馮俊杰

（山西寧武榆樹坡煤業(yè)有限公司，山西 寧武 036700）

1 概 況

目前，陽煤集團(tuán)煤礦綜掘巷道的支護(hù)多采用人工扶錨索鉆，鉆機進(jìn)行鉆眼，人工打注錨索錨桿的支護(hù)作業(yè)方式。這種支護(hù)方式的現(xiàn)場作業(yè)人員、鉆機設(shè)備配備多，綜掘工作面噪音大，工人勞動強度高。與此同時風(fēng)鉆鉆機的不穩(wěn)定性，造成了支護(hù)期間的作業(yè)安全系數(shù)低，容易出現(xiàn)人身事故。而且這種作業(yè)方式的掘進(jìn)效率一般為240～300m/月，掘進(jìn)效率低，無法適應(yīng)當(dāng)前高效煤礦生產(chǎn)的要求。針對上述問題設(shè)計了一種巷道綜掘快速支護(hù)鉆架平臺，可以實現(xiàn)巷道的快速及時安全高效的支護(hù)，該平臺減少工作面作業(yè)人員數(shù)量，降低工人勞動強度，提高工作面作業(yè)的安全系數(shù)，提高綜掘工作面的工作效率[1]，實現(xiàn)綜掘工作面的機械自動化。在巷道掘進(jìn)過程中，由于煤礦進(jìn)行狹小的工作空間，很難實現(xiàn)支護(hù)與掘進(jìn)的同時作業(yè)，這是限制掘進(jìn)速度的主要原因。即使現(xiàn)在使用比較簡便的巷道錨桿支護(hù)時，也由于在巷道鉆眼作業(yè)時速度慢，難以有效的提高掘進(jìn)速度?；谶@兩方面的問題，工程部在大量實踐總結(jié)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了適于煤礦巷道的鉆架平臺。該平臺可以鉆機有效的結(jié)合，能自由升降，方便了巷道支護(hù)的作用。本文介紹了該鉆架平臺的結(jié)構(gòu)以及工作原理，并介紹了初步應(yīng)用情況。

2 鉆架平臺結(jié)構(gòu)

快速支護(hù)鉆架平臺由鉆架、頂部鉆機與幫部鉆機、頂部與幫部升降連桿機構(gòu)、平臺液壓自移移動機構(gòu)、乳化液泵站及泵箱、油壓泵站及泵箱、操作開關(guān)、各種操作閥組共同組成?？焖僦ёo(hù)鉆架平臺長為4500mm,高為1300mm，寬為3700mm。通過快速支護(hù)鉆架平臺上布置的鉆機移動軌道，軌道上的布置兩部電動油壓鉆機，鉆機配套安裝爬行軌道可以輕松的實現(xiàn)上下升降，這有利于鉆機的快速推進(jìn)以及不同高度巷道的快速實現(xiàn)支護(hù)?？焖僦ёo(hù)鉆架平臺的兩部頂部鉆機在鉆架軌道上的左右移動可以實現(xiàn)對掘進(jìn)巷道的頂板全斷面的支護(hù)，同時快速支護(hù)鉆架平臺的兩部鉆機與水平方向可在30以內(nèi)的度角進(jìn)行自由的擺動?？焖僦ёo(hù)鉆架平臺的鉆機通過連桿機構(gòu)固定在鉆架軌道上，幫錨桿鉆機是通過快速支護(hù)鉆架平臺的底部內(nèi)的連桿機構(gòu)實現(xiàn)上下移動及對掘進(jìn)巷道的幫部鉆眼[2-3]?？焖僦ёo(hù)鉆架平臺的底部是皮帶輸送機，其主要作用是將掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的巖石及巖塊運輸出去，實現(xiàn)了巷道的支護(hù)和掘進(jìn)的同時作業(yè)。通過鉆架平臺和掘進(jìn)機的協(xié)同作用，掘進(jìn)的效率有了大幅度的提高。

快速支護(hù)鉆架平臺的頂部與幫部鉆機均選用鉆速為300r/min，額定壓力為16MPa，推進(jìn)行程為980mm，額定轉(zhuǎn)矩為200N.m，沖洗水壓力為1.5～2.0MPa,鉆孔深度為 2200mm，適應(yīng)釬具為B19-22。機高為1950mm，機重為50kg，適用于煤巖硬度不大于f7的巷道的鉆進(jìn)。

從整體上來看，設(shè)計的快速支護(hù)鉆錨平臺可以分為分前、后兩排鉆機，前排鉆機主要工作是打注頂板錨桿、錨索孔，如圖1示間距，前排兩臺鉆機需要兩名工人同時操作，在工作時，A鉆機主要是負(fù)責(zé)打注（5、6、7）號錨桿，B鉆機主要是負(fù)責(zé)打注（8、9、10）號錨桿。

圖1 快速支護(hù)鉆架平臺的前排鉆機

設(shè)計的快速支護(hù)鉆錨平臺的后排鉆機主要工作是打注幫錨桿、錨索孔，如圖2所示間距。后排兩臺鉆機需要由兩名工人同時進(jìn)行操作，C鉆機主要負(fù)責(zé)打注（2、3、4）號錨桿，D 鉆機主要負(fù)責(zé)打注（11、12、13）號錨桿。

圖2 快速支護(hù)鉆架平臺的后排鉆機

與過去的支護(hù)方式相比，現(xiàn)場作業(yè)人員數(shù)量、工作面的噪聲以及工人的勞動強度大大降低。相比于過去的手持式風(fēng)鉆鉆機，采用的油式鉆機功率較大，且鉆機是固定在鉆架平臺上，實現(xiàn)了鉆眼的機械化。采用鉆架平臺進(jìn)行支護(hù)鉆眼作業(yè)后，降低了采用風(fēng)鉆鉆機鉆眼時鉆機不穩(wěn)定出現(xiàn)事故的可能性，很好的保證了作業(yè)的安全性，這對于煤礦井下的安全生產(chǎn)可以說是一項重大的改進(jìn)。工人在平臺上工作，實現(xiàn)了機械化作業(yè)，降低了整個過程的勞動強度，而且作業(yè)人員的數(shù)量大大降低。整個平臺在使用起來非常方便，具有良好的可移動性，對于煤礦井下巷道支護(hù)作業(yè)的優(yōu)勢十分明顯。此外，整個平臺的結(jié)構(gòu)非常簡單，具有良好的可拆卸性，在掘進(jìn)完成后可以很方便的進(jìn)行巷道運輸。

3 快速支護(hù)鉆架平臺的工作原理

在進(jìn)行煤礦巷道的掘進(jìn)時，快速支護(hù)鉆架平臺通常布置在綜掘機后30～50m遠(yuǎn)的位置。隨著綜掘機的截割而快速支護(hù)鉆架平臺移動，快速支護(hù)鉆架平臺跟在掘進(jìn)臨時支護(hù)液壓支架后移動，快速支護(hù)鉆架平臺采用液壓自移式移動，在作業(yè)完成后，平臺的移動非常方便。鉆架的移動最大步距為1000mm，移動一次能對掘進(jìn)的巷道進(jìn)行一次全斷面支護(hù)。在進(jìn)行巷道的錨桿支護(hù)時，錨桿支護(hù)間排距為900mm。當(dāng)綜掘機截割一個循環(huán)完成后，移動臨時支護(hù)液壓支架一個排距，快速支護(hù)鉆架平臺跟著自移一個排距后穩(wěn)定好，操作人員站在快速支護(hù)平臺上操作液壓操控閥實現(xiàn)對頂部與幫部鉆機的操控，開始鉆眼，注錨索。每名工人操控1臺鉆機，由于采用的是配套的油壓鉆機，鉆機的鉆速快，額定壓力大、扭力矩大，能實現(xiàn)5min一個鉆孔，兩部鉆機六個鉆孔15～20min之內(nèi)施工完畢，加上注錨索、錨桿的時間，現(xiàn)場測定30min內(nèi)能完成一個循環(huán)的支護(hù)?？焖僦ёo(hù)鉆機平臺在作業(yè)的同時綜掘機同時進(jìn)行下一個循環(huán)的截割。

在快速支護(hù)鉆架平臺上只需一人操作一部鉆機，同時開鉆，同時完成一個支護(hù)循環(huán)，因此快速支護(hù)鉆架平臺上配備2～4個工人作業(yè)就能完成支護(hù)作業(yè)。原支護(hù)方式一部風(fēng)動鉆機就要配備2～3人。

快速支護(hù)鉆架平臺上布置一臺BRW80/35乳化液泵一臺RX640泵箱供鉆架平臺液壓自移式移動、升降以及、鉆機的角度擺動；配備一臺電動油壓泵是鉆機轉(zhuǎn)動及上下升降的動力源；還有操作開關(guān)。快速支護(hù)鉆架平臺移動通過乳化液泵站壓力供給快速支護(hù)鉆架平臺固定的多個伸縮千斤來完成。

4 鉆架的應(yīng)用意義

液壓移動鉆架平臺配合掘進(jìn)過程中的臨時支護(hù)裝置有效地提高了巷道的支護(hù)速度，促進(jìn)了巷道掘進(jìn)效率，對證礦井的銜接具十分重要的意義。隨著煤礦綜采技術(shù)的發(fā)展，推進(jìn)速度越來越快，這對于煤礦的掘進(jìn)產(chǎn)生了重大影響。由于煤礦巷道的掘進(jìn)設(shè)計到掘進(jìn)和支護(hù)兩個過程，兩個過程協(xié)調(diào)不好，掘進(jìn)的速度會非常慢，這很容易導(dǎo)致采掘緊張問題。當(dāng)發(fā)生采掘緊張問題時，勢必會影響到工作面的高效的生產(chǎn)。同時液壓移動鉆架在井下投入使用是實現(xiàn)快速支護(hù)、巷道斷面的一次成形，實現(xiàn)礦井建設(shè)高效高進(jìn)的必要保證，與此同時也是建設(shè)高效、綠色、環(huán)保、無染礦井的一個革命性的突破。這對于礦井的減員增效與推進(jìn)礦井現(xiàn)代化具有很重要的意義。2018年在2號煤總回風(fēng)巷的工作面，采用掘進(jìn)臨時支護(hù)與鉆架平臺組成快速掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，截止到2018年11月實現(xiàn)了月進(jìn)500m速度，這是煤礦綜掘工作面掘進(jìn)最好水平。