安全方面,更是避免钢丝绳断绳及滑轮三角区带来的较大隐患,工人在使用了此机械手后,很感慨,认为迎头干活顺序得当井井有条,不会因为绞车起动或钢丝强的受力而到处躲闪,更不用担心断绳伤人的事情,增强了工作的自信心。

孔庄煤矿的矿井地质条件比较复杂,坡度较大,如果在公司其它矿井使用,将更能体现出其使用价值,特别是在安全成本上。

 

六、图纸和图片

      图 1  BJC-30型液压支架撤除机械手外形图

图 2 操作示意图

 

图 3 设备结构图

 

七、成果应用推广范围

已在大屯公司孔庄煤矿8107和8201综采工作面、7103综采工作面、7435综放工作面成功使用,并回收不同型号支架412台,使用效果很好。国家其他煤矿企业和大屯公司各矿在7103和7435综放工作面回收过程中参观学习,参加人员均给予了肯定。适用于煤矿大倾角工作面支架拆除应用,值得全国范围内大力推广。

创新成员简介


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