文/楊宗義 符大利

回采巷道快速掘進技術(shù)研究與應(yīng)用

文/楊宗義 符大利

掘進工作面臨時支護的安全問題是長期困擾煤炭生產(chǎn)的技術(shù)難題，由于巷道掘進后頂板不能及時得到有效的支護，經(jīng)常會造成頂板掉矸傷人事故。

在黃陵一號煤礦井下試驗的是ZJC2×800/21/30型交錯式掘進超前支護裝置。為了能夠更好地運用好此套設(shè)備，黃陵一號煤礦生產(chǎn)部、機電部組織全體工程技術(shù)人員對超前支架使用進行跟班，現(xiàn)場協(xié)助區(qū)隊處理碰到的問題，并針對超前支架廠家的設(shè)計缺陷及結(jié)合黃陵一號煤礦現(xiàn)場使用條件進行了技術(shù)改造，最終滿足現(xiàn)場使用效果。

一、超前支護裝置介紹及使用過程

1.超前支護裝置的適用條件

（1）試用巷道掘高范圍為2.6～3.3m（標(biāo)高2.7m），寬度范圍為4.4～4.6m。

（2）作用于裝置上的頂板壓力不能超過1760KN。

（3）適用巷道走向傾角不大于10°，異形巷道頂板傾角大于5°。

2.超前支護裝置的組成

ZJC2×800/21/30型交錯式掘進超前支護裝置主要由金屬結(jié)構(gòu)和液壓元件系統(tǒng)組成。金屬結(jié)構(gòu)有：橫梁、順梁、前梁等。液壓元件主要有：立柱、各種千斤頂、液壓控制元件（單向閥、安全閥）、液壓輔助元件（膠管、彎頭、三通等）等。

超前支護裝置的總體布置圖

3.使用過程

該裝置外形尺寸符合井下掘進順槽的尺寸，外側(cè)寬度4.1m，內(nèi)側(cè)寬度3.76m，最低支撐高度2.3m，最高支撐高度3.5m；該裝置由立柱、千斤頂、前梁、順梁、橫梁等組成，由液壓系統(tǒng)控制能實現(xiàn)自移行走和各種動作。在此裝置下，能夠保證掘進工作面的作業(yè)人員和掘進機始終處于安全狀態(tài)，并實現(xiàn)了掘進—臨時超期支護—永久支護的銜接過渡。

每循環(huán)過后，清煤工先清理立柱周圍的浮煤，待浮煤清凈后，泵站工開啟泵站，待壓力達(dá)到規(guī)定值后，在跟班隊長統(tǒng)一指揮下，由移架工控制操作閥進行：降架、升1、3#立柱、前移、降1、3#立柱、升架接頂、降架、升2、4#立柱、前移、降2、4#立柱、升架接頂，當(dāng)支架距迎頭1米處時停止移架。在移架過程中，其中一組始終處于接頂狀態(tài)，更好地保持了頂板的穩(wěn)定性。

二、超前支護裝置的使用效果

1.提高循環(huán)進度

使用該超前支護裝置后，回采巷道每循環(huán)進度為5m，錨索梁距工作面最大距離不能超過25m，幫錨、幫網(wǎng)緊跟支架后，在滿足上述支護要求、設(shè)備、系統(tǒng)安全可靠的前提下，每班進尺能達(dá)到10m，日進尺達(dá)20m。

2.提高月度進尺

使用該裝置后，可加快回采巷道掘進進度、提高掘進工作面單進水平，對于緩解黃陵一號煤礦采掘接續(xù)緊張的被動局面具有重要意義。

3.增加了安全性

該裝置整體為框架式結(jié)構(gòu)，總長約7.26m左右，可以保證掘進機機身、司機完全掩護在該裝置下且不受破碎頂板的威脅；錨桿等永久性支護作業(yè)時，作業(yè)人員始終處于超前支護頂梁下方，作業(yè)空間大且安全程度高；移架步距大，為整體排式，強度好，性能可靠，可及時支護因片幫暴露的頂板或掘進機掘進后新暴露處頂板。立柱初撐力為11.7t，可以緩解頂板的下沉，對頂板管理有利。

4.改進鉆場的施工工藝

使用該裝置前，區(qū)隊單班可實現(xiàn)：順槽掘進 4m（一循環(huán)），并在迎頭施工一個鉆場，原鉆場斷面為寬×深=5m×4m，受限于鉆場斷面，原鉆場只能采用炮掘施工。施工一個原鉆場，消耗支護材料：30套頂錨桿、26套幫錨桿、兩套錨索梁（梁長4.6m，一梁4索）。

使用該裝置后，區(qū)隊單班可實現(xiàn)：順槽掘進5m（一循環(huán)），并在裝置后方，機掘施工一個鉆場，新鉆場斷面為寬×深=5.5m×4m。新施工的鉆場共消耗20套頂錨桿、33套幫錨桿（為了更好起到護幫作用，幫錨桿由原先的“2—1”布置改為目前的“3—3”布置）、兩套錨索梁（梁長4.2m，一梁3索，梁長2m，一梁2索）、1根單錨索。

使用前與使用后對比：減少了支護材料的消耗，減少了火工品的使用及火工品對人身安全的影響，降低了工人的勞動強度。

5.循環(huán)利用，節(jié)約成本

該套超前支護裝置可以在一個掘進工作面完成之后，而繼續(xù)利用到下個掘進頭，可以循環(huán)使用，大大節(jié)約了臨時支護成本。

三、超前支護裝置使用過程中存在的問題及改進方法

1.對巷道尺寸的要求

該裝置寬4.1m，橫梁、順梁、前梁等金屬結(jié)構(gòu)件在支架的上方，因此出現(xiàn)了“頭重腳輕”的現(xiàn)象，而原設(shè)計309進風(fēng)順槽寬度為4.4m，于是在移架過程中出現(xiàn)了支架傾向一幫并且容易破壞主幫玻璃鋼錨桿和塑鋼網(wǎng)。為此及時調(diào)整了309進風(fēng)順槽寬度，調(diào)整后為4.6m，但同時也增大了巷道的斷面積。

2.移架支護改進

移架過程中，因“頭重腳輕”容易造成支架傾斜，所以只能保證每個循環(huán)內(nèi)錨桿成排成線，無法做到所有的錨桿成排成線。

設(shè)計頂錨桿“6—6”布置，因支架原因，每循環(huán)過后每排只能支設(shè)5根錨桿，只能靠人員在移架過后及時補打錨桿。此外，因支架原因，吊掛錨桿也無法及時支設(shè)，影響了電纜的吊掛。

3.受設(shè)備的影響

該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自移行走和各種動作，全部由液壓系統(tǒng)的控制。液壓系統(tǒng)所使用的乳化液，對濃度要求較高，所以每班必須做好班組檢查工作，檢查乳化泵站運行情況、油脂狀況、管路銜接狀況，并做好設(shè)備的保養(yǎng)工作。

4.對班組人員編制的影響

受裝置的影響，綜掘機的活動范圍受到了限制，使得綜掘機不能拾取支架立柱附近的浮煤，致使順槽兩幫浮煤堆積較多，這就要求移架后必須安排專人清理浮煤，與使用前比，平均每班需增加人員2名。

5.對操作人員的要求

移架工的操作水平高低，嚴(yán)重影響了當(dāng)班的進尺情況，所以生產(chǎn)班必須配備操作技術(shù)熟練的移架工。

四、總結(jié)

由ZJC2×800/21/30型交錯式掘進超前支護裝置設(shè)計合理、操作簡單、支護強度高，提高黃陵一號煤礦機械化支護作業(yè)程度及掘進效率，緩解該礦采掘接續(xù)緊張的被動局面，降低了作業(yè)人員勞動強度，給作業(yè)人員的安全作業(yè)提供了有力保障。

（作者單位：陜西陜煤黃陵礦業(yè)集團公司）

（責(zé)任編輯：李元）