劉東明

(大同煤礦集團(tuán) 馬道頭煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 大同 037100)

1 工程背景

大同煤礦集團(tuán)同忻礦綜放工作面輔運(yùn)巷傳統(tǒng)的超前支護(hù)采用單體支護(hù)配合“π”型鋼梁進(jìn)行支護(hù)，為了滿足支護(hù)強(qiáng)度要求，超前支護(hù)通常選用“一梁四柱”或“一梁五柱”支護(hù)形式，支護(hù)長(zhǎng)度通常在50～100 m，現(xiàn)場(chǎng)采用單體柱工作阻力不超180 kN，因此造成超前支護(hù)段支護(hù)密集、作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、車輛及物料進(jìn)出工作面不暢通的問題。為此提出采用單跨門式支架來代替?zhèn)鹘y(tǒng)超前單體支護(hù)，該種支架具有支護(hù)強(qiáng)度高[1-2]，單組支架工作阻力達(dá)到2×1 410 kN；支架搬運(yùn)與升降自動(dòng)化程度高，采用專用防爆膠輪車進(jìn)行搬運(yùn)，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度??；支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為“一梁兩柱”型，巷道斷面利用率高，便于車輛與物料進(jìn)出工作面。本文以同忻礦8310綜放工作面輔運(yùn)巷為對(duì)象進(jìn)行試驗(yàn)，該巷道為矩形斷面，巷道寬5 200 mm，高3 950 mm；巷道永久支護(hù)形式為“錨桿+鋼帶+錨索+金屬網(wǎng)”支護(hù)，超前支護(hù)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為50 m，巷道鋪底厚度為250 mm，采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。

2 單跨門式支架結(jié)構(gòu)特征及參數(shù)

ZLC2X 1410/26.5/41.5型單跨門式支架由一根橫梁、兩根立柱通過銷軸連接組成。支架橫梁長(zhǎng)度約4 400 mm，寬度400 mm，厚度400 mm，采用s=690 MPa的高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼板材焊接而成，焊縫的抗拉強(qiáng)度不低于800 MPa，橫梁中央下表面設(shè)有定位卡齒；立柱為D200 mm/D160 mm單伸縮雙作用油缸，采用27SiMn鋼材切削加工而成，配套進(jìn)口密封件；立柱底部設(shè)有直徑為500 mm的圓形鑄鋼托盤；為了保證支護(hù)裝置對(duì)頂、底板的適應(yīng)性，托盤與立柱底部采用球形鉸接方式，并在托盤底部加裝帶防滑條；所有液壓控制閥均釆用不銹鋼產(chǎn)品，其中立柱液控單向閥流量為200 L/min，安全閥流量為500 L/min，開啟壓力45 MPa，每個(gè)立柱帶1個(gè)指針式抗震壓力表，立柱進(jìn)回液采用板式快插接頭；支架供液系統(tǒng)有兩種類型，一是由防爆柴油機(jī)無軌膠輪支架搬運(yùn)車自身獨(dú)立的乳化液泵站提供動(dòng)力，二是通過遠(yuǎn)程供液泵站供給支架的高壓乳化液提供的動(dòng)力，單跨門式支架結(jié)構(gòu)見圖1，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 單跨門式支架結(jié)構(gòu)(mm)

3 支架的現(xiàn)場(chǎng)布置與前移

3.1 支架布置方式

單跨門式支架沿輔運(yùn)巷中心線布置，超前支護(hù)距離50 m，橫梁兩端距煤壁各為400 mm，布置支架時(shí)，第一架單跨門式支架距工作面前刮板輸送機(jī)尾煤壁線不小于700 mm，支架的排距為1 800 mm，經(jīng)計(jì)算輔運(yùn)巷需27架單跨門式支架對(duì)巷道進(jìn)行長(zhǎng)度為50 m的超前支護(hù)。每個(gè)單跨門式支架應(yīng)與相鄰的支架間用D24 mm的礦用圓環(huán)鏈條相互拉緊連接，以防止支護(hù)過程中支架傾倒。使用單跨門式支架時(shí)，巷道兩幫頂板落差不大于450 mm；對(duì)于頂板條件較為破碎、存在局部冒落的巷道，要提前加固填充，以保證支架的支護(hù)效果；對(duì)于頂板超高處，應(yīng)提前做假頂，以防單跨門式支架發(fā)生脫缸現(xiàn)象；底板不平整時(shí)，應(yīng)提前用墊木或混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)保護(hù)措施，以防單跨門式支架柱腿站地不穩(wěn)，發(fā)生倒滑現(xiàn)象。

表1 ZLC2×1410/26. 5/41. 5型支架技術(shù)參數(shù)

3.2 支架搬運(yùn)車輛

單跨門式支架采用WC3Y(B)防爆柴油機(jī)無軌膠輪車做為搬運(yùn)車，該車以防爆柴油機(jī)為動(dòng)力，采用整體剛性焊接式車架，雙向駕駛操縱，行車制動(dòng)為背壓制動(dòng)+安全型濕式制動(dòng)，駐車制動(dòng)為安全型濕式制動(dòng)，行走部采用膠輪行走機(jī)構(gòu)，具有車體窄、機(jī)架強(qiáng)度高、驅(qū)動(dòng)力大、通過性好、雙向駕駛、爬坡能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、安全高效、運(yùn)輸成本低等特點(diǎn)。該車用于煤礦Ⅰ類爆炸環(huán)境，當(dāng)作業(yè)環(huán)境CH4濃度達(dá)到1%時(shí)，車輛立即停止運(yùn)行并切斷所有電源。車上裝備了帶有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的升降平臺(tái)，本平臺(tái)上表面布置有定位卡齒，能夠與單跨門式支架橫梁下表面的定位卡齒相互咬合，保證支設(shè)及回撤運(yùn)輸時(shí)的穩(wěn)定性。車輛還配備了獨(dú)立的乳化液泵站，為單跨門式支架的液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。

3.3 支架前移方法

移架時(shí)將WC3Y(B)防爆柴油機(jī)無軌膠輪車開至機(jī)尾部單跨門式支架下方，升降平臺(tái)上旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的卡槽對(duì)準(zhǔn)支護(hù)裝置的橫梁中部，將升降平臺(tái)升起，至橫梁落入卡槽中。將單跨門式支架的立柱完全收回，降下升降平臺(tái)使支架橫梁上表面距離頂板550～650 mm，再通過升降平臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將支架旋轉(zhuǎn)約60°，由膠輪車載著單跨門式支架至巷道超前支護(hù)的前端，并距前端的單跨門式支架1 800 mm處，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將所載的單跨門式支架擺正，將升降平臺(tái)升至支護(hù)橫梁的上表面緊貼頂板，最后使用車輛自帶的液壓系統(tǒng)對(duì)支架立柱進(jìn)行打壓，將支架的立柱伸出至其完全撐緊頂板，待支架達(dá)到初撐力后，結(jié)束打壓并將升降平臺(tái)收回進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，移架平面示意見圖2。

圖2 單跨門式支架移架平面示意

4 結(jié) 語(yǔ)

單跨門式支架在同忻礦8310綜放工作面輔運(yùn)巷超前支護(hù)段應(yīng)用后，巷道支護(hù)質(zhì)量顯著提升，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用改變了傳統(tǒng)單體柱超前支護(hù)形式，減少了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，消除了作業(yè)人員支回單體柱的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高了超前支護(hù)的支撐強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了超前支護(hù)的機(jī)械化前移，暢通了超前支護(hù)段車輛與物料運(yùn)輸空間，有力保障了礦井的安全生產(chǎn)。