賈 瑞

(太原市西山建筑集團(tuán)礦建第二分公司，山西 太原 030022)

0 引言

西山煤電杜兒坪煤礦綜掘巷道掘進(jìn)時，臨時支護(hù)方式一般采用4～6根長短不一、φ≤120 mm戴帽木點柱，以及使用多個探頭梁(鋼或9#工字梁)沿巷道方向掛在探測區(qū)的巷道頂部，防止巷道頂板垮落造成人身傷害。這兩種預(yù)支梁支護(hù)存在著支撐力不足，被動受力，安全穩(wěn)定性差，不能足以支撐頂板的較大壓力，工人操作繁瑣，勞動強(qiáng)度大等缺陷。該礦為綜掘巷道EBZ160懸臂式縱軸掘進(jìn)機(jī)配置了ZLJ-10/21機(jī)載臨時支護(hù)裝置，采用機(jī)載臨時前探支撐裝置，實現(xiàn)了安全、可靠、快速的支護(hù)，提高了巷道掘進(jìn)的安全性，也提高了生產(chǎn)效率。

1 機(jī)載超前支護(hù)設(shè)備

1.1 技術(shù)要求

當(dāng)掘進(jìn)機(jī)開始開挖時，支撐裝置不能影響掘進(jìn)機(jī)的切割、裝載作業(yè)，視線良好；支護(hù)設(shè)備結(jié)構(gòu)部件須剛性強(qiáng)，使用壽命長，適應(yīng)復(fù)雜的巷道環(huán)境；操作靈活，機(jī)械化程度高，安全可靠，易于在惡劣環(huán)境下安裝使用。

1.2 結(jié)構(gòu)及工作原理

ZLJ-10/21型支護(hù)設(shè)備主要由頂架、主架、折疊氣缸、提升油缸、支撐油缸、雙向鎖、高壓油管道、多向閥等組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 支護(hù)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

ZLJ-10/21機(jī)載臨時支撐裝置工作時，采用綜掘機(jī)的原機(jī)站供給燃油。打開兩個三通操作閥連接到油缸支架，關(guān)閉挖掘機(jī)油回路，頂架前延伸，側(cè)框架展開，支撐鋼筋和鋼網(wǎng)在車頂框架上，磁鐵吸入，前部支撐主框架和車頂框架液壓控制手柄，液壓油通過安全閥向閥門供油操作，用于轉(zhuǎn)向分流器，進(jìn)入雙向鎖定，雙向鎖定打開進(jìn)入氣缸，然后主框架和車頂框架以緩慢打開的狀態(tài)緩慢打開，控制到所需的角度和主框架位置，上升到巷道頂部，鋼和鋼網(wǎng)在巷道的頂部，工作人員可以在鉆機(jī)安全的支持下，安裝螺栓。錨+網(wǎng)的操作完成后，第一架下降到最低位置，然后轉(zhuǎn)換成主架和車頂架，關(guān)閉頂架上的挖掘機(jī)到目前位置，兩個三通閥手柄上油，支持油路關(guān)閉，支持控制閥不再工作，挖掘機(jī)進(jìn)入下一個工作循環(huán)。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)壓力：16 MPa；額定初撐力：1 t；支護(hù)范圍(長×寬)：2.0 m×2.1 m，展開(長×寬)：3.4 m× 3.4 m，折疊高度：100～300 mm；頂框可傾斜：≤20°，顯示：45°；開始時間：70 s；機(jī)器重量：0.96 t。臨時支撐和掘進(jìn)機(jī)共用一個泵站，無額外動力；臨時支護(hù)不超過全機(jī)械化掘進(jìn)機(jī)的有效尺寸；模塊化設(shè)計，便于運(yùn)輸和井下安裝。平均無故障(不升井維修)的工作時間不小于3 000 h。

適用于：巷道寬度≥2.3～4.2 m；支護(hù)超出截割頭距離1～1.8 m，展開3.1 m。

2 使用機(jī)載超前支護(hù)的實踐

當(dāng)掘進(jìn)機(jī)正常工作時，機(jī)載臨時支撐裝置折疊并收縮到切割機(jī)的齒輪箱的后部。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)挖入兩個錨桿間距時，停止挖掘，掘進(jìn)機(jī)返回兩個錨排，停在巷道中間。將切割頭落地，操作板載臨時支撐裝置控制閥，使折疊框架順利翻轉(zhuǎn)到頂部的切割頭空頂部(可手動打開折疊左右框架，增加支撐面積)。同時采用錨+梁支護(hù)方式對巷道兩幫進(jìn)行永久支護(hù)。此時前探支護(hù)及時給予巷道頂板一個支撐力，對于頂部的離層變形進(jìn)行有效的預(yù)防控制，從而很大程度的保證了崗位人員的人身安全。

與掘進(jìn)機(jī)的停電閉鎖相結(jié)合，人員可以使用螺栓鉆機(jī)通過液壓臨時支撐機(jī)在屋頂上永久支撐，操作方便，減少了人員上下高處施工的次數(shù)，提高了安全性。同時又對原支護(hù)裝置起到了很好的保護(hù)作用?？刂埔簤嚎刂崎y的臨時控制，折疊框架回復(fù)，使折疊框架支撐在屋頂上。轉(zhuǎn)入下一個開采循環(huán)。

3 超前支護(hù)的技術(shù)優(yōu)缺點

3.1 優(yōu)點

機(jī)械化程度高：全液壓控制操作，機(jī)械化程度高，支持快捷，安全可靠。結(jié)構(gòu)件采用高強(qiáng)度材料，強(qiáng)度高，承載能力強(qiáng)，體積小，使用壽命長。

縮短了臨時支撐時間：實現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)與臨時支護(hù)的綜合組合，提高綜合掘進(jìn)機(jī)的綜合功能，縮短支撐時間，通常人工支護(hù)前梁支撐，需6人30 min完成工作量，配有空氣支撐保護(hù)需要70 s，大大減少支護(hù)時間，提高巷道掘進(jìn)效率。

降低了勞動強(qiáng)度：當(dāng)進(jìn)行掘進(jìn)工作時，臨時支撐件將收縮到挖掘機(jī)砧板的頂部，并且外部極限尺寸將最大程度地減小，不干擾掘進(jìn)機(jī)的切割操作，裝載操作和駕駛員操作。操作簡單，大大降低了勞動強(qiáng)度，減少了現(xiàn)場操作人員的數(shù)量，提高了效率。

保證了作業(yè)安全：利用缸體在頂板上施加一定的初撐力，實現(xiàn)主動支撐，使頂板處于安全支撐狀態(tài)。掘進(jìn)機(jī)和支撐作業(yè)聯(lián)鎖，確保整個作業(yè)的安全。采用整體頂板設(shè)計，支撐面積大，可有效支撐空頂區(qū)域，操作人員在安全區(qū)操作，避免人員進(jìn)入空頂區(qū)，增加安全性。

保護(hù)了巷道側(cè)支架：在支撐部分伸縮之前，支撐部分的兩側(cè)是折疊式的，以防止切割部分觸到巷道側(cè)支架，當(dāng)延伸時確保支撐裝置可以達(dá)到一定程度的支撐范圍。

便于錨桿(網(wǎng))固定：頂板框架部分結(jié)構(gòu)和螺栓間距，行間距重合，便于錨、鋼筋和錨網(wǎng)固定，裝卸、維修方便。

3.2 缺點

對煤層頂板急劇變化適應(yīng)性較差：在使用綜掘機(jī)機(jī)載式臨時裝置的過程中，若遇到煤層頂板左右呈臺階不水平或前掘過程中遇到煤層頂板急劇變化時，此機(jī)載式前探梁就不能滿足支護(hù)要求。

掩護(hù)板位置固定不利于錨桿間距變化：本臨時支護(hù)設(shè)備原設(shè)計為固定的掩護(hù)板預(yù)留孔間距，環(huán)境適應(yīng)性較差，打錨桿的難度較大。

3.3 技術(shù)改進(jìn)方案

采用兩個縱梁結(jié)構(gòu)，更換設(shè)備上部的平蓋梁結(jié)構(gòu)，兩個可移動桁條具有一定的獨(dú)立活動空間。這種簡單的改進(jìn)可使設(shè)備適合于堅硬的煤層頂板，同時避免了固定蓋梁保持孔間距的支撐困難等問題。

4 結(jié)語

采用全機(jī)械化掘進(jìn)機(jī)的自動支撐等技術(shù)，縮短了空頂時間，減少了工人的勞動強(qiáng)度，更加安全、可靠，有效地起到了支撐頂板預(yù)應(yīng)力的作用，避免了空頂操作，縮短了循環(huán)周期。由于ZZJ-10/21機(jī)載臨時支撐裝置由EBZ160懸臂縱向鏜床設(shè)置，主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)、掘進(jìn)效率等都有了較大的提高。不僅解決了復(fù)雜地質(zhì)條件下綜合掘進(jìn)的臨時支護(hù)的安全問題，而且提高了掘進(jìn)效率，效益是十分顯著。