矸石山液压抬移翻矸架的研制与应用

李振中

摘 要：矸石山液压抬移翻矸架是对陶二煤矿三面翻翻矸架的改造，其抬移动作灵活、操作简便，不仅适用于三面翻翻矸架，还适用于单侧翻或者双侧翻翻矸架。改造后的翻矸架用先进的液压控制技术代替了传统的绞车牵引，达到了降低劳动强度、缩短工作时间等目的。

关键词：矸石山；翻矸架；液压控制技术；立柱

中图分类号：TD63+3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.087

1 改造原因

冀中能源邯郸矿业集团陶二煤矿矸石山排矸系统用的是1.43 m3的矿车运输，而矸石山则用的是2.2 m3三面翻矸车配1 200 mm轨距双码提升翻矸架。矸石山按照20°的坡度向前堆积延伸，其延伸过程与卸矸架的移设工作交替进行。一直以来，在工作时，都是在陶二煤矿矸石山前面安设1台慢速绞车强行牵引，使翻矸架前移。这种方法较为落后，而且也不合理。因为绞车的牵引方向不是平行于坡面的，它是向下倾斜的，与坡面有一个较大的交叉角，会对坡面产生额外的压力。因此，在移架前，需要配合人工起道机或是用液压千斤顶等完成抬架工作，并用大量的坑木进行人工支护。

近年来，随着煤矿原煤产量的增加，矿井不断延伸，矸石产量也在急速增长，翻矸架移设次数也在逐渐增多。而抬架是移架的前提，当山头由虚墩实后，坡度就会减小，因此，要将坡度控制在20°，而且必须每天抬架一次，用坑木垫道一次。每一次抬架、移架工作都需要12个人用12 h才能完成，整个过程复杂，辅助工作多，劳动强度大。另外，在此过程中，有时还会出现架体被拉斜的情况，滚落的矸石则会伤及工人的人身安全。鉴于此，需要进一步改造翻矸架，以便相关工作能够顺利进行。

2 所用技术

液压传动利用各种液压元件组成所需的控制回路，再将这些回路有机组合起来制成有控制能力的传动系统，以完成能量的传递、转换和控制。此次矸石山液压抬移翻矸架的研制是以液压传动和相关的控制技术为基础的。在具体工作中，由型号为YZ-15的液压站为液压翻矸架提供动力源，而最高供油压力为31.5 MPa。高压油液通过高压管路、高压控制球阀最终控制推移立柱，使推移立柱、支撑立柱和防倾斜立柱动作，使翻矸架完成移架和抬架工作。矸石山液压抬移翻矸架实体模型如图1所示，矸石山液压抬移翻矸架液压控制原理如图2所示。

1—翻矸架主体；2—翻矸架活动节；3，4—推移立柱；5，6—推移活动节立柱；

7—防倾斜立柱；8—支撑立柱；9—防倾斜立柱底座；10—支撑立柱底座

图1 矸石山液压抬移翻矸架实体模型

当矸石翻到与架体高度一致的位置时，打开阀门，将支撑立柱升起并完成抬架工作。支撑立柱的升起量要依据使用情况而定，直至立柱升到最高位置。山头新翻矸石的出现使得山头基础松散，当支撑立柱升起时，山头矸石很容易沉陷，因此，需要将支撑立柱与防侧翻立柱交替升起和收缩，以“踏步”的方式将矸石山基础墩实。一般情况下，在支撑立柱升起时会将防倾斜立柱一同拔起。这时，可以简单调整防倾斜立柱的位置，让它来支撑翻矸架。随着翻矸数量的增多，需要先将活动节向前推移，在山头前部空出一定的翻矸空间。当矸石与架体高度再一次一致时，就需要进行移架操作。在移架前，同样需要将支撑立柱与防侧翻立柱交替升起和收缩，以“踏步”方式将矸石山基础墩实，然后再断开翻矸架后部与轨道连接处的鱼尾丝，将推移立柱伸出，沿山坡向上移架。待移架工作完成后，用43 kg的短节轨道填补连接空缺段。

1—粗滤油器；2—截止阀；3—叶片泵；4—防爆电动机；5—精滤油器；6—滋流阀；

7—压力表；8—支撑立柱；9—防侧翻立柱；10—推移活动节立柱；11—推移主体立柱

3 改造后的创新点

3.1 创新点一

改造后的翻矸架用立柱伸缩代替了人工抬架、移架的操作，节省了大量的人力和坑木，缩短了作业时间。

3.2 创新点二

改造后的翻矸架将支撑立柱下端和两侧的翻倾斜立柱下端的底座用钢梁连接成一体，使立柱两两一组在同一平面上运动，如图3所示。这样一来，支撑立柱和防倾斜立柱配合动作就组成了1个“踏步”机构，进一步保证了抬架操作的稳定性和便捷性。

4 改造后产生的效益

4.1 经济效益

未改造翻矸架前，每年起架子头需要坑木360 m?，耗费345 600元，而且每天需要12个人用12 h才能完成架子头的移设工作，全年需支付工人432 000元。改造了翻矸架后，用立柱代替了坑木，每年节省坑木费345 600元，而且原来每天12个人的工作现在4个人就可以完成，节省人工费288 000元。另外，改造后的翻矸架是用液压控制的，所有的控制设备都是现有的，而液压油用的是提升机更换下来的油液，基本不需要使用额外的设备，或是支出其他的材料费。这样，每年可节约费用（人工费+节省坑木费）633 600元，同时，还节省一定的绞车维护费。

4.2 社会效益

矸石山液压抬移翻矸架改造工程不仅让相关工作人员积累了许多经验，而且设备改造后动作灵活、操作简便、适用范围广。因此，这项改造工程值得被推广。

5 存在的问题

在设备工作过程中，主要存在2方面的问题：①液压系统要经常维护，尤其是阀组和密封圈，防止阀组和密封圈损坏造成漏液降压；②液压系统由远端控制，而且其管路长，经常会被矸石掩埋，所以，要及时处理，以免影响设备的正常运行。