氣腿式臨時支護裝置的應用研究

劉曉強

摘 要：便捷、可靠的臨時支護是實現(xiàn)巷道開掘、維護工作頂板安全的重要基礎，通過改造錨桿機使其只能升降不能旋轉，同時通過連接球頭使一字或弧形橫梁和錨桿機鏈接，形成的氣腿式臨時支護具有支撐強度高、輕便可靠、易于操作的優(yōu)點，結合合理的錨網支護程序，實現(xiàn)了對頂板的及時有效支撐，是一種經濟、便捷的新型結構臨時支護形式。

關鍵詞：氣動錨桿機；支護裝置；操作程序

中圖分類號：TD354 文獻標志碼：A

煤礦井下開掘及巷修工程中，安全可靠的臨時支護是確保安全生產的基礎。常用的臨時支護形式有頂板懸吊式臨時支護、機載式臨時支護、自撐可移式臨時支護3種。懸吊式臨時支護用球母托架懸吊于巷道后方已支護的頂錨桿上，屬于懸臂梁形式，支護面積小、強度低、不能給頂板一定的支撐力、不能有效地維護頂板，支護效果較差。機載式臨時支護適應性差、操作復雜、設備維護不簡便。常用的單體支柱式自撐可移式臨時支護因為設備沉重、操作步驟多、勞動強度大而逐漸被淘汰。在這種背景下，研發(fā)一種適應開掘、維修巷道使用的臨時支護成為我們控制頂板事故、實現(xiàn)安全生產的關鍵。

1 氣腿式臨時支護的設計思路

通過理論分析，結合臨時支護發(fā)展的規(guī)律及現(xiàn)有的技術水平，確定臨時支護的結構形式采用自撐可移式臨時支護。自撐可移式臨時支護可以有效地對頂板施加一定的初撐力，從而解決頂板被揭露后所處于的失穩(wěn)狀態(tài)，達到減少頂板破碎維護頂板的目的。

受到煤礦錨網支護常用的錨桿機啟發(fā)，在進行了充分的理論分析和論證之后，我們認為錨桿機頂推力較大，操作靈活方便，可以借用錨桿機的這些優(yōu)點使用錨桿機作為支撐頂板的載具。通過改造錨桿機，拆除其轉動馬達并在其頂端加設支撐座，使之和帶耳槽鋼連接，即可實現(xiàn)對頂板的主動支撐。氣腿式臨時支護能夠給頂板一定的主動支撐力，并且具有支護可靠、設備輕便、操作簡單、適應性好、設備維護簡便及勞動強度低等優(yōu)點。

如圖1所示，氣腿式臨時支護設計結構示意圖。

2 氣腿式臨時支護的性能

氣腿式臨時支護的氣腿采用MQT-130/3.0Ⅴ型錨桿機（參數(shù)見表1），其升降范圍為1 460 mm～3 615 mm，單臺錨桿機重量52 kg，若在氣腿下加焊500 mm支撐底腿，升降范圍可進一步擴大，以適應巷高較高的巷道，但重量會增加。氣腿式臨時支護性能能夠滿足掘進、巷修臨時支護的要求，其單腿對頂板額定支撐力為6.3 kN，最大支撐力為7.9 kN，整套重量小于75 kg。當采用雙氣腿形式時，其額定支撐力為12.6 kN，最大支撐力為15.8 kN，最大支護范圍達為4.0 m×1.1 m，整套重量小于120 kg。氣腿式臨時支護可以實現(xiàn)對頂板的有效支撐，能夠有效防止頂板破碎矸石冒落，同時其具有支撐可靠、重量輕、操作簡單的優(yōu)點，是一種便捷、高效的新型臨時支護設備。

通過配合不同的氣腿數(shù)量及支撐鋼梁，氣腿式臨時支護可以適用不同的作業(yè)需求。正常掘進作業(yè)采用雙氣腿形式，頂梁采用一字型槽鋼橫梁，支撐范圍大，結構簡單可靠。巖巷等半圓拱形巷道及三心拱形巷道可根據(jù)需要研制不同形式的弧形鋼梁，使之能貼合巷道頂部斷面，可以實現(xiàn)對拱形巷道頂板的有效支撐。擴幫等巷修工程當擴幫范圍較小時可以采用單氣腿形式，配合一字型短頂梁，可實現(xiàn)巷修工程的臨時支護，輕便快捷、頂板支撐力大、安全可靠。

3 氣腿式臨時支護的使用要求

氣腿式臨時支護采用礦井供風管路供風。從供風管路引出三通接頭，連接錨桿機供風管路。氣腿式臨時支護采用13 mm高壓軟管供風，可以滿足支撐頂板的性能需要，其需風量較小，當氣腿升起頂緊后即可關閉錨桿機進風閥門。在掘進巷道采用掘進機掘進時，氣腿式臨時支護供風管路從掘進機的轉盤蓋板穿過，掘進機割煤時斷開主供風管路，割煤完畢連接供風管路，操作步驟簡單。在不使用時，臨時支護的氣腿放在掘進機上或用S鉤懸吊于頂板金屬網上（S鉤至少要鉤住3根鐵絲），風管盤好但不得拆管，必須保證臨時支護完好接管并和主供風管路聯(lián)通，隨時可以使用的熱備用狀態(tài)。根據(jù)煤礦安全規(guī)程的要求，不得空頂作業(yè)，所以掘進機割煤完畢后需要立即連接臨時支護供風管路，同時升起氣腿，支撐于空頂?shù)捻敯宸秶纯蓪崿F(xiàn)對頂板的有效支撐。當一排支護完畢需支護下一排時，需要及時前移氣腿式臨時支護。巖巷掘進和巷修工程使用要求和掘進工作面近似，當需要使用時連接供風管路升起氣腿即可。

4 氣腿式臨時支護的工序配合

為實現(xiàn)臨時支護與錨網支護工序的有效結合，我們經多次井上試驗后實現(xiàn)下井試用。下井后先后在機二隊、機一隊進行試驗驗證，證明氣腿式臨時支護效果達到了研發(fā)目的，同時總結了一套科學高效的操作工序。施工順序：割煤完畢→敲幫問頂→拉頂網至有支護的頂板下→聯(lián)網→使用臨時支護將新網頂至頂板→施工頂錨桿、錨索，上頂鋼帶梁→收回前探臨時支護→繼續(xù)施工頂錨桿錨索完畢。施工工序的難點在于新網的搭接，傳統(tǒng)工序上新網首先頂起，然后施工定位錨桿進行固定并依次施工完所有錨桿，最后聯(lián)網。使用氣腿式臨時支護時，因為要避免人員進入空頂下升起網片，所以需首先聯(lián)網，即將新網和已支護頂網首先連接，然后升起氣腿式臨時支護，實現(xiàn)對新網和頂板的支撐，然后施工錨桿。通過這種方式可以提高支護工序的安全性。

5 結語

氣腿式臨時支護設備包括氣腿式錨桿機及槽鋼橫梁，通過對錨桿機的改造實現(xiàn)了多種形式的臨時支護，其加工制作及使用、維護費用極低且設備輕便，操作簡單，實現(xiàn)了對頂板的有效主動支撐，可以有效減少頂板事故，確保了生產安全，具有良好的經濟效益及積極的社會意義，現(xiàn)已在東龐礦全面推廣。

參考文獻

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