宋 洋

(晉煤集團金鼎公司支架分公司 山西 晉城 048000)

一種強力巷道支護框架的發(fā)明

宋 洋

(晉煤集團金鼎公司支架分公司 山西 晉城 048000)

傳統(tǒng)的巷道臨時支護主要以單體液壓支柱配合梁體進行聯(lián)合支護，但是這種支護的局限性表現(xiàn)為勞動強度大、單體柱容易鉆底、不能控制底板變形、支護整體性較差。單體液壓支柱鉆底量大，回撤困難；對于頂板壓力較大的煤層，達不到支護強度，易造成工作面安全出口處的頂板下沉或因頂板壓力大及操作等原因，支柱、柱鞋的損壞量較大，并且工序復雜，人工操作多，造成事故的概率較大?，F(xiàn)發(fā)明一種巷道支護框架代替?zhèn)鹘y(tǒng)簡單的單體柱支護，能滿足采煤工作面巷道支護距離、支護強度及安全間隙的需求，并且使用快捷方便，安全通道順暢、通風斷面大，有利于工作面快速推進。該巷道支護框架由由高強鋼板（Q690）拼裝焊接而成，強度很大，整體性好，安全性高，底部可架設(shè)橫梁控制底板變形，同時使得液壓柱不鉆底。

巷道支護；高強度；發(fā)明

1 發(fā)明背景

綜采工作面端頭雖然占用面積不大，但端頭區(qū)是巷道和綜采工作面的交匯處，圍巖在多種支承壓力作用下，受采動影響最大，礦壓顯現(xiàn)復雜，無立柱支護空間大，所以端頭既是頂板維護的重點，又是頂板管理的難點。隨著我國綜機采煤技術(shù)的發(fā)展，與采面液壓支架效能相比，采面端頭支護落后的矛盾越來越突出，如在晉煤集團成莊煤業(yè)巷道底鼓變形嚴重，有頂板冒落威脅的采掘巷道中單體支柱無法可靠支護。

傳統(tǒng)的采煤工作面兩順槽支護主要以單體液壓支柱配合梁體進行聯(lián)合支護，但是這種超前支護的局限性表現(xiàn)為：

1.支護強度低：單體液壓支柱鉆底量大，回撤困難；對于頂板壓力較大的煤層，達不到支護強度，易造成工作面安全出口處的頂板下沉；

2.受力不均：由于操作等原因，單體液壓支柱很難保證受力均勻。

3.支護速度慢：由于單體液壓支柱回撤速度難以大幅度提高，制約了采煤工作面推進速度，難以實現(xiàn)綜采面的高產(chǎn)高效；

4.勞動強度大：由于支設(shè)、回撤單體液壓支柱頻繁，并且全部采用人力，造成了工作面使用人員多，勞動強度大；

5.成本高、安全性差：因頂板壓力大或操作等原因，支柱、柱鞋的損壞量較大，并且工序復雜，人工操作多，造成事故的概率較大。

特別是一次采全高工作面順槽斷面高度可達到 4～5m，采用單體支柱難以安全有效地進行超前支護，而且不符合煤礦安全規(guī)程要求。采用支護框架代替?zhèn)鹘y(tǒng)單體柱支護能滿足采煤工作面支護距離、支護強度及安全間隙，并且使用快捷方便，安全通道順暢、通風斷面大，有利于工作面快速推進。

2 發(fā)明內(nèi)容及關(guān)鍵要點

本項目主要是設(shè)計一組巷道支護框架，使之適應采掘巷道支護距離、支護強度及安全間隙，并且使用快捷方便，安全通道順暢、通風斷面大，有利于工作面快速推進。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案：

1、頂梁體底座體由高強鋼板拼裝焊接而成，截面呈“口”字型，方法簡單實用，分別有兩個柱窩在頂梁和底座的兩端，由鉸接銷進行鏈接。

2、立柱裝安全閥、立控閥、壓力表。下腔用供液管路連接。上端用可拆卸防倒鏈連接?？啥嗉苎a液升高。單架降低。降低時或安裝時使用簡易防倒裝置。

3、采用140mm缸徑立柱，支護阻力1100KN，安全閥開啟壓力35.7MPa，兩米設(shè)置一組。若要達到采后100米支護強度承受108500KN要求（支護強度為0.542 MPa）。要達到支護強度為0.542 MPa，需要每米設(shè)置一組支架。

具體由1頂梁體2液壓立柱3底座體4、5柱窩

3 與單體柱強度直接對比及創(chuàng)新點

（1）和單體柱支護強度比較

單體支護強度：巷道內(nèi)距采面10米范圍內(nèi)采用一梁四柱支護，10—20米范圍內(nèi)采用一梁三柱支護方式，單體支護強度按一梁四柱支護方式計算。

每根單體的初撐力為90kN，工作阻力為250kN,單體排距為800mm，巷道寬度為5000mm。

單體支護強度=4根×250kN/根/800mm/5000mm=0.249Mpa

因此單體柱支護強度遠不如框架支護強度高。

（2）此發(fā)明的創(chuàng)新點及工藝水平：

1、該巷道支護框架由由高強鋼板（Q690）拼裝焊接而成，在高強度板結(jié)構(gòu)件焊接時，采取焊前預熱處理使得鋼板強度很大，整體性好，安全性高

2、鋼板下料后，用鋼板預處理機對其進行表面預處理，清除焊道油污、鐵銹、氧化皮層。坡口的加工采用機器人切割機、筋板周邊采用機加工的方法，保證零件尺寸公差要求。另采用多層多道焊使焊縫獲得較好的組織及韌性，焊縫更加均勻密實，焊后應用熱處理消除內(nèi)應力。多道工藝嚴格把關(guān)保證框架整體安全水平。

3、底部可架設(shè)橫梁控制底板變形，同時使得液壓柱不鉆底。

4 取得的社會經(jīng)濟效益

采用巷道支護框架代替?zhèn)鹘y(tǒng)簡單的單體柱支護能滿足采煤工作面巷道支護距離、支護強度及安全間隙，并且使用快捷方便，安全通道順暢、通風斷面大，有利于工作面快速推進。

一組框架成本：立柱（4000/根）*4根=16000元

鋼材（4000/噸）*1噸=4000元

總成本20000

同面積使用傳統(tǒng)單體柱（至少8根及8根以上）加不可回收支護材料以及臨時支護工時費用約48000元

單組框架創(chuàng)造效益48000-20000=28000元

按進風巷、回風巷各擺放5組計算，共創(chuàng)造效益28000*10=280000

此發(fā)明已在晉煤集團成莊礦使用，使用效果良好。可用于巷道底鼓變形嚴重，有頂板冒落威脅的采掘巷道。另帶來安全生產(chǎn)效益無法估量。

G322

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1007-6344（2016）10-0196-01

宋洋，男，畢業(yè)于山西農(nóng)大機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，2011年參加工作，任晉煤集團金鼎公司支架分公司技術(shù)部技術(shù)員。