煤礦掘進面臨時支護液壓支架設(shè)計方案

劉 劍

(天地科技股份有限公司 開采設(shè)計事業(yè)部，北京 100013)

開采技術(shù)與裝備

煤礦掘進面臨時支護液壓支架設(shè)計方案

劉 劍

(天地科技股份有限公司 開采設(shè)計事業(yè)部，北京 100013)

針對目前煤礦巷道掘進過程中掘進與永久支護工作交替穿插且速度不平衡而導(dǎo)致影響掘進機工作效率的這一現(xiàn)狀，設(shè)計了一種用于巷道掘進臨時支護的液壓支架組。該支架組由多個支架單元組成，以龍門式結(jié)構(gòu)跨騎于巷道內(nèi)的設(shè)備上，通過單軌吊運輸實現(xiàn)各支架單元自后向前隨掘進機循環(huán)前進，實現(xiàn)掘進與臨時支護平行作業(yè)，將掘進工作與永久支護工作分離，以此提高巷道掘進的效率與安全性。

掘進面臨時支護；液壓支架；工作原理

巷道的機械化快速掘進和支護隨著掘進工作面范圍的日益加大與生產(chǎn)能力和推進速度的提高，已經(jīng)成為影響礦井高產(chǎn)高效、安全生產(chǎn)的重要問題。由于我國礦井的圍巖結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，巷道支護形式也是多種多樣，有錨桿、錨梁、錨網(wǎng)、錨索或錨柱甚至還要加金屬棚等多種方式，屬于主動的永久支護方式。我國綜掘工作面長期以來沒有采用臨時支護設(shè)施，大部分井下掘進工藝的現(xiàn)狀一般為掘進機掘進一段距離后停機，工人攜錨網(wǎng)、錨桿、錨索及鉆機等物料設(shè)備進入前端，進行鋪設(shè)錨網(wǎng)、打錨桿、錨索等永久支護作業(yè)。高度機械化的掘進機掘進只需3～5min，而人工進行永久支護工作則需要20min甚至更長，掘進機的開機率僅有25%左右，這成為制約掘進機生產(chǎn)效率的主要原因。

本文提出一種在煤礦煤巷掘進中應(yīng)用的臨時支架的設(shè)計思路，通過將掘、錨工作分離來解決掘進工作中由于掘、錨速度失衡而影響掘進效率的問題，在提高巷道掘進速度的同時也增強了永久支護作業(yè)的安全性。

1 支架單元

1.1 支架結(jié)構(gòu)

支架由頂梁、伸縮頂梁、輔助頂梁、移架座、軌道滑輪、護幫板、連接板、立柱、伸縮油缸、輔助伸縮油缸、護幫油缸等部分組成。頂梁中部有隔板將箱體分為左、右2個箱，箱內(nèi)有2道筋板，將其又分為前、中、后3個箱。頂梁下部裝有滑輪來懸掛單軌吊，滑輪在頂梁下部可向左右實現(xiàn)一定的偏移量，以便移架時軌道對正。伸縮頂梁包覆在頂梁外，通過伸縮油缸可相對于頂梁左右滑動，立柱安裝在伸縮頂梁兩側(cè)。輔助頂梁嵌在頂梁隔板左、右兩側(cè)的箱體內(nèi)，通過輔助伸縮油缸可相對于頂梁左右滑動，移架座頂端固定在輔助頂梁下。護幫油缸連接頂梁和護幫板。連接板一端與護幫板鉸接，另一端與支撐立柱鉸接。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1—頂梁；2—伸縮頂梁；3—輔助頂梁；4—移架座；5—軌道滑輪；6—軌道；7—護幫板；8—連接板；9—輔助伸縮油缸；10—伸縮油缸；11—立柱；12—護幫油缸圖1 支架單元結(jié)構(gòu)

1.2 支架的展開與收縮

支架對巷道起支護作用時為展開狀態(tài)，支架通過軌道運輸過程中為收縮狀態(tài)，如圖2所示。

圖2 支架的展開狀態(tài)(左)與收縮狀態(tài)(右)示意

支架從展開狀態(tài)到收縮狀態(tài)共有3個步驟：

(1)收縮支架輔助伸縮油缸帶動輔助伸縮頂梁向頂梁中間滑動至指定位置，同時帶動移架座向支架中間移動。

(2)收縮立柱和護幫油缸，使頂梁下降與頂板分離，移架座也同時下降，由移架座下降到底部接觸巷道底板時支撐架體，立柱與底板分離。

(3)調(diào)節(jié)伸縮油缸和護幫油缸，帶動伸縮頂梁向頂梁中間收縮，完成支架收縮過程。

從收縮狀態(tài)到展開狀態(tài)分以下3個步驟：

(1)調(diào)節(jié)伸縮油缸和護幫油缸，帶動2個伸縮頂梁由頂梁中間向左右兩側(cè)滑動至指定位置。

(2)調(diào)節(jié)立柱和護幫油缸，立柱支撐架體，直至頂梁和護幫板支護巷道頂板和側(cè)幫。

(3)調(diào)節(jié)輔助伸縮油缸，帶動輔助伸縮頂梁滑動至頂梁兩側(cè)，即完成支架的展開過程。

2 支架工作組的工作原理

將支架組布置在掘進巷道內(nèi)，支架單元全部為展開狀態(tài)，橫跨在巷道內(nèi)的掘進機等設(shè)備上方，以頂梁和護幫板支護巷道的頂板和兩幫。

將單軌吊軌道向前端滑移，錯開支架組末端支架頂梁，將末端支架收縮后將錨網(wǎng)等永久支護材料鋪設(shè)在收縮狀態(tài)下支架的頂梁上，軌道重新拉回并將收縮后的支架吊起，沿軌道滑移運送至支架組前端。期間掘進機正常工作，掘進一段距離后，單軌吊軌道伸出，將末端支架滑移至支架組前端卸下，軌道再次后拉錯開支架頂梁，最后將支架重新展開，支護新掘進出的頂板和側(cè)幫。如圖3所示。

1—前端支架；2—運送至前端的末端支架；3—掘進機圖3 支架組

重復(fù)上述過程，可實現(xiàn)掘進機連續(xù)作業(yè)的同時臨時支護新掘巷道的頂板及側(cè)幫。臨時支架頂梁上有開孔，打錨桿、錨索等永久支護作業(yè)可在掘進機后的臨時支架下方與掘進同步進行。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計的掘進巷道臨時支護液壓支架可實現(xiàn)掘進與永久支護同步進行，使掘進機可以進行長距離的連續(xù)工作。以臨時支護設(shè)備支護新掘巷道，工人可在臨時支護設(shè)備下進行永久支護工作，較大程度上提高掘進機的開機率和工作效率，同時也提高了工人進行永久支護作業(yè)的安全性。另外，和一些其他移步式的臨時支護支架相比，將巷道末端支架循環(huán)前移至巷道前端，令巷道頂板只接受一次支護的沖擊，可以有效地避免支架對頂板的反復(fù)支撐而導(dǎo)致頂板破碎。

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DesigningSchemeofHydraulicSupportofTunnelingFaceTemporarySupportofCoalMine

LIU Jian

(Coal Mining & Designing Department，Tiandi Science & Technology Co.，Ltd.，Beijing 100013，China)

To the problems that working efficient of tunneler influenced by tunneling and permanent supporting cross-impact and unbalance speed during roadway driving in coal mine，then hydraulic support group was designed for roadway driving temporary supporting.The support group was composed by many support elements，it appeared as gantry structure layout on equipment of roadway，and every support element move forward with tunneler forward according monorail system transportation，parallel working of tunneling and temporarily were realized，and driving and perpetual support would be separated，so efficiency and safety of roadway driving could be improved.

tunneling face temporary support；hydraulic support；working principle

2017-08-01

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2017.06.005

國家重點研發(fā)計劃(2017YFC0804305)：工作面智能化超前支護裝備及輔助作業(yè)平臺

劉 劍(1988-)，男，河北邢臺人，助理研究員，碩士，主要從事采煤工作面液壓支架設(shè)計。

劉 劍.煤礦掘進面臨時支護液壓支架設(shè)計方案[J].煤礦開采，2017，22(6)：20-21，28.

TD355.41

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1006-6225(2017)06-0020-02

徐亞軍]