掘进工作面超前支护装置

岩。煤层厚度 1． 8 ～ 2． 9 m， 硬度系数 f = 3 左右， 埋 深 300 m 左右， 属高瓦斯矿井。 工作面煤层伪顶为 炭质泥岩， 厚度小于 0． 1 m， 局部分布， 随掘随冒。 直接顶板为灰黑色泥岩， 厚度 6 m 左右， 普氏硬度 f 在 2 ～ 3． 2 之间。 老顶为粉沙岩、 细砂岩互层， 厚度 10 ～ 20 m， 普氏硬度 f 在 3． 7 ～ 6． 9 之间， 较稳定。 ， 3 m ， ， 底板为泥岩 厚度 左右 遇水膨胀 易底鼓。 309 进风顺槽断面为矩形巷道， 掘进宽度 4． 6 m， 高度 2． 6 m， 沿煤层顶板掘进。 顶板采用“锚杆 + 锚索梁 + 塑钢网” 联合支护， 其中锚杆规格为 18 × 1 800 mm， ， “六 － 六 ” 间排距为 800 mm × 800 mm 1 根梁 3 根锚 矩形布置； 锚索梁长 4 m， 间距 1． 6 m， 索， 采用 15． 24 mm × 6 300 mm 钢绞线， 锚深 6 m； 顶部挂塑钢网， 网与网之间掺插 200 mm， 并用尼龙 绳紧密连接， 间距 200 mm。 巷道两帮采用“锚杆 + 塑钢网” 支护形式。 主帮采用“玻璃钢锚杆 + 塑钢 “钢筋锚杆 + 塑钢网” 支护， 副帮采用 支护； 帮锚 网” 每排 3 根， 间排距 1 000 mm。 掘进头采用 EBZ160 型掘进机， 采用横向往复 式截割。截割时将截割头调至巷道中， 由巷道下部 开口进刀， 割出横槽。然后由下向上截割， 进刀深度 进行 一般 0． 8 m。 截割断面与设计尺寸有差别时， 二次修整。 2． 2 支护装置性能要求 根据黄陵一号煤矿掘进巷道煤岩层地质条件， 以及掘进工艺装备条件， 结合近年掘进超前临时支 护装置的研制经验及现场应用效果， 确定黄陵一号 煤矿掘进超前支护装置主要性能需满足以下要求 ： 1 ） 有足够并且合适的支护强度， 能有效地管理 掘进工作面控顶区的顶板， 保证掘进工作面的安全， 同时避免支护能力过大造成对顶板的人为主动破 坏。 2 ） 装置要满足掘进工作面有足够的行人、 运料 和通风空间。装置性能稳定可靠， 能够适应掘进工 作面的顶底板条件。移架迅速、 方便可靠。 3 ） 支架维修容易， 零部件损坏时可在掘进面更 换。能配合掘进机、 运输机和锚杆机， 实现高效、 快 速交叉作业。支架在底板松软的情况下， 立柱底座 面积足够大， 防止支柱扎底。 4 ） 支架高度 2． 2 ～ 3． 5 m， 适应掘进期间巷道高 度在一定范围内的变化。 不破坏顶板完整性， 保证 锚杆、 锚索等永久支护施工作业安全及控顶效果 。 3 ZJC2 × 800 /22 /35 型交错式掘进超前支护装置 ZJC2 × 800 /22 /35 型超前支护装置的主要技术
掘进工作面临时支护的安全问题， 是长期困扰 ， 煤炭生产的技术难题 因为巷道掘进后顶板裸露， 不 能得到及时支护， 容易发生顶板冒落造成伤人事故 。 国内大多数矿井掘进工作面均采用临时支护 ， 来解 决这一问题。一是吊挂环穿管式前探梁临时支护； 二是掘进机机载临时支护装置。这 2 种方式虽然在 一定程度上缓解了掘进工作面迎头支护的压力 ， 改 善了工作面的支护状况， 但实际使用过程中还存在 着许多不足之处， 安全上仍然存在较大的隐患。 1 ） 吊挂环穿管式前探梁临时支护。 吊挂环穿 管式前探梁临时支护， 主要由吊挂环和前探梁组成， 吊环由锚杆固定在顶板上， 前探梁在吊环中， 探出后 直呼顶板。其主要问题： ① 利用半圆木和木楔将钢 管与顶板刹实背紧， 没有初撑力， 存在极大的安全隐 患； ②前探梁与顶板为点或线接触， 不能对空顶区全 面进行有效支护， 如遇到顶板破碎使用效果就更差 ； ③ 操作过程复杂， 需要人工移动， 劳动强度大， 临时 支护速度慢、 效率低； ④锚网支护方式在铺网时操作 人员必须进入空顶区作业， 存在极大的安全隐患。 2 ） 掘进机机载临时支护装置。 装置主要由左
进行井下工业性实验的 309 工作面位于黄陵一 号煤矿三盘区。南邻 308 工作面， 隔 F4 断层与四盘 区相接， 北邻十二盘区， 西接五盘区， 长度 2 710 m。 # 2 。 工作面回采煤层为 煤 煤层结构简单， 仅在局部 分布 1 ～ 3 层夹矸， 夹矸厚度 0． 1 m， 夹矸岩性为泥
技术·创新
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超前支护装置使用背景
右底座、 左右机架、 左右翻转架、 左右折臂架和顶架 梁组成， 安装在掘进机前中部。掘进机正常掘进时， 该装置折叠收缩在截割减速机背部， 不干扰掘进机 ； 的运动和截割作业功能 需要支护时通过操作支护 折叠架的液压控制阀来控制折叠架的位置 ， 使折叠 架伸出支撑于顶板， 完成支护功能。其主要缺陷： ① 支护面积小， 不能完全支护暴露的顶板； ②锚网支护 时操作人员仍在空顶下作业， 存在极大的安全隐患； ③该装置对顶板适应性差。 掘进时遇到顶底板起 伏， 巷道变低， 机载支护不能完全施展开， 达不到初 撑力， 存在较大安全隐患。 针对以上 2 种临时支护装置应用情况， 黄陵矿 业公司一号煤矿引进了 ZJC2 × 800 /22 /35 型交错式 掘进超前支护装置， 在 309 进风顺槽进行了试用。 2 2． 1 巷道围岩特征及工程条件要求 围岩特征及巷道支护
Advance Support Device in Heading Face
FU Da － li1 ， TANG En － xian1 ， YUAN Jian － ping1 ， CAO Wei2 ， HU Yu2 （ 1 ． No． 1 Coal Mine of Shannxi Huangling Mining Group Co． ，Ltd． ，Huangling 727307 ，China； 2 ． Shenyang Ti＇an Mining Technology Co． ，Ltd． ，Shenyang 110161 ，China） Abstract ： In order to solve the safety problem of temporary support in coal mine heading face，the advance support devices are used in heading face of No． 1 coal mine of Shannxi Huangling mining industry． Technological improvements are carried out according to site which solves the safety problem of euipment and personnel during production process and improves the service conditions and problems， work efficiency． Key words： advance support； heading face； temporary support
· 86·Leabharlann （ 第 43 卷第 9 期）
技术·创新
掘进工作面超前支护装置
1 1 1 符大利 ， 唐恩贤 ， 袁建平 ， 曹 2 伟 ， 胡
宇
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（ 1． 陕西陕煤黄陵矿业有限公司 一号煤矿 ， 陕西 黄陵 727307 ； 2． 沈阳天安矿山机械科技有限公司 ， 辽宁 沈阳 110161 ）
要：为解决煤矿掘进工作面临时支护的安全问题 ， 陕煤黄陵矿业一号煤矿掘进工作面使用了 超前支护装置， 并针对现场使用情况及出现的问题进行了技术改进 ， 解决了生产过程中设备及人 摘 员的安全问题， 提高了工作效率。 ： 关键词 超前支护； 掘进工作面； 临时支护 中图分类号：TD353 文献标志码：B 文章编号：1003 － 496X（ 2012 ） 09 － 0086 － 03