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接连六天,我的工作都是清理遗炭。我每天请求师傅们教我操作液压支架的技术,师傅们总是说:“不慌,操作支架简单得很,你先学会清理遗炭吧!”
师傅们终于肯教我操作液压支架了,我感到高兴,甚至有点兴奋。我学习很认真,只一个班的时间,就学会了基本操作技能。当然,这不能说明我已经能操作液压支架了,因为,工作面的地质条件随生产进度而随时可能出现新的情况,顶板压力也随着生产进度而随时变化,这就影响液压支架操作的难易程度。只有在任何条件下都能操作支架的人,才算是能操作,也就是熟练工人了。要想达到这一步,还有较长的路要走。
操作液压支架,叫做“移架子”。因为支架在前进的过程中不能连续,每次只能挪移一个步距,长为0.6米。
液压支架的作用是,当煤层的煤被采走后就会出现一个空间,为了不使空间里原煤层顶上的岩石(叫做顶板)冒落,影响人员的行动和机器的运转,就使用液压支架来支撑顶板,从而保证正常生产。
该液压支架是英国道梯公司生产的四柱280吨支撑式支架(液压支架有支撑式、掩护式、支撑掩护式三种),它由四个双套缸液压千斤顶竖起来,作为立柱,千斤顶的缸体一端在下,可伸缩的内柱一端朝上;立柱的上端与钢板做成的长约3米、宽1.3米、厚0.1米的一个整体构件(顶梁)的四个角连接;立柱的下面与两个长1.2米、宽0.3米、厚0.2米平行放置的箱体(底座箱)的两端连接,这就形成了一个四方形的立体空间;顶梁的前端与一块长约2米、宽1.3米、厚0.1米的钢构件(前探梁)铰接,并用千斤顶水平支撑。前梁千斤顶的伸出与收缩,可使前探梁上、下摆动,仰角15度,俯角25度;顶梁的后端挂一个钢板制作的挡矸石的帘子,防止采空区的上覆岩层,跨落下来的矸石窜到工作空间内;在前两个立柱之间的顶梁上安装了操作阀块,有操作阀、安全阀、单向阀等;在两个后立柱之间安装了一个迫降用的千斤顶;在两个底座箱箱体之间安装了一个推移千斤顶,该千斤顶的一端与刮板运输机连接。推移千斤顶上设置了“差压阀”,目的是在推移刮板运输机时,向千斤顶的前、后腔,同时供液,减少推力,保护运输机的机槽,不被挤压变形;各个千斤顶与各个阀用高压胶管连接,再与液压泵站连接,形成了液压系统。
液压支架的工作原理是,乳化液泵站将压力液体(乳化液)通过高压胶管送到液压支架的操作阀。挪移支架时,操纵操作阀,打开立柱的单向阀、使液压支架的顶梁下降(该型号的支架立柱只给后腔供液,降支架顶梁时,打开后腔的单向阀,让后腔的液体放出,靠顶梁的自重及顶梁上方堆积的矸石重量下降)。再向前探梁千斤顶前腔供液,让千斤顶收缩,前探梁向下摆。这样,液压支架承受顶板的压力就小了。接着向推移千斤顶的前腔供液,让推移千斤顶收缩,这时运输机固定不动,液压支架就向前移动了。液压支架每次向前只能挪移一个步距0.6米。当液压支架挪移到位后,向立柱、前探梁千斤顶后腔供液让立柱、前探梁千斤顶伸出,将顶梁和前探梁支撑到顶板上,从而达到支护顶板的目的。
液压支架挪移一个步距后,前探梁就靠近煤壁,底座箱就靠近刮板运输机。通过减压阀向推移千斤顶的前、后腔同时供液,因千斤顶前腔的受压面积小,后腔的受压面积大,故千斤顶仍然能够伸出,但推力减小了,这样,既能把运输机推至煤壁,又能保证运输机不被挤压变形。当运输机被推移一个步距0.6米至煤壁后,液压支架就完成了一次作业过程。
因为液体的特性是易变形,不受压。所以,千斤顶每完成一次伸、缩过程,进入腔里的液体都必须回出,通过管路回流到泵站的乳化液箱内。因此,乳化液是循环使用的。
该支架的最大支撑高度为2米,支撑宽度为1.5米(相邻两个支架的中心距1.5米),支撑长度约5米。初撑力60吨,工作阻力(抗压能力)280吨。由于顶梁没有侧护板装置,正常情况下,相邻两架顶梁之间有0.2米的空隙。有支架歪斜时,空隙就会增大,压碎的顶板矸石就会从空隙中落下。在每次挪移液压支架时,都必须用柳条扎成的把子、巴片或半圆木、圆木等材料将空隙瞒严,防止顶板矸石落下伤人。该支架的稳定性差,不适应倾角大于20度的工作面。
我在基本掌握了液压支架的技术特征、工作原理和操作技能,并被考核合格、获得合格证后,开始观察其它设备,并了解综采工作面生产的全过程及所有工艺流程。
采煤的过程有五个环节,简单用五个字概括:落、装、运、支、控。液压支架只做到了“支”的环节。
落,就是落煤。煤在地下存在的现象是整体的。首先要把煤层破碎,让它落下来;装,就是用某种方法把落下来的煤炭装到运输机上;运,就是由运输机把装在上面的煤炭运走;支,煤炭被采走后留下来的空间,用支架把顶板支撑住,不让顶板矸石冒落,从而保证生产所需要的空间;控,就是对采空区(也叫老塘)顶板的控制。
液压支架每向前挪移一次,整个工作空间就向前进一个步距,支架后面的空间就增大一个步距。如果不对采空区顶板进行控制处理,当空悬着的顶板面积很大时,一次性垮落后,所造成的冲击波,可能造成整个矿井的灭顶之灾。
最原始的方法落煤,是人工用镐从煤层暴露的一面将煤炭刨下来。后来发展到用药把煤炭崩下来。综合机械化采煤工作面是用采煤机的截割滚筒将煤炭破碎下来。
最原始的装煤方式是,人工用铲子(铁锹)把煤铲起来装到筐内。后来用简易机械向运输机上装煤。综采工作面是用采煤机的截割滚筒转动时产生的离心力,将煤炭甩到运输机上。
最原始的运煤方式是,人工抬筐运煤。后来发展到人工推车运煤。综采工作面是使用大型刮板运输机运煤。
最原始的支护方式是,用木料打点柱支撑顶板。后来发展到用金属摩擦支柱(活节支柱)与金属铰接顶梁支护。综采工作面使用液压支架支护。
最原始的采空区处理方式是,顺其自然。因此,历史上曾经发生过大面积悬顶冒落,造成全矿井毁坏、伤亡很多人的惨重事故。后来采用了自然垮落法、局部充填法、全部充填法、预留煤垜法、爆破放顶法等。综采工作面,因液压支架的抗压强度大,一般情况下,采用自然垮落法。如顶板岩石十分坚硬,造成大面积悬顶时,也采取爆破放顶的方法处理。即:在液压支架后方的顶板上钻深孔,装药爆破,破坏顶板结构,使顶板垮落。钻孔、装药、爆破,也可以在地面进行。
该综采工作面所使用的运输机为双边链、可弯曲刮板运输机。由机头、机尾、过渡槽、机槽、锚链轮、锚链、刮板、挡煤板、铲煤板、电动机、液连轴器、齿轮变速箱组成。运输机的型号,一般根据运输机的功率而定。该工作面的运输机,在机头、机尾各安装一台90千瓦的电动机,故称180型运输机
机槽与老家农村用着车水的风车过水槽相似。一节机槽的长度为1.5米,宽度为0.6米。安装时,根据工作面的长度确定使用多少节。节与节之间用螺丝连接。因机槽的厚度只有0.1米,机头架、机尾架的高度有0.5米,所以,用一端高一端低的过渡槽(也叫跟节),分别将机头与机槽、机尾与机槽连接。机头架、机尾架的端头部位装有锚链轮,采空区一侧装有电动机、液连轴器、齿轮变速箱、及锚链拉紧装置。
该工作面的长度为150米,安装了100个液压支架。运输机的机槽96节,加上机头架、过渡槽和机尾架、过渡槽,运输机的长度也是150米。链条、刮板要绕运输机全长的一周(一半在机槽的上面,一半在机槽的下面),又因为是双边链,所以,链条的总长度为600米。一条锚链由13个链环组成,长1米。一共用了600条锚链连接而成。刮板的间距为1米,刮板的总数为300个。
链条与链条之间用卡兰(专用连接环)连接。两根链条放置在机槽内的两边,形成双边链。把刮板横插在两边链条上卡兰的开口内,用螺丝固定,刮板把两根链条顶靠到机槽的两边,使两边链条保持对称、平行状态。
在运输机的煤壁一侧装有铲煤板、采空区一侧装有挡煤板,铲煤板、挡煤板的长度为1.5米,与机槽长度一致,与液压支架的宽度一致;铲煤板的宽度为0.2米。铲煤板的高度为0.1米,与机槽的高度一致;挡煤板的宽度为0.3米。挡煤板的高度为0.6米,上部设有电缆槽;每一块挡煤板都对应一个液压支架,通过推移千斤顶连接。
液连轴器是根据离心力的原理制造的。向液连轴器内灌适量透平油(专用油),以容积的三分之二为宜。工作时,主动叶片旋转,液体带动从动叶片跟着转,从而达到传动目的。液连轴器有一个用锡做的易熔塞,当液体温度升高到能将易熔塞熔化时,高温液体就喷出来,使液连轴器不能起到连接作用,电动机只能空负荷运转,这样,电动机就不会被烧坏了。
刮板运输机的工作原理是:电动机转动后,传动液连轴器,再传动齿轮变速箱,并将转速减慢,然后传动锚链轮。慢速转动的锚链轮,带动锚链和刮板在机槽内运行。它的运行形式就像大商场里的带式电梯一样,不同的是,带式电梯的台阶是把人从楼下送到楼上,刮板运输机的链条和刮板是把煤炭源源不断地输送到前面的运输机上,或煤仓内。
采煤机的型号是MK2。由大底(厚钢板制成的长约9米、宽约0.7米的长方形构件)、电动机(功率200千瓦)、牵引部、两个机头变速箱、两个摇臂、两个升降千斤顶、两个滚筒、牵引锚链、牵引导向轮、滑靴、弧形装煤板等部件组成。
采煤机全长11米,机身高1.2米。电动机与牵引部件的外形都是方的,并列安装在大底上的中部位置;两个机头变速箱分别安装在大底上面的两端位置;两个摇臂在两端的煤壁一侧分别与机头变速箱连接;两个滚筒分别安装在两个摇臂上的煤壁一侧;弧形装煤板与滚筒安装在一起,可绕滚筒翻转;升降千斤顶的一端连接大底,另一端连接摇臂。
在牵引部件的采空区一侧装有牵引导向轮,牵引锚链从导向轮中穿过,锚链的两端分别固定在运输机的机头和机尾的张紧装置上;采煤机的电缆和防尘水管,用电缆夹子固定在一起,铺设在运输机挡煤板上部的电缆槽内,随采煤机的行走而拖行。
采煤机的滚筒上安装了几十个截齿(也叫煤机刀子),截齿尖部是焊接的坚硬锋钢。
采煤机的工作原理是:当电动机转动后,电动机的一端输出轴通过齿轮传动到一个机头变速箱,又传动到摇臂内的齿轮箱,再传动到滚筒,使滚筒旋转;电动机的另一端输出轴,通过齿轮传动,同时带动牵引部内的齿轮和另一端机头变速箱内的齿轮转动,机头变速箱内的齿轮又传动摇臂内的齿轮,继而使滚筒旋转。两个滚筒旋转后,通过滚筒上的截齿把煤炭从煤壁砍下来,然后由滚筒转动产生的离心力把碎煤甩到运输机上。由于该采煤机滚筒上的截齿是按一条夹角30度的螺旋线布置的,甩出煤炭的角度小,不能把所有落下的煤炭都甩到运输机上,因此,剩下的煤炭就通过与滚筒一起的弧形装煤板,装上运输机。
弧形装煤板的宽度为0.6米,底边与工作面底板接触。当采煤机前进时,拖动装煤板前进,装煤板把碎炭向前刮,刮起来的碎炭被挤到运输机内,同时,滚筒也把装煤板刮起来的碎炭甩到运输机内。这样就完成落煤、装煤的过程。
该采煤机为机械装置牵引。牵引部件设有调速和换向机构。牵引速度有3米/分钟、6米/分钟、9米/分钟三个挡,根据需要可随时调节。换向机构可使采煤机随时前进或后退。调速与换向时,都必须停下采煤机,将操作手柄打到需要调换的位置后,方可从新起动。
机头变速箱设有隔离装置,可将滚筒与传动齿轮脱开,即使电动机转动,滚筒也不会转动。当人工更换截齿、或采煤机停下不生产时,都必须将滚筒隔离,防止造成事故。事实上,因没有隔离滚筒,误操作造成的人身伤亡事故,时有发生。
牵引部件的牵引轮咬合牵引锚链,牵引轮转动时,因为牵引锚链是不动的,所以采煤机就沿着锚链在运输机机槽上前进了。
采煤机滚筒的直径有1.2米和1.5米两种规格,可根据煤层的厚度选择使用。当煤层厚度大于1.5米时,就通过采煤机的升降千斤顶调节滚筒升高或降低。装煤板的换向也是通过滚筒的升降,配合采煤机行走实现的。
转载运输机安装在皮带机道最里端,长18米。它的尾部放置在工作面运输机机头的下方,它的头部放置在前方皮带机机尾的上方。它的工作原理与工作面运输机相同。它的结构也与工作面运输机相似。不同的是,它的机槽之间采用钢性连接,并在机槽的下面用钢板封严。这样,转载运输机就成为一个钢性整体,不可弯曲,而且刮板所带的回头煤炭不能落地,直接从底槽刮到机尾翻上来,跟上槽的煤炭一起走。转载运输机的中部安装了一节拱腰形机槽和一节塌腰形机槽,从而使机头抬高。在机头下方的两边各安装一个轮子,轮子与前方皮带机机尾的跑道接触,并支撑住转载运输机的头部。转载运输机的机尾落地,机头被架到皮带机机尾的跑道上,之间是空悬着的,就像桥梁一样,故叫做桥式转载机。在转载运输机的下方,靠机尾部,用锚链固定一个液压千斤顶,千斤顶与皮带机尾固定的锚链配合,通过千斤顶的伸缩,将转载运输机向前挪移。一般情况下,采煤机每割下一刀煤炭,工作面就向前挪移一个步距(0.6米),转载运输机也随之向前挪移一个步距(0.6米)。
在转载运输机的前方是皮带运输机。皮带的宽度为1米。运输长度可达1000米,运输能力900吨/小时。因为它的尾部随着工作面不断推进而不断向前挪移,所以,它的结构比固定皮带机复杂得多。固定皮带机只要有电动机、变速箱、主滚筒、机头和机尾滚筒、机头架、机尾架、H形的架子、托辊、皮带等部件就行了。该皮带机还在机头后面,紧靠机头的位置,设有40米长的皮带储仓和张紧皮带的装置。在机尾设有供转载运输机向前挪移的12米长跑道。还设有向前挪移皮带机机尾的装置。
当转载运输机向前挪移12米后,就把皮带机尾连同跑道一起,通过挪移装置向前挪移12米。机头部通过张紧装置(跑车)将24米长的皮带拉到皮带储仓内。等皮带储仓储满了皮带,再进行回收。
在皮带机道的上帮一侧,铺设轨道。该轨道,一般情况下,专供开关列车使用。
开关列车由装电气开关的车组、操作台车、乳化液泵车、乳化液配比箱车、变压器车、两个装电缆的叉车组成。
开关列车的位置在转载机头的前方。由电缆、水管、高压胶管等与工作面各种设备连通。
操作台是控制中心,不仅负责工作面运输机、转载运输机的开动及乳化液泵的开、停。还负责与工作面及地面的联系。开关列车也随工作面的推进而向前挪移。一般情况下,每天挪移一次,由安设在开关列车外面的回柱绞车牵引。
由于工作面不断推进,采空区不断扩大,悬顶的面积也不断扩大,上覆岩层下沉,对采空区周围的煤层、岩层都产生巨大的压力。朝工作面方向产生的压力,叫做超前压力。该压力在材料道、皮带机道显现时,使支护材料弯曲、折断,顶板下沉或冒落,两帮的煤炭被压酥,底板鼓起,巷道断面变小。为防止这样的破坏发生,或减少被破坏力度,在工作面出口向外20米范围内设置超前架棚,加强支护。超前压力特别大时,可设置40米甚至更长的超前架棚,提前加强支护。超前架棚一般由液压单体支柱与金属铰接梁组合,沿巷道走向扶架棚。超前架棚也随工作面的推进,不断回撤。回撤下来的支护材料挪到外面,重新扶架棚。?

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