謝 帥

（山西晉煤集團(tuán)晉圣松峪煤業(yè)有限公司， 山西 晉城 048000）

引言

在煤炭開(kāi)采的過(guò)程中，由于開(kāi)采挖掘不斷深入，炮采挖掘的壓力不斷增加，很容易因巷道斷面尺寸增大以及巷道空頂時(shí)間延長(zhǎng)導(dǎo)致冒頂事故的發(fā)生。目前，常用的炮采掘進(jìn)過(guò)程，主要是采用抓巖機(jī)、耙裝機(jī)鋼絲繩牽引的方式完成開(kāi)采任務(wù)，該方式機(jī)械效率低、需要的人力因素更多，為了提高開(kāi)采效率，使開(kāi)采任務(wù)在安全、高效率、更便捷化的條件進(jìn)行，因此，分析了一種更加安全、高效率的裝置，為煤炭的開(kāi)采提供更加便捷的服務(wù)。該設(shè)備可以在煤炭開(kāi)采的過(guò)程中就提供隨掘隨支的功能，該裝置集裝載與運(yùn)輸于一體，大幅度減輕了開(kāi)采的難度，提高了開(kāi)采的效率。

1 炮采掘進(jìn)裝運(yùn)超前支護(hù)裝置設(shè)計(jì)原則

1）進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)任務(wù)時(shí)，在狹窄的空間里擺放著各種開(kāi)采設(shè)備，因此要求裝置應(yīng)具有良好的適應(yīng)性以及更好地機(jī)械性能，且不會(huì)影響開(kāi)采環(huán)境的通風(fēng)系統(tǒng)工作。

2）該裝置應(yīng)保證在安全生產(chǎn)的前提下，為開(kāi)采挖掘提供有效地臨時(shí)支護(hù)工作，另外該裝置可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)工作人員對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)距離控制，更符合安全生產(chǎn)的要求和控制巷道的圍巖變形提供強(qiáng)大的保障。

3）設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮到該裝置支護(hù)的及時(shí)性和穩(wěn)定性，該套設(shè)備要求在3～5 min 之內(nèi)完成鋪網(wǎng)工作為開(kāi)采任務(wù)提供支護(hù)作業(yè)。

4）裝置的裝載系統(tǒng)應(yīng)該與開(kāi)采的任務(wù)同步，及時(shí)清理砂石，防止堆積的砂石量過(guò)多導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

2 炮采掘進(jìn)裝運(yùn)超前支護(hù)裝置組成及其特點(diǎn)

該設(shè)備主要由可以調(diào)節(jié)的支撐支架、裝載巖石裝置、以及運(yùn)輸巖石的裝置組成。前支架和后支架互相依靠，完成設(shè)備的自動(dòng)位置調(diào)整，該移動(dòng)部分裝載在整個(gè)設(shè)備的上面，通過(guò)可以拉伸的支桿將其安裝在整套設(shè)備的底座上面。在支架調(diào)節(jié)位置的過(guò)程中，裝置的鏟板和輸送機(jī)依靠伸縮臂分別各自協(xié)調(diào)動(dòng)作，這種設(shè)計(jì)思路不僅符合安全生產(chǎn)的要求，也有利于為各個(gè)設(shè)備的安裝固定預(yù)留足夠的位置，還有利于設(shè)備的高效運(yùn)行，因此該設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)值得推廣。整個(gè)設(shè)計(jì)超前支護(hù)裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示[1]。

1）該設(shè)備自移支架組由前支架和后支架構(gòu)成，在位于設(shè)備中間的推移系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的前后兩個(gè)支架移動(dòng)。四個(gè)伸縮支撐桿在前架和后架之間伸縮及時(shí)支護(hù)頂板，另一方面位于設(shè)備調(diào)節(jié)支架裝置，在設(shè)備工作的過(guò)程中起到及時(shí)清理路障巖石的作用。

2）前架頂梁前端設(shè)計(jì)的伸縮梁以及一級(jí)、二級(jí)護(hù)頂機(jī)構(gòu)，將頂網(wǎng)懸掛于一級(jí)、二級(jí)護(hù)頂機(jī)構(gòu)達(dá)到上網(wǎng)的作用，在裝置的伸縮梁與護(hù)頂機(jī)構(gòu)采用左、右平面分體框架結(jié)構(gòu)，該設(shè)計(jì)既能實(shí)現(xiàn)頂板與迎頭支護(hù)以及快速上網(wǎng)，高效率保證設(shè)備工作的安全可靠性。

圖1 超前支護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖

3）設(shè)備的裝載系統(tǒng)由鏟板和刮板輸構(gòu)成。通過(guò)增加裝載的寬度，可以達(dá)到更好清理巖石的效果。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中將鏟板的寬度加寬至4 000 mm；為了提高運(yùn)送的效率，采用雙鏈驅(qū)動(dòng)輸送、在運(yùn)送的過(guò)程中保證潤(rùn)滑脂缸時(shí)刻為鏈條潤(rùn)滑，帶速為1 m/s，設(shè)備的中板采用超耐磨材料提高設(shè)備的使用壽命；另外輸送機(jī)與后配套刮板輸送機(jī)通過(guò)支撐小車(chē)連接，并且將后配套刮板輸送機(jī)安裝在軌距為800 mm的軌道上，設(shè)備的安裝結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示[2]。

4）設(shè)備的裝載裝運(yùn)系統(tǒng)為左右各兩個(gè)伸縮臂，可以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)較長(zhǎng)距離的拉伸距離、另外抬升油缸分別固定安裝在支架組對(duì)應(yīng)的底座，通過(guò)控制抬升油缸可實(shí)現(xiàn)鏟板抬起高度。設(shè)備的伸縮臂使用的是內(nèi)外互相嵌套的方式，將設(shè)備的伸縮油缸安裝在伸縮臂里面，將兩個(gè)伸縮臂用螺栓與支架底部連接在一起；在位置上面裝運(yùn)系統(tǒng)鏟板外側(cè)一邊超出支架基座大約500 mm。裝運(yùn)系統(tǒng)與支架組安裝方式如圖3。

5）在設(shè)備工作的過(guò)程中，通過(guò)控制系統(tǒng)的自移支架實(shí)現(xiàn)設(shè)備位置的調(diào)節(jié)，該支架主要由乳化液泵站為其提供工作動(dòng)力，另外在控制方面該設(shè)備可以通過(guò)工作人員的遠(yuǎn)程遙控，該過(guò)程主要依靠工作人員控制各種氣動(dòng)閥門(mén)和雙向鎖調(diào)整支架的位置調(diào)整，但工作人員必須在30 m 的范圍內(nèi)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作，設(shè)備的裝載系統(tǒng)的上下移動(dòng)的位置調(diào)整，主要依靠液壓馬達(dá)和各種控制閥門(mén)實(shí)現(xiàn)。設(shè)備提供液壓的模塊，和操作箱緊密連接，維持設(shè)備的整體正常運(yùn)行[3]。

3 炮采掘進(jìn)裝運(yùn)超前支護(hù)裝置主要技術(shù)參數(shù)及工作原理

3.1 主要技術(shù)參數(shù)（如表1、表2 所示）

3.2 工作原理

1）設(shè)備處于準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)，首先把裝置布置在巷道中間為炮采前做準(zhǔn)備，將支架調(diào)整至待支護(hù)的狀態(tài)調(diào)整支架組支護(hù)狀態(tài)，并調(diào)整伸縮梁、一級(jí)與二級(jí)護(hù)幫板處于展開(kāi)的狀態(tài)，將掘進(jìn)距離提前300 mm并且裝運(yùn)系統(tǒng)收回狀態(tài)，將鏟板前端距離放置于軌距的合理位置處。

圖2 裝運(yùn)系統(tǒng)與后配套刮板輸送機(jī)空間位置

圖3 裝運(yùn)系統(tǒng)與邁步自移支架組連接方式

表1 裝運(yùn)系統(tǒng)參數(shù)表

表2 邁步支架組參數(shù)表

2）當(dāng)挖掘進(jìn)行巖石部位時(shí)，為了降低開(kāi)采難度，提高開(kāi)采效率，在做好各方面的防護(hù)措施后，工作人員才能使用爆破的方式，將采礦的斷面形成新的礦道。并且鏟板及時(shí)將開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生堆積的巖石清理干凈，防止引起不安全的生產(chǎn)事故。

3）在設(shè)備工作完成后，需要及時(shí)將設(shè)備收起，防止造成安全事故，因此工作人員使用遙控的方式及時(shí)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在遙控控制過(guò)程中應(yīng)及時(shí)將各級(jí)護(hù)幫板收縮起來(lái)，并且工作人員應(yīng)將片網(wǎng)放置在護(hù)幫板上并且收縮期伸縮臂，該過(guò)程主要通過(guò)設(shè)備中部的推動(dòng)系統(tǒng)不斷調(diào)節(jié)兩個(gè)伸縮臂的位置，并且控制鏟板及時(shí)對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的巖石進(jìn)行清理工作，待工作現(xiàn)場(chǎng)清理干凈，伸縮臂及設(shè)備的各個(gè)系統(tǒng)調(diào)整至設(shè)備工作狀態(tài)，為施工作業(yè)做準(zhǔn)備。

4）在設(shè)備完成上面的過(guò)程后，把三組手持液壓錨桿機(jī)布置于迎頭位置，即可對(duì)錨桿或錨鎖提供支護(hù)工作。

4 結(jié)論

1）該設(shè)備采用的邁步支架組采用跨騎龍門(mén)整體式結(jié)構(gòu)以及二級(jí)護(hù)幫伸縮機(jī)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的投入使用充分提高了設(shè)備整體的安全和可靠性，同時(shí)該設(shè)備有利于維持巷道的通風(fēng)系統(tǒng)良好工作，另外該設(shè)備在施工過(guò)程中，更能及時(shí)地為施工設(shè)備提供支護(hù)服務(wù)，由于伸縮桿的位置可以調(diào)節(jié)，因此設(shè)備可以提供支護(hù)的范圍更廣，為施工人員提供了有力的安全保障。

2）在施工過(guò)程中人為布置保護(hù)網(wǎng)較為困難，本設(shè)計(jì)采用了懸掛式片網(wǎng)機(jī)構(gòu)，工作人員可以通過(guò)遙控的方式完成施工工程的布網(wǎng)任務(wù)，減輕勞動(dòng)人員的工作量的同時(shí)也為生產(chǎn)過(guò)程提供了保障。

3）裝載系統(tǒng)中加大了鏟板設(shè)計(jì)尺寸，極大地方便了清理巖石，不僅提高清理巖石的速率，而且使清理的速度與運(yùn)輸巖石的速度相匹配，為安全施工打下了基礎(chǔ)。