B090412 机载式临时支护装置在济宁二号煤矿的应用

机载式临时支护装置在济宁二号煤矿的应用

杜贻晶顾颖诗苏显明

[兖矿集团公司济宁二号煤矿，山东济宁 272072]

摘要分析了国内综掘临时支护技术的现状，介绍了与掘进机配套的机载式临时

支护装置结构和工作原理。分析了机载式临时支护装置的优点。试验表明，机载式

临时支护装置增加了支护的强度，实现了综掘临时支护的机械化，缩短了工序时间，为综掘巷道的安全高效掘进和施工安全提供了条件。

关键词综掘工作面掘进机机载式临时支护安全高效

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1 概述

掘进工作面临时支护方式一直是困扰安全、高效生产的技术性难题。国内目前掘进工作面普遍采用串前探梁方式进行临时支护（如图1所示）。传统的临时支护方式虽然在一定程度上缓解了掘进工作面迎头支护压力，且具有加工制作方便等特性，但存在许多缺陷：

图1 串前探梁方式进行临时支护示意图

①前探梁对空顶区的支护为被动支护，没有初撑力，安全性差；

②前探梁与顶板为点或线接触，支护面积小，不能对空顶区进行有效保护；

③操作过程复杂，人工移动，用人多，劳动强度大，临时支护速度慢、效率低；

④操作人员有进入空顶区架设作业的可能，存在安全隐患；

⑤前探梁采用的钢管在遇到顶板破碎或巷道起伏变化较大时不能正常使用。

为此，2009年5月，济三煤矿在23上05运输顺槽综掘工作面安装使用了一套机载式临时支护装置。机载式临时支护装置安装在EBJ—120TP综掘机上，代替原有的窜钢管式前探梁临时支护，成功地解决了困扰煤矿综掘工作面临时支护的难题。

2 机载式临时支护装置结构和原理

机载式临时支护装置由站套、站管、顶梁板、伸长部四大机构及其配套的液压系统组成。顶梁板结构如图2所示。

图2 机载式临时支护装置顶梁板结构

机载式临时支护装置在掘进机的中前部。卸下掘进机升降用的两个前轴、两个后轴，换上加长轴，即可安装油缸和主架。机载式临时支护工作状态如图3所示。

机载式临时支护装置的操作步骤是：

①掘进机截割完毕后，截割头落地，打开操作阀，将机载式临时支护顶梁升到截割头上方。

②将支护用的钢梯和菱形网放在顶梁架上，用磁铁吸好，向前推动支护主架和顶梁。

③操作控制阀，使顶梁放平并支撑住顶板，掘进机停电闭锁，临时支护完成。

④用锚杆钻机完成锚杆安设，顶、帮可同时作业。

图3 机载式临时支护工作状态示意图

3 机载式临时支护装置现场使用

3.1 现场条件

23上05工作面煤层起伏变化较大，煤层倾角一般为2～12°，平均5°，平均煤厚1.85m，含1～2层厚0.1m左右的的泥岩夹矸。23上05运输顺槽巷道荒断面宽4400mm、高2800mm，锚、网、梯支护，顶部采用直径22mm、长2200mm螺纹钢锚杆，帮部采用直径20mm、长2200mm 螺纹钢锚杆，锚杆间的排距为800×800（mm）。施工时，用EBJ-120TP型掘进机进行截割，用SSJ-80型胶带输送机出矸。

3.2 使用情况

自2009年5月开始使用，从现场运转情况来看，该支护装置安全系数高，使用便捷，有效改善了工作面掘进过程中的支护状况。控顶范围可达到2.0～3.0m，可满足两排间距作业的需要，同时超前性临时支护对顶板的主动控制性较好。

通过初期使用发现：由于液压油缸强度较低，长时间升顶架时，出现渗油、漏油现象，因此更换了油缸及液压系统；临时支护与综掘机升降油缸连接的销轴由于长度短易窜出，不易固定，我们根据实际情况改为长度合适的开口销连接轴。

3.3 优点及经济和社会效益分析

（1）装置的优点

通过4个月的井下工业试验，总结临时支护装置优点如下：

①该机载式支护系统装配在掘进机的中前部，选位合理，配套简便，对掘进机的结构改造量很小，可适合不同型号的掘进机配套使用，不干扰掘进机的运动和截割作业功能，使用成本低，利用率高。

②该装置主动支撑顶板，有效地给顶板施加支撑力，让顶板处于安全支护状态，安全可靠系数高，大大改善了掘进工作面迎头的支护状况。

③机载式临时支护装置的顶梁使用了伸缩梁结构。支护作业时，升起顶梁后可再伸出伸缩梁，有效地加大了空顶支护面积，控顶范围可达到2000×3000（mm），能满足一次割两排作业的需要。

④该装置安装在掘进机的截割臂上，可随掘进机一起推进，整个操作过程仅用5min 左右，而传统的临时支护整个过程所需时间20min，大大缩短了临时支护时间，从而提高临时支护效率，加快掘进速度。

⑤对空顶区进行临时支护时，操作人员在安全区域进行操作，避免人员进入空顶区作业，进一步增加作业安全性。

⑥操作简单，便于维护。

⑦节省了人力，大大减少了劳动强度，减少现场操作人员数量，提高了劳动工效。

（2）经济效益

通过井下试验，将综掘机载临时支护装置与目前我国煤矿普遍使用的窜管方式试验进行了对比，以提高掘进速度进行计算，每班比原来增加一个循环，每月每个迎头可提高进尺30%。

（3）社会效益

采用窜管方式进行临时支护，需要人工向前窜管，支护速度慢，顶板空顶时间过长，增加顶板冒顶的概率。窜管临时支护方式是依靠已锚固的锚杆作为其生根点，护顶力小，一旦顶板压力过大，会影响到已支护的顶板，造成冒顶事故。采用综掘机载式临时支护装置护顶，能提高临时支护速度，及时支护空顶区，减轻劳动强度。该装置进行临时支护为主动支护与被动支护相结合，支护初始时采用主动支护顶板，减少顶板变形和离层，从而减少冒顶事故的发生。

4 结论

通过井下实践证明，在我国煤矿现行综掘巷道布置形式和工况条件下，采用该装置完成临时支护，对实现一掘多锚，加快掘锚速度，缓解普遍存在的采掘失调、接续紧张的被动局面，增强临时支护的可靠性是十分有效的。

综掘巷道采用机载临时支护可有效地解决掘进工作面锚杆支护时控制顶板的问题，杜绝空顶作业造成的伤亡事故，减轻工人劳动强度，为综掘创造一个良好的作业环境。在提高综掘掘进速度的同时，还能保证锚杆支护时的安全性，以便推进我国煤矿综掘机械化的进一步提高。社会经济效益明显，推广应用前景广阔，对提升综掘快速掘进和临时支护的机械化有着现实和深远的意义。