掘进工作面机载临时的支护设计和应用

掘进工作面机载临时的支护设计和应用

摘要：在煤矿开采掘进过程中，巷道地质条件复杂多变，巷道掘进的安全问

题一直是困扰煤矿生产安全的一项技术难题。掘进工作面临时支护是巷道永久性

支护的前期工作，主要是为避免巷道顶板松散，出现离层剥落的现象，从而避免

安全事故的发生。而新型机载临时支护的应用则会让煤矿掘进的工作变得更加便捷、安全和高效。

关键词：临时支护；支护装置；煤矿掘进；支护形式

1研究背景

机载临时支护装置是煤矿巷道掘进过程中的重要设备，能有效解决支护效率

过低和安全性过差的问题。但是如果支护整体结构复杂、操作不简便、使用效果

不好，则会严重影响支护效率及掘进自动化工作的进行。

国内煤矿目前普遍使用的临时支护形式是窜管前探梁和支柱加横梁两种方式。这两种方式都严重影响着掘进效率，并且存在在空顶区锚固作业的安全隐患。针

对以上情况研究并设计出一种新型掘进机机载临时支护装置，来替代原有的临时

支护方式将很有必要。

2新型机载临时支护的设计

结合目前临时支护存在的问题及发展趋势，新型机载临时支护装置装配在掘

进机截割部的中上部，选位合理，结构简单，对掘进机的改造量小，而且不干扰

掘进机的正常截割作业。在满足临时支护的同时也可托起锚网和钢带或槽钢，实

现了机械化支护作业，降低了支护作业强度，提高了掘进效率，使锚护工人的安

全得到了有效的保障。

2.1结构及工作原理

1.

结构：新型机载临时支护装置主要由顶架、主架、翻转油缸、升降油缸、折叠油缸、销轴、平衡阀、二位三通阀、高压油管路、分流集流阀、多路换向阀等组成。

2.

工作原理：新型机载临时支护装置工作时，由掘进机的液压泵站供油，推动二位三通阀使液压油通过分流集流阀进入平衡阀和翻转油缸、折叠油缸，使主架、顶架升起打开。通过控制手柄推动升降油缸使主架升高，通过多路换向阀进入三组油缸的协调操作使主架、顶架调整到所需的高度、角度并达到所需的支撑力后停止动作开始进行锚固作业。完成以上作业后，将临时支护装置按逆向操作收回油缸并使顶架落在掘进机截割部盖板上。等待掘进机截割工作完成后，进行下一次支护、锚固作业。

2.2新型机载临时支护的分类

1.

按照支护的方式可分为一下几种：

2.

按照支护的护顶需求可分为：

3.

按照巷道截面形状可分为:

（1）.矩形巷道支护；（2）.拱形巷道支护；（3）.梯形巷道支护。

3新型机载临时支护的应用

3.1工况简介

某工作面高位瓦斯抽排巷位于某煤矿－967m 水平西四采区，该巷道拨门位置位于煤顶板岩层中，设计总长度 1172.7m，掘进断面面积14.3㎡，断面形状为矩形。该巷道在掘进过程中将依次揭露：泥岩（4.4m）、细砂岩（4.8m）、泥岩（8.1m）、煤（2.6m）、细砂岩（2.50m）、砂泥岩互层（2.0m）及泥岩（8.5m）、煤（2.9m）、泥岩（2.8m）、煤（1.1m）、泥岩（5.8m）。施工范围内岩层总体为一单斜构造，岩层产状208°，∠ 5°～18°，沿巷道掘进方向岩层剖面南倾约5°～16°，断面东倾约1°～2°。该工作面高位瓦斯抽排巷埋藏较深，地压较大，穿越多岩层施工，顶板不稳定，支护工序交替频繁，支护强度较高。

3.2机载临时支护装置的技术参数及使用要求

表 1 机载临时支护装置参数表

上表完整地显示了该机载临时支护装置的有关参数。可以看出，该机载临时支护

装置满足上述工况条件，并且该支护装置可满足用户的多样化需求。用户可根据

功能需求的不同而选配不同的结构形式。

该机载临时支护使用时应配置一名司机和两名副司机负责操作，司机由掘进司机担任，负责操作台工作，副司机负责观察指挥，并将钢带、锚网放到顶梁架上面等工作。司机应充分了解该装置的性能特点，熟悉操作规程，掌握操作要领，并具有独立排除故障能力。

3.3支护工艺流程

1.

掘进机正常掘进时机载临时支护装置折叠收缩于掘进机减速器及截割电机的上方。当掘进机完成截割装运作业后，尽量将机器停止在巷道中线上，然后将截割头放下。

（2）检查支护装置各部位零部件管路是否正常，再把二位三通阀打到支护位置，然后依靠掘进机泵站给支护装置供油，操纵机载临时支护装置翻转油缸、支撑油缸控制阀，使顶架顺利调整到切割头前方的合适位置。

（3）操纵前伸油缸控制阀使前伸粱伸至需要长度。

（4）将锚网、钢带预先放置在支护装置的顶梁上并靠磁铁吸牢固。同时操纵翻转油缸、折叠油缸使翻转梁向上拉起，结合操纵顶梁的俯仰，使之平行于顶板并逐步接近顶板。

（5）操纵升降油缸控制阀，使升降油缸升起推动顶梁接触顶板加力，操纵支撑油缸控制阀支撑使顶粱形成初撑力，形成完整、可靠的临时支护。

（6）使用气动锚杆钻机透过支护装置顶梁空隙和钢带孔眼打锚杆，完成锚杆支护作业。

（7）装完网和锚杆，先把主架下降到最低位置，再折合主架和顶梁架，使支护装置折叠复位。

（8）把两位三通阀打到掘进机位置，使掘进机正常工作，即可进入下一个掘进作业循环。

3.4机载临时支护的安全性及使用注意事项

尽管机载临时支护装置内部管路均设有溢流阀等保护装置，但由于该装置装于掘进机截割部上部，当支护装置工作时掘进机绝对不得工作，故该临时支护与掘进机之间还必须具有闭锁功能，以确保万无一失。

支护装置使用时需注意的事项有：

（1）支护收回时要收到位，以防砸伤油缸活塞杆。

（2）当支护高度不够时，应先落下支护再抬高炮头，然后升高支护。

（3）调试正常的液压系统压力，不得随意调整变动，如需调整，需由专职维修人员按规定的数值调整，已确保安全。

（4）当支护发生不同步时，应立即停止动作，并调整同步调整器，排除故障后方可重新工作。

（5）支护完毕一定要将装置缩回初始状态。

4新型机载临时支护装置的应用效果

该机载临时支护在实际应用过程中，表现出如下几点效果：第一，该系统通过各控制阀控制各部件的动作，从根本上改变了传统的临时支护形式，能够随综掘机自由行走，并且由综掘机提供动力无需另外配置液压泵站。第二，该系统有独立可靠的运动作业功能，需要使用时展开，不用时则可折叠，减少了支护辅助的时间，该装置与掘进机有机结合，不影响掘进机的其他功能，并且操作简单、使用方便。第三，系统能有效的给顶板施加初撑力，对工作面进行临时的支护，避免了工人在空顶下作业，大幅提高了锚护时工人的安全性，并且能够实现锚网的机械化铺设，保证了锚网的连接质量，极大降低了工人的劳动强度。

结束语

以上显示和描述了掘进工作面新型机载临时支护装置的多种设计形式，并在使用过程中取得了较好的应用效果，由此可见，该装置值得在巷道掘进中广泛推广应用。

参考文献

[1]陶彦名,寇红成.察哈素煤矿掘进支护问题及应对措施探究[J].技术与市场,2019,26(01):160+162.

[2]李明,姚飞.EBZ-160掘进机机载临时支护装置的优化设计与应用[J].山东煤炭科技,2018,No.215(07):139-140+143.