文/李 富 陳智強(qiáng) 郭 潔

煤礦巷道掘錨一體機(jī)在巷道掘錨作業(yè)中，受煤質(zhì)松軟、頂板破碎等因素影響，空頂區(qū)出現(xiàn)掉頂片幫問題，使掘錨作業(yè)不能正常進(jìn)行。對此，華能扎賚諾爾煤業(yè)有限責(zé)任公司綜合勘測地質(zhì)條件與作業(yè)工況，評測原機(jī)工藝性能和機(jī)構(gòu)配置，按照“掘錨工位轉(zhuǎn)換，跟進(jìn)交替支護(hù)”的工藝流程，增設(shè)了頂板支護(hù)裝置，完善了支護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)了對巷道空頂區(qū)的掉頂片幫問題的有效控制。

一、掘錨機(jī)使用概況

華能扎賚諾爾煤業(yè)有限責(zé)任公司下屬煤礦在巷道掘進(jìn)工作中，使用山特維克MB670型掘錨機(jī)，采用橫軸滾筒全斷面一次截割成型，形成矩形斷面巷道的掘進(jìn)工藝，且一個(gè)掘進(jìn)步距分兩次截割完成，向前移機(jī)后，將掘出的巷道交由機(jī)載錨固機(jī)實(shí)施鋪網(wǎng)錨固工作，掘錨循環(huán)交替完成巷道掘進(jìn)工作。由于煤質(zhì)偏軟、煤層節(jié)理發(fā)育，致使巷道頂板破碎、初撐力較弱，在頂板壓力傳導(dǎo)下，巷道前端空頂區(qū)出現(xiàn)掉頂片幫問題。

二、支護(hù)技術(shù)原理

針對上述問題，按照“掘錨工位轉(zhuǎn)換，超前交替支護(hù)”工藝原理，融合掘錨與支護(hù)工藝，設(shè)計(jì)掘錨機(jī)支護(hù)裝置方案。

1.支護(hù)裝置構(gòu)件

支護(hù)裝置側(cè)視示意圖、仰視示意圖分別如圖1、圖2所示。

圖1 支護(hù)裝置側(cè)視示意圖

圖2 支護(hù)裝置仰視示意圖

2.支護(hù)技術(shù)原理

（1）掘進(jìn)支護(hù)。構(gòu)件采用箱體套裝式二級伸縮結(jié)構(gòu)，由主箱體、一級箱體、一級液壓缸、二級箱體、二級液壓缸構(gòu)成。由主箱體支護(hù)機(jī)器占位形成固有空頂，按照截割滾筒一個(gè)截割步距分兩次向前掘進(jìn)完成，一級方箱和二級方箱在一、二級液壓缸驅(qū)動(dòng)下，同步分兩次伸出護(hù)住頂板；當(dāng)向前移機(jī)至下一個(gè)工位時(shí)，一級方箱和二級方箱同步分兩次收縮回位。移機(jī)完成后，主箱體支護(hù)新頂板，原頂板交由錨固支護(hù)柵板承接，實(shí)施鋪網(wǎng)錨固，形成對空頂區(qū)頂板的全覆蓋支護(hù)，循環(huán)向前掘進(jìn)。

（2）錨固支護(hù)。構(gòu)件由支護(hù)柵板和液壓缸構(gòu)成，鉸接在主箱體后端，并在支護(hù)柵板上，對應(yīng)下方機(jī)載錨固機(jī)開設(shè)方孔。移機(jī)完成后，所形成的空頂區(qū)即為錨固區(qū)，液壓缸驅(qū)動(dòng)?xùn)虐逑聰[鋪上網(wǎng)片，千斤頂回升使柵板與錨固區(qū)的頂板抵接，啟動(dòng)錨固機(jī)穿過柵板上對應(yīng)方孔，將錨固件通過網(wǎng)片錨定于頂板煤巖中，完成鋪網(wǎng)錨固工作，循環(huán)下一次交替支護(hù)工作。

（3）支護(hù)固定。構(gòu)件由固定座、止退板構(gòu)成。固定座通過多個(gè)高強(qiáng)度螺栓固定在掘錨機(jī)前部上方過橋上，并用止退板抵接防止移位。主箱體后端多點(diǎn)鉸接在固定座上，保持頂板支護(hù)構(gòu)件的運(yùn)行穩(wěn)定。

（4）支護(hù)支撐。構(gòu)件由支撐液壓缸、支撐千斤頂和托板構(gòu)成。其中，兩個(gè)支撐千斤頂上端與過橋鉸接，下端與托板鉸接為原機(jī)配置；為穩(wěn)固支撐主箱體，將兩個(gè)支撐千斤頂上端保持原位，下端后移鉸接到主機(jī)梁上；增設(shè)的兩個(gè)支撐液壓缸上端鉸接在主方箱的下板面前端的兩個(gè)直角處，下端鉸接在原機(jī)托板上，形成四點(diǎn)呈梯形支撐，液壓缸與千斤頂分組控制，保證主方箱升高與頂板抵接或降低離開頂板的平穩(wěn)運(yùn)行。

（5）操控系統(tǒng)。評測本機(jī)電液動(dòng)力系統(tǒng)，能夠滿足支護(hù)使用要求，按照各部功能配置電液操控系統(tǒng)。

三、支護(hù)工藝實(shí)施

1.掘進(jìn)支護(hù)工藝

如圖1、圖2所示，掘進(jìn)支護(hù)部件包括固定座、主箱體、一級液壓缸、二級液壓缸和錨固支護(hù)部件。主箱體后端鉸接在固定座，主箱體內(nèi)含滑動(dòng)連接一級箱體，一級箱體內(nèi)含滑動(dòng)連接二級箱體，一級液壓缸固定端鉸接在主箱體內(nèi)、輸出端鉸接在一級箱體內(nèi)，二級液壓缸固定端鉸接在一級箱體內(nèi)、輸出端鉸接在二級箱體內(nèi)。

其中，主箱體為鋼板焊接箱體，兩側(cè)分別設(shè)有若干導(dǎo)行輪，為一級箱體伸縮導(dǎo)行，避免運(yùn)行卡阻。一級箱體為鋼板焊接箱體，上下板面對稱焊有若干減少摩擦的導(dǎo)行條板，插接在主箱體內(nèi)。兩個(gè)一級液壓缸左右對稱分布在一級箱體內(nèi)。四個(gè)鋼板焊接的二級箱體等分間隔插接在一級箱體上，四個(gè)二級液壓缸后端分別鉸接安裝在一級箱體上、前端分別鉸接安裝在四個(gè)二級箱體上，中間兩個(gè)二級液壓缸為一組，左右兩個(gè)二級液壓缸為一組，分組順序操控。

如圖1所示，掘錨機(jī)的截割滾筒位于主箱體前端下方，其一次掘進(jìn)步距分為兩次截割完成，一級箱體和二級箱體通過兩次同步伸展跟進(jìn)支護(hù)，實(shí)現(xiàn)對掘進(jìn)空頂區(qū)支護(hù)的全面覆蓋；二級箱體前端對稱固連三個(gè)插牙，插牙為直角三棱錐且直角平面朝上，插牙尖角端朝向二級箱體伸出方向，插牙配合二級液壓缸伸展嵌入迎前煤壁中，使一級箱體和二級箱體的支護(hù)由懸臂支撐轉(zhuǎn)化為橋式支撐，增強(qiáng)了整體支護(hù)的穩(wěn)定性。完成一次掘進(jìn)步距移機(jī)時(shí)，通過小幅度降低支撐液壓缸和支撐千斤頂?shù)闹胃叨龋度ブёo(hù)壓力，提升托板，進(jìn)行移機(jī)，一級液壓缸、二級液壓缸同步配合回縮，至移機(jī)完成；開始下一次截割循環(huán)。

2.錨固支護(hù)工藝

如圖1、圖2所示，錨固支護(hù)部件包括抬升千斤頂和柵板，柵板為鋼板加立筋結(jié)構(gòu)，在柵板板面上開設(shè)有與錨固機(jī)位分布對應(yīng)的若干個(gè)方孔，容納錨固頭通過，兼顧對網(wǎng)片鋪設(shè)位調(diào)整；柵板尾端固連有若干個(gè)擋塊，避免置放在柵板上的網(wǎng)片滑落扎傷作業(yè)人員；柵板前端與主箱體后端上部相鉸接，四個(gè)抬升千斤頂固定端與主箱體后端下部鉸接，輸出端與柵板底面中部鉸接。錨固作業(yè)時(shí)，抬升千斤頂伸出，使柵板帶著置放的網(wǎng)片與頂板抵接，錨固機(jī)通過方孔將錨桿錨定于頂板煤巖中，并為錨固作業(yè)人員提供安全防護(hù)；移機(jī)時(shí)，通過抬升千斤頂?shù)氖湛s，使柵板擺離頂板，避免移機(jī)過程中柵板與頂板產(chǎn)生干涉。

3.支護(hù)固定工藝

如圖1、圖2所示，主機(jī)梁過橋兩側(cè)對稱放置有四臺(tái)錨固機(jī)，過橋?yàn)榘鍫钿摷哂袃?yōu)良的承載能力，固定座底部固連有底板，用高強(qiáng)度螺栓緊固在主機(jī)梁過橋上，并在底板的后端設(shè)有定位止退擋塊，增強(qiáng)固定座受力止退能力及主箱體鉸接在固定座上的穩(wěn)固效果。

4.支護(hù)支撐工藝

如圖1所示，兩個(gè)支撐千斤頂上端鉸接主機(jī)梁過橋前端，下端鉸接在掘錨機(jī)機(jī)架上，兩個(gè)支撐液壓缸上端鉸接在主箱體底面前端兩直角處，下端鉸接在掘錨機(jī)底托板上，托板抵接巷道底板，釋放支護(hù)壓力；移機(jī)時(shí)，提升托板同步前移；兩個(gè)支撐千斤頂為一組，兩個(gè)支撐液壓缸為一組，分控操作與調(diào)整，使整個(gè)支護(hù)箱體的上表面始終抵接空頂區(qū)頂板，保證整個(gè)支護(hù)組件能夠?qū)ο锏理敯宸€(wěn)固支撐。

四、實(shí)施功效

通過隨掘進(jìn)步距分兩次截割完成的工步，分兩次同步伸展跟進(jìn)支護(hù)，實(shí)現(xiàn)對掘進(jìn)空頂區(qū)頂板支護(hù)的全面覆蓋，有效控制了掘進(jìn)空頂區(qū)的掉頂片幫問題；設(shè)置柵板，實(shí)現(xiàn)對掘錨機(jī)向前移機(jī)后，所形成的空頂區(qū)頂板接替支護(hù)，并在柵板上預(yù)先鋪設(shè)支護(hù)網(wǎng)片，配合錨固機(jī)將網(wǎng)片和錨固件錨定在頂板煤巖中，避免了空頂區(qū)掉頂片幫風(fēng)險(xiǎn);通過將主方箱鉸接在主機(jī)梁過橋前端的固定座上，并設(shè)有止退擋板，保證整體支護(hù)組件的運(yùn)行穩(wěn)定；兩個(gè)支撐千斤頂和主箱體下面鉸接的兩個(gè)支撐液壓缸，呈梯形分布，增強(qiáng)了支護(hù)的穩(wěn)定性和可靠性。