劉 劍

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

開采技術(shù)與裝備

煤礦掘進(jìn)面臨時(shí)支護(hù)液壓支架設(shè)計(jì)方案

劉 劍

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

針對(duì)目前煤礦巷道掘進(jìn)過程中掘進(jìn)與永久支護(hù)工作交替穿插且速度不平衡而導(dǎo)致影響掘進(jìn)機(jī)工作效率的這一現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種用于巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)的液壓支架組。該支架組由多個(gè)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(yùn)輸實(shí)現(xiàn)各支架單元自后向前隨掘進(jìn)機(jī)循環(huán)前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)與臨時(shí)支護(hù)平行作業(yè)，將掘進(jìn)工作與永久支護(hù)工作分離，以此提高巷道掘進(jìn)的效率與安全性。

掘進(jìn)面臨時(shí)支護(hù)；液壓支架；工作原理

巷道的機(jī)械化快速掘進(jìn)和支護(hù)隨著掘進(jìn)工作面范圍的日益加大與生產(chǎn)能力和推進(jìn)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(hù)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(dòng)的永久支護(hù)方式。我國綜掘工作面長期以來沒有采用臨時(shí)支護(hù)設(shè)施，大部分井下掘進(jìn)工藝的現(xiàn)狀一般為掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)一段距離后停機(jī)，工人攜錨網(wǎng)、錨桿、錨索及鉆機(jī)等物料設(shè)備進(jìn)入前端，進(jìn)行鋪設(shè)錨網(wǎng)、打錨桿、錨索等永久支護(hù)作業(yè)。高度機(jī)械化的掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)只需3～5min，而人工進(jìn)行永久支護(hù)工作則需要20min甚至更長，掘進(jìn)機(jī)的開機(jī)率僅有25%左右，這成為制約掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)效率的主要原因。

本文提出一種在煤礦煤巷掘進(jìn)中應(yīng)用的臨時(shí)支架的設(shè)計(jì)思路，通過將掘、錨工作分離來解決掘進(jìn)工作中由于掘、錨速度失衡而影響掘進(jìn)效率的問題，在提高巷道掘進(jìn)速度的同時(shí)也增強(qiáng)了永久支護(hù)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(hù)幫板、連接板、立柱、伸縮油缸、輔助伸縮油缸、護(hù)幫油缸等部分組成。頂梁中部有隔板將箱體分為左、右2個(gè)箱，箱內(nèi)有2道筋板，將其又分為前、中、后3個(gè)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(shí)現(xiàn)一定的偏移量，以便移架時(shí)軌道對(duì)正。伸縮頂梁包覆在頂梁外，通過伸縮油缸可相對(duì)于頂梁左右滑動(dòng)，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(duì)于頂梁左右滑動(dòng)，移架座頂端固定在輔助頂梁下。護(hù)幫油缸連接頂梁和護(hù)幫板。連接板一端與護(hù)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(hù)幫板；8—連接板；9—輔助伸縮油缸；10—伸縮油缸；11—立柱；12—護(hù)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(duì)巷道起支護(hù)作用時(shí)為展開狀態(tài)，支架通過軌道運(yùn)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(gè)步驟：

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

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

(3)調(diào)節(jié)伸縮油缸和護(hù)幫油缸，帶動(dòng)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(gè)步驟：

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

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

(3)調(diào)節(jié)輔助伸縮油缸，帶動(dòng)輔助伸縮頂梁滑動(dòng)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(jìn)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(jìn)機(jī)等設(shè)備上方，以頂梁和護(hù)幫板支護(hù)巷道的頂板和兩幫。

將單軌吊軌道向前端滑移，錯(cuò)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(hù)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(yùn)送至支架組前端。期間掘進(jìn)機(jī)正常工作，掘進(jìn)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(cuò)開支架頂梁，最后將支架重新展開，支護(hù)新掘進(jìn)出的頂板和側(cè)幫。如圖3所示。

1—前端支架；2—運(yùn)送至前端的末端支架；3—掘進(jìn)機(jī)圖3 支架組

重復(fù)上述過程，可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)連續(xù)作業(yè)的同時(shí)臨時(shí)支護(hù)新掘巷道的頂板及側(cè)幫。臨時(shí)支架頂梁上有開孔，打錨桿、錨索等永久支護(hù)作業(yè)可在掘進(jìn)機(jī)后的臨時(shí)支架下方與掘進(jìn)同步進(jìn)行。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的掘進(jìn)巷道臨時(shí)支護(hù)液壓支架可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)與永久支護(hù)同步進(jìn)行，使掘進(jìn)機(jī)可以進(jìn)行長距離的連續(xù)工作。以臨時(shí)支護(hù)設(shè)備支護(hù)新掘巷道，工人可在臨時(shí)支護(hù)設(shè)備下進(jìn)行永久支護(hù)工作，較大程度上提高掘進(jìn)機(jī)的開機(jī)率和工作效率，同時(shí)也提高了工人進(jìn)行永久支護(hù)作業(yè)的安全性。另外，和一些其他移步式的臨時(shí)支護(hù)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(hù)的沖擊，可以有效地避免支架對(duì)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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2017YFC0804305)：工作面智能化超前支護(hù)裝備及輔助作業(yè)平臺(tái)

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

劉 劍.煤礦掘進(jìn)面臨時(shí)支護(hù)液壓支架設(shè)計(jì)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]