劉曉強(qiáng)

摘 要：便捷、可靠的臨時(shí)支護(hù)是實(shí)現(xiàn)巷道開掘、維護(hù)工作頂板安全的重要基礎(chǔ)，通過改造錨桿機(jī)使其只能升降不能旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過連接球頭使一字或弧形橫梁和錨桿機(jī)鏈接，形成的氣腿式臨時(shí)支護(hù)具有支撐強(qiáng)度高、輕便可靠、易于操作的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合合理的錨網(wǎng)支護(hù)程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)頂板的及時(shí)有效支撐，是一種經(jīng)濟(jì)、便捷的新型結(jié)構(gòu)臨時(shí)支護(hù)形式。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)錨桿機(jī)；支護(hù)裝置；操作程序

中圖分類號(hào)：TD354 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

煤礦井下開掘及巷修工程中，安全可靠的臨時(shí)支護(hù)是確保安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。常用的臨時(shí)支護(hù)形式有頂板懸吊式臨時(shí)支護(hù)、機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)、自撐可移式臨時(shí)支護(hù)3種。懸吊式臨時(shí)支護(hù)用球母托架懸吊于巷道后方已支護(hù)的頂錨桿上，屬于懸臂梁形式，支護(hù)面積小、強(qiáng)度低、不能給頂板一定的支撐力、不能有效地維護(hù)頂板，支護(hù)效果較差。機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)適應(yīng)性差、操作復(fù)雜、設(shè)備維護(hù)不簡(jiǎn)便。常用的單體支柱式自撐可移式臨時(shí)支護(hù)因?yàn)樵O(shè)備沉重、操作步驟多、勞動(dòng)強(qiáng)度大而逐漸被淘汰。在這種背景下，研發(fā)一種適應(yīng)開掘、維修巷道使用的臨時(shí)支護(hù)成為我們控制頂板事故、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。

1 氣腿式臨時(shí)支護(hù)的設(shè)計(jì)思路

通過理論分析，結(jié)合臨時(shí)支護(hù)發(fā)展的規(guī)律及現(xiàn)有的技術(shù)水平，確定臨時(shí)支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式采用自撐可移式臨時(shí)支護(hù)。自撐可移式臨時(shí)支護(hù)可以有效地對(duì)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(dá)到減少頂板破碎維護(hù)頂板的目的。

受到煤礦錨網(wǎng)支護(hù)常用的錨桿機(jī)啟發(fā)，在進(jìn)行了充分的理論分析和論證之后，我們認(rèn)為錨桿機(jī)頂推力較大，操作靈活方便，可以借用錨桿機(jī)的這些優(yōu)點(diǎn)使用錨桿機(jī)作為支撐頂板的載具。通過改造錨桿機(jī)，拆除其轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)并在其頂端加設(shè)支撐座，使之和帶耳槽鋼連接，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的主動(dòng)支撐。氣腿式臨時(shí)支護(hù)能夠給頂板一定的主動(dòng)支撐力，并且具有支護(hù)可靠、設(shè)備輕便、操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)性好、設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)便及勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。

如圖1所示，氣腿式臨時(shí)支護(hù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。

2 氣腿式臨時(shí)支護(hù)的性能

氣腿式臨時(shí)支護(hù)的氣腿采用MQT-130/3.0Ⅴ型錨桿機(jī)（參數(shù)見表1），其升降范圍為1 460 mm～3 615 mm，單臺(tái)錨桿機(jī)重量52 kg，若在氣腿下加焊500 mm支撐底腿，升降范圍可進(jìn)一步擴(kuò)大，以適應(yīng)巷高較高的巷道，但重量會(huì)增加。氣腿式臨時(shí)支護(hù)性能能夠滿足掘進(jìn)、巷修臨時(shí)支護(hù)的要求，其單腿對(duì)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(dāng)采用雙氣腿形式時(shí)，其額定支撐力為12.6 kN，最大支撐力為15.8 kN，最大支護(hù)范圍達(dá)為4.0 m×1.1 m，整套重量小于120 kg。氣腿式臨時(shí)支護(hù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效支撐，能夠有效防止頂板破碎矸石冒落，同時(shí)其具有支撐可靠、重量輕、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，是一種便捷、高效的新型臨時(shí)支護(hù)設(shè)備。

通過配合不同的氣腿數(shù)量及支撐鋼梁，氣腿式臨時(shí)支護(hù)可以適用不同的作業(yè)需求。正常掘進(jìn)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)對(duì)拱形巷道頂板的有效支撐。擴(kuò)幫等巷修工程當(dāng)擴(kuò)幫范圍較小時(shí)可以采用單氣腿形式，配合一字型短頂梁，可實(shí)現(xiàn)巷修工程的臨時(shí)支護(hù)，輕便快捷、頂板支撐力大、安全可靠。

3 氣腿式臨時(shí)支護(hù)的使用要求

氣腿式臨時(shí)支護(hù)采用礦井供風(fēng)管路供風(fēng)。從供風(fēng)管路引出三通接頭，連接錨桿機(jī)供風(fēng)管路。氣腿式臨時(shí)支護(hù)采用13 mm高壓軟管供風(fēng)，可以滿足支撐頂板的性能需要，其需風(fēng)量較小，當(dāng)氣腿升起頂緊后即可關(guān)閉錨桿機(jī)進(jìn)風(fēng)閥門。在掘進(jìn)巷道采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，氣腿式臨時(shí)支護(hù)供風(fēng)管路從掘進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)盤蓋板穿過，掘進(jìn)機(jī)割煤時(shí)斷開主供風(fēng)管路，割煤完畢連接供風(fēng)管路，操作步驟簡(jiǎn)單。在不使用時(shí)，臨時(shí)支護(hù)的氣腿放在掘進(jìn)機(jī)上或用S鉤懸吊于頂板金屬網(wǎng)上（S鉤至少要鉤住3根鐵絲），風(fēng)管盤好但不得拆管，必須保證臨時(shí)支護(hù)完好接管并和主供風(fēng)管路聯(lián)通，隨時(shí)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(jìn)機(jī)割煤完畢后需要立即連接臨時(shí)支護(hù)供風(fēng)管路，同時(shí)升起氣腿，支撐于空頂?shù)捻敯宸秶?，即可?shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效支撐。當(dāng)一排支護(hù)完畢需支護(hù)下一排時(shí)，需要及時(shí)前移氣腿式臨時(shí)支護(hù)。巖巷掘進(jìn)和巷修工程使用要求和掘進(jìn)工作面近似，當(dāng)需要使用時(shí)連接供風(fēng)管路升起氣腿即可。

4 氣腿式臨時(shí)支護(hù)的工序配合

為實(shí)現(xiàn)臨時(shí)支護(hù)與錨網(wǎng)支護(hù)工序的有效結(jié)合，我們經(jīng)多次井上試驗(yàn)后實(shí)現(xiàn)下井試用。下井后先后在機(jī)二隊(duì)、機(jī)一隊(duì)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，證明氣腿式臨時(shí)支護(hù)效果達(dá)到了研發(fā)目的，同時(shí)總結(jié)了一套科學(xué)高效的操作工序。施工順序：割煤完畢→敲幫問頂→拉頂網(wǎng)至有支護(hù)的頂板下→聯(lián)網(wǎng)→使用臨時(shí)支護(hù)將新網(wǎng)頂至頂板→施工頂錨桿、錨索，上頂鋼帶梁→收回前探臨時(shí)支護(hù)→繼續(xù)施工頂錨桿錨索完畢。施工工序的難點(diǎn)在于新網(wǎng)的搭接，傳統(tǒng)工序上新網(wǎng)首先頂起，然后施工定位錨桿進(jìn)行固定并依次施工完所有錨桿，最后聯(lián)網(wǎng)。使用氣腿式臨時(shí)支護(hù)時(shí)，因?yàn)橐苊馊藛T進(jìn)入空頂下升起網(wǎng)片，所以需首先聯(lián)網(wǎng)，即將新網(wǎng)和已支護(hù)頂網(wǎng)首先連接，然后升起氣腿式臨時(shí)支護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)新網(wǎng)和頂板的支撐，然后施工錨桿。通過這種方式可以提高支護(hù)工序的安全性。

5 結(jié)語

氣腿式臨時(shí)支護(hù)設(shè)備包括氣腿式錨桿機(jī)及槽鋼橫梁，通過對(duì)錨桿機(jī)的改造實(shí)現(xiàn)了多種形式的臨時(shí)支護(hù)，其加工制作及使用、維護(hù)費(fèi)用極低且設(shè)備輕便，操作簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了對(duì)頂板的有效主動(dòng)支撐，可以有效減少頂板事故，確保了生產(chǎn)安全，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益及積極的社會(huì)意義，現(xiàn)已在東龐礦全面推廣。

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