井下快速掘進(jìn)支護(hù)裝置技術(shù)研究

耿志新

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)挖金灣虎龍溝煤業(yè)有限公司， 山西 朔州 038000）

引言

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)虎龍溝煤礦工作面在掘進(jìn)過(guò)程中，主要采用掘進(jìn)機(jī)機(jī)載設(shè)備和錨桿鉆車(chē)機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)對(duì)巷道進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)作業(yè)。從當(dāng)前的應(yīng)用效果來(lái)看，井下工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，支護(hù)效率低，掘進(jìn)速度慢，同時(shí)還伴隨著冒落、掉矸等安全事故的發(fā)生，進(jìn)而造成采掘銜接失衡。

1 臨時(shí)支護(hù)方式存在問(wèn)題分析

虎龍溝煤礦井下掘進(jìn)巷道斷面形式主要有矩形斷面、梯形斷面和直墻拱形斷面。掘進(jìn)巷道主要采用錨桿+W 鋼帶+錨索+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方式，保障井下巷道圍巖的開(kāi)采安全。主要有兩種臨時(shí)支護(hù)方式：第一種，采用掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時(shí)支護(hù)裝置，采用MQT-130/3.8 型煤礦用氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)施工固定錨桿（索）；第二種，采用錨桿鉆車(chē)機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)，采用ZLJ-10/21 機(jī)載臨時(shí)支護(hù)裝置施工固定錨桿（索）。從多年的實(shí)踐結(jié)果可知，以上兩種綜掘工作面臨時(shí)支護(hù)方式都存在著問(wèn)題。

第一種臨時(shí)支護(hù)方式存在的問(wèn)題：MQT-130/3.8型氣動(dòng)錨桿與錨桿鉆車(chē)無(wú)法配套使用，支護(hù)效率低，工序復(fù)雜，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，單進(jìn)低；整個(gè)頂板沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全部支護(hù)，常出現(xiàn)有空頂作業(yè)情況，安全隱患大；影響拖移皮帶機(jī)尾等作業(yè)工序，施工效率差，掘進(jìn)速度慢。

第二種臨時(shí)支護(hù)方式存在的問(wèn)題：綜掘工作面臨時(shí)支護(hù)架為一種單梁式超前支護(hù)裝置，支護(hù)強(qiáng)度比較低，常出現(xiàn)有空頂作業(yè)的情況發(fā)生，安全隱患大；支護(hù)時(shí)需要采用人工對(duì)金屬網(wǎng)進(jìn)行鋪設(shè)作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率不高，錨桿鉆車(chē)移動(dòng)時(shí)，對(duì)鋪設(shè)金屬網(wǎng)的工作人員存在嚴(yán)重的安全問(wèn)題，常發(fā)生安全事故，影響掘進(jìn)效率。

虎龍溝煤礦為了提高綜掘綜工作面巷道的掘進(jìn)效率，在分析了該礦以往兩種臨時(shí)支護(hù)方式問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的快速掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置，該快速掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置可以有效緩解掘進(jìn)工作面迎頭支護(hù)的壓力，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面迎頭區(qū)域快速超前支護(hù)，使掘進(jìn)工作面的頂、幫能有效、及時(shí)支護(hù)，滿足巷道的臨時(shí)支護(hù)要求。

2 快速掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置的分析

2.1 臨時(shí)支護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的新型快速掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置如圖1 所示，該快速掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置主要包括迎頭護(hù)壁、挑梁、側(cè)護(hù)壁、順梁、橫梁、推移千斤頂、立柱等部件組成。其中迎頭護(hù)壁的作用是對(duì)迎頭煤墻進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，防止頂板冒頂和迎頭煤墻片幫傷人；順梁由兩段鉸接而成，同時(shí)增設(shè)主、副順梁形成主副架，主順梁和副順梁通過(guò)推移油缸互為支點(diǎn)進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)快速前移；側(cè)護(hù)壁的作用是對(duì)未進(jìn)行支護(hù)區(qū)段實(shí)現(xiàn)臨時(shí)護(hù)幫[1-2]。

圖1 新型快速掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置圖

該新型快速掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置主順梁、副順梁兩者交錯(cuò)支撐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以互為支點(diǎn)進(jìn)行快速前移，有效解決了巷道超前支護(hù)區(qū)段需要進(jìn)行不間斷支護(hù)的要求。另外該快速臨時(shí)支護(hù)裝置可以和煤礦的掘進(jìn)機(jī)和錨桿鉆車(chē)進(jìn)行配套使用，加快巷道支護(hù)和掘進(jìn)效率。

2.2 臨時(shí)支護(hù)裝置工作方式

掘進(jìn)機(jī)割煤前進(jìn)3 m→掘進(jìn)機(jī)退后9 m→降下支架迎頭挑梁→鋪設(shè)金屬網(wǎng)并固定→升起挑梁→降下主順梁，推移油缸伸出，前移主順梁1 個(gè)排距，主順梁接頂→降下輔順梁，推移油缸收回，前移輔順梁1 個(gè)排距，輔順梁接頂→重復(fù)上述流程兩次[3-4]。

2.3 臨時(shí)支護(hù)裝置配套設(shè)備

該快速臨時(shí)支護(hù)裝置配套方案如圖2 所示，配套尾部轉(zhuǎn)載機(jī)為6 節(jié)，配套總長(zhǎng)度為16.63 m；配套皮帶機(jī)尾承載部為6 節(jié)。

圖2 新型臨時(shí)支護(hù)裝置配套方案圖

3 工業(yè)性試驗(yàn)

3.1 工程概況

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)虎龍溝煤礦位于山西省懷仁縣鵝毛口鎮(zhèn)，礦區(qū)面積為12.2079 km2，可采儲(chǔ)量9345.4 萬(wàn)t，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120 萬(wàn)t/年?；垳厦旱V81511 工作面位于該礦東盤(pán)區(qū)，工作面標(biāo)高為1059～1074 m，走向長(zhǎng)度1215 m，傾斜長(zhǎng)度183 m，面積222345 m2，傾角3°～5°。工作面主要設(shè)備配套情況：ZF13000/25/38 型綜放液壓支架106 架；MG6501630-WD 型雙滾筒采煤機(jī) 1 臺(tái)；SGZ-800/800 型中雙鏈刮板輸送機(jī) 1 臺(tái)；SZZ-1200/525 型轉(zhuǎn)載機(jī)1 臺(tái)；PCM-525 齒輥破碎機(jī)破碎機(jī)1 臺(tái)；BRW-630/37.5 乳化液泵4 臺(tái)；BPW-315/16 型噴霧泵3 臺(tái)[5]。

3.2 臨時(shí)支護(hù)裝置應(yīng)用效果分析

虎龍溝煤礦81511 工作面運(yùn)輸巷凈寬為4900 mm，凈高為2950 mm，凈面積為14.455 m2，如圖3所示。

圖3 巷道斷面圖（單位：mm）

針對(duì)81511 工作面運(yùn)輸巷的條件和地質(zhì)情況，將快速掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置應(yīng)用于綜掘工作面的機(jī)械化臨時(shí)支護(hù)。工業(yè)性試驗(yàn)期間，該快速掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置對(duì)巷道的支護(hù)滿足了綜掘工作面平均日進(jìn)尺的要求，實(shí)現(xiàn)了安全、快捷、穩(wěn)定的目標(biāo)。81511 工作面運(yùn)輸巷平均日進(jìn)尺達(dá)到了18 m 的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)虎龍溝煤礦在掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新型的快速掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置。該裝置在81511 工作面運(yùn)輸巷進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，支護(hù)效果理想，有效解決了綜掘工作面的臨時(shí)支護(hù)問(wèn)題，81511 工作面運(yùn)輸巷頂板穩(wěn)定。81511 工作面運(yùn)輸巷平均日進(jìn)尺達(dá)到了18 m，實(shí)現(xiàn)了巷道快速掘進(jìn)的目標(biāo)，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。