綜掘巷道機(jī)械化臨時護(hù)頂裝置的試驗和應(yīng)用

王曉平

摘 要 本文介紹了掘進(jìn)機(jī)配套的機(jī)載式臨時支護(hù)裝置結(jié)構(gòu)和工作原理。分析了機(jī)載式臨時支護(hù)裝置的優(yōu)點。支護(hù)裝置增加了支護(hù)的強(qiáng)度，實現(xiàn)了綜掘臨時支護(hù)的機(jī)械化，縮短了工序時間，為綜掘巷道的安全高效掘進(jìn)和施工安全提供了條件。

關(guān)鍵詞 綜掘工作面 掘進(jìn)機(jī) 機(jī)載式 臨時支護(hù)

1 概述

目前，我礦掘進(jìn)的巷道，除開拓大巷外，采區(qū)和回采巷道占巷道總進(jìn)尺的75%以上，采區(qū)和回采巷道的頂板大多為黑色泥巖或煤頂，巷道圍巖屬于中等穩(wěn)定和不穩(wěn)定巖層，巷道掘出后呈現(xiàn)出易風(fēng)化，受潮、受振動或空頂時間過長易掉落的特性。同時這些巷道全部采用錨桿或雙錨支護(hù)，進(jìn)行永久支護(hù)時間比支棚的時間長。兼于以上原因，為保證安全施工，在掘進(jìn)過程中，不得不縮小空頂距離、加強(qiáng)臨時支護(hù)。具體表現(xiàn)在以下幾方面。

1.1空頂距離問題

由于圍巖具有不穩(wěn)定性，在進(jìn)行永久支護(hù)時間過長，在掘進(jìn)過程中必須縮小巷道空頂距離，相對加快支護(hù)時間，減少空頂時間，以保證施工安全。

1.2臨時支護(hù)問題

臨時支護(hù)作為一種特殊支護(hù)形式，它存在如下問題

1）支設(shè)時間相對較長

支設(shè)時間大約需10～30min（下層掘進(jìn)用截割頭挑鋼帶用10min，上層掘進(jìn)打柱時用20min～30min），約占整個循環(huán)時間（綜掘約60min，普掘約360min）的1/3～1/9，如果減少臨時支護(hù)支設(shè)時間，不僅加快了整個循環(huán)，而且減少了掘進(jìn)工作面空頂時間，對保證掘進(jìn)工作面頂板整體穩(wěn)定性和施工人員的安全有著非常重要的意義。

2）支設(shè)難度較大

在支設(shè)臨時支護(hù)時如使用摩擦柱作為臨時支護(hù)，人員必須進(jìn)入空頂作業(yè)，再加上網(wǎng)片的干擾，支設(shè)難度非常大，具有一定的危險性。

3）不能實現(xiàn)平行作業(yè)

支設(shè)了臨時支護(hù)后，受柱或截割頭的影響，掘進(jìn)工作面的作業(yè)空間相對縮小，不能完成頂板支護(hù)平行作業(yè)。

4）不能適應(yīng)巷道特殊情況

普通的臨時支護(hù)根本不能適應(yīng)巷道頂板出現(xiàn)的傾斜、超高、塌頂?shù)忍厥馇闆r，安全上沒有保障。

由于以上這些問題的存在給安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效帶來極大的困難，嚴(yán)重制約著我集團(tuán)公司整體掘進(jìn)水平的提高。

2 試驗概況

2.1巷道地質(zhì)概況

試驗地點位于一礦西大巷四部皮帶巷，巷道掘進(jìn)沿15#煤頂板掘進(jìn)，該巷道直接頂為黑色泥巖，平均厚度約1.5m，圍巖具有性脆、易風(fēng)化的特性。

2.2雙錨支護(hù)設(shè)計

考慮到運輸、掘進(jìn)設(shè)備尺寸和巷道圍巖變預(yù)留量，設(shè)計巷道斷面尺寸如下：巷道斷面呈矩形，凈寬4.2m，凈高2.9m，采用錨桿、網(wǎng)、錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

3 機(jī)載式臨時支護(hù)裝置結(jié)構(gòu)和原理

機(jī)載式臨時支護(hù)裝置由站套、站管、頂梁板、伸長部四大機(jī)構(gòu)及其配套的液壓系統(tǒng)組成。

機(jī)載式臨時支護(hù)裝置在掘進(jìn)機(jī)的中前部。卸下掘進(jìn)機(jī)升降用的兩個前軸、兩個后軸，換上加長軸，即可安裝油缸和主架。

機(jī)載式臨時支護(hù)裝置的操作步驟是：

① 掘進(jìn)機(jī)截割完畢后，截割頭落地，打開操作閥，將機(jī)載式臨時支護(hù)頂梁升到截割頭上方。

② 將支護(hù)用的鋼梯和菱形網(wǎng)放在頂梁架上，用磁鐵吸好，向前推動支護(hù)主架和頂梁。

③ 操作控制閥，使頂梁放平并支撐住頂板，掘進(jìn)機(jī)停電閉鎖，臨時支護(hù)完成。

④ 用錨桿鉆機(jī)完成錨桿安設(shè)，頂、幫可同時作業(yè)。

4 施工工藝

4.1施工機(jī)具

采用EBZ—150A型掘進(jìn)機(jī)割、裝、運煤，采用機(jī)械化臨時護(hù)頂裝置作為臨時支護(hù)，MQT單體風(fēng)動錨桿鉆機(jī)鉆孔、安裝錨桿、錨索，幫錨索鉆補(bǔ)強(qiáng)幫錨索，手持風(fēng)鉆打幫錨桿。

4.2 施工工藝

掘進(jìn)機(jī)割出一個循環(huán)進(jìn)度（1.6m），退機(jī)擺正，鋪設(shè)金屬網(wǎng)、鋼帶，支設(shè)臨時支護(hù)，打頂眼注錨桿，兩幫支護(hù)。

4.3 勞動組織

勞動組織采用“二九一六”制作業(yè)形式，即一班檢修，檢修時間為六小時，二班生產(chǎn)時間為全程生產(chǎn)，生產(chǎn)時間九小時。

5 護(hù)頂裝置的適應(yīng)性

該護(hù)頂裝置于2014年7月12日正式進(jìn)入工業(yè)性試驗，取得了非常好的效果，實際使用護(hù)頂裝置62天，掘進(jìn)進(jìn)尺830m，期間最高日進(jìn)19.8m，平均日進(jìn)13.4m，最高小班進(jìn)度11m，平均每班進(jìn)度6.7m。正常情況下，支設(shè)臨時支護(hù)時間一般需1～4min，平均時間2min，在現(xiàn)場操作中因司機(jī)熟練程度而略有差異，完成臨時護(hù)頂時間占總作業(yè)時間的3%。從以上這些數(shù)據(jù)和我們在現(xiàn)場跟班寫實記錄得出使用該臨時護(hù)頂裝置有以下優(yōu)點：

1）減少臨時支護(hù)時間加快掘進(jìn)速度

在未試驗該護(hù)頂裝置以前每個循環(huán)支設(shè)臨時支護(hù)需用時間大約30min（上層巷道支設(shè)兩排），平均每日掘進(jìn)進(jìn)尺10m，使用護(hù)頂裝置后每個循環(huán)支設(shè)臨時支護(hù)時間僅有2min，平均每日掘進(jìn)進(jìn)尺13.4m，使用護(hù)頂裝置后比使用護(hù)頂裝置以前每月提高掘進(jìn)進(jìn)尺82～100m。

2）實現(xiàn)了“一掘多錨”

由于是護(hù)頂裝置在試驗初期，一般情況下能實現(xiàn)“一掘兩錨”，根據(jù)圍巖情況，能實現(xiàn)“一掘三錨”。

3）工人在思想上有了安全感

4）杜絕了空頂作業(yè)

以前在支設(shè)臨時支護(hù)時，必須在退路暢通的情況下，有專人監(jiān)護(hù)頂板時支設(shè)臨時支護(hù)，打柱時必須進(jìn)入空頂下作業(yè)，存在一定的危險性，采用護(hù)頂裝置作為臨時支護(hù)后，人員只需在永久支護(hù)下鋪設(shè)好金屬網(wǎng)、鋼帶后，剩下的操作由機(jī)械操作來完成杜絕了人員進(jìn)入空頂下作業(yè)，從根本上保障了安全性。

5）增大了控頂面積

以前不管是使用單體支柱還是用截割頭挑鋼帶，它們的實際控頂面積都比較小，使用護(hù)頂裝置以后實際控頂面積比以前增加了2倍，大大增加了安全性。

6）增加了對特殊情況的適應(yīng)性

使用護(hù)頂裝置以后，對巷道遇到劈口、軟槽或其它因素造成頂板出現(xiàn)的傾斜或塌頂現(xiàn)象有了很強(qiáng)的適應(yīng)性。

由此可見，該護(hù)頂裝置基本上適應(yīng)一礦的地質(zhì)條件。

6 護(hù)頂裝置的局限性

由于地質(zhì)條件復(fù)雜多變，掘進(jìn)機(jī)與護(hù)頂裝置連接為一體，又增大了設(shè)備占用空間，這就大大限制了掘進(jìn)機(jī)和護(hù)頂裝置功能的正常發(fā)揮，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1）護(hù)頂裝置對掘進(jìn)機(jī)司機(jī)的影響

由于護(hù)頂裝置的護(hù)頂板處于掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)盤的前方，距底板高度約2.3m，寬度約2.1m，而掘進(jìn)機(jī)司機(jī)的位置在掘進(jìn)機(jī)的左側(cè)，在割煤過程中掘進(jìn)機(jī)司機(jī)視線受護(hù)頂裝置護(hù)頂板的影響，在掘進(jìn)工作面底板往上2m處巷道斷面右?guī)突究床坏剑荒鼙ＷC巷道的成形，有時把左幫的幫錨桿撞壞，影響工程質(zhì)量。

2）護(hù)頂裝置對掘進(jìn)機(jī)的影響

整個護(hù)頂裝置重量約為3t，其總重量是掘進(jìn)機(jī)的1/8（掘進(jìn)機(jī)總重量約25t），它對掘進(jìn)機(jī)的影響有以下幾方面：①整個機(jī)身過重增加了掘進(jìn)機(jī)的行走負(fù)荷，加快了掘進(jìn)機(jī)履帶、行走齒輪的磨損，如遇底板松軟或低凹造成掘進(jìn)機(jī)開不出來的情況出現(xiàn)；②護(hù)頂裝置油管太長，在截割時，油管處于自由伸展?fàn)顟B(tài)，經(jīng)常被耙爪或巷道幫擠壞油管，發(fā)生漏油事故。

3）中線與鋼帶對護(hù)頂裝置的影響

在支設(shè)臨時支護(hù)時，為調(diào)整鋼帶中線和鋼帶與中線方向，要經(jīng)常移動護(hù)頂裝置，以使鋼帶位置符合巷道設(shè)計要求，而護(hù)板升出后朝巷道頂板的一面為平面，鋼帶的排距與方向不能自動控制，不能保證鋼帶與護(hù)板相對固定，必須由人工調(diào)節(jié)才能達(dá)到要求。

7 結(jié)束語

通過井下實踐證明，綜掘巷道采用機(jī)載臨時支護(hù)可有效地解決掘進(jìn)工作面錨桿支護(hù)時控制頂板的問題，杜絕空頂作業(yè)造成的傷亡事故，減輕工人勞動強(qiáng)度，為綜掘創(chuàng)造一個良好的作業(yè)環(huán)境。在提高綜掘掘進(jìn)速度的同時，還能保證錨桿支護(hù)時的安全性，以便推進(jìn)我國煤礦綜掘機(jī)械化的進(jìn)一步提高。社會經(jīng)濟(jì)效益明顯，推廣應(yīng)用前景廣闊，對提升綜掘快速掘進(jìn)和臨時支護(hù)的機(jī)械化有著現(xiàn)實和深遠(yuǎn)的意義。