綜掘機機載前探支架在井巷施工中的應用

詹衛榮

（中鼎國際工程有限責任公司 礦山隧道分公司，江西 南昌330096）

1 概述

頂板事故是煤礦五大自然災害之一，在井巷施工中頂板事故約占事故總數的40%，而事故大都發生在掘進工作面掘進之后的支護過程中。提高施工進度、減少事故的重點是改進前探臨時支護。

以前巷道掘進時臨時支護普遍采用插掛前探梁和液壓支柱加托梁（點柱）兩種方式，這兩種方式暴露出太多不安全因素，嚴重影響著掘進效率，最大的問題是仍有安全的薄弱環節。其缺陷主要是：支撐力不夠，且是被動受力；每移動一次都需要二、三個人，操作復雜，每次耗時25～30 min；需人工在迎頭空頂區附近操作，占用時間且安全性較差。

對于炮掘工藝目前沒有較以上兩種方式更為理想的臨時支護方式，但對于綜掘施工可充分利用掘進機作為載體，并通過掘進機液壓系統提供的動力實現臨時支護，為此采用綜掘機機載超前支架系統代替原臨時支護，以提升綜掘掘進效率，實現快速和安全掘進。

2 綜掘機機載前探支架結構及工作原理

1）結構：主要由頂架、主架、折疊缸、升降缸、支撐桿、雙向鎖、高壓油管路、多路換向閥等組成（見圖1）。

2）原理：工作時，利用原綜掘機的液壓泵站供油，推動換向閥使液壓油通過分流集流閥進入雙向鎖和支撐油缸、折疊油缸，使頂架打開升起。推動升降油缸使主架升高，通過三組油缸的協調操作使頂架、主架調整到所需要的高度、角度并達到所需的支撐力后停止。頂架應根據巷道斷面設計成平面或拱形。

圖1 綜掘機載超前支架示意

3 技術參數

1）裝置性能參數

（1）適用巷道斷面：矩形、拱形、梯形。

（2）適用巷道尺寸：巷道高2.4～5.0m、寬≥2.3m。

（3）最大支撐力：1.5～3t。

（4）最大支護面積：3.4m×3.4m。

（5）支護超出掘進炮頭距離：0.9～1.8m。

（6）頂架最大橫向傾斜角：≤20°，上展：45°。

（7）裝置重量：約1t。

2）液壓系統性能參數

（1）額定壓力：16MPa。

（2）額定流量：50L／min。

4 操作技術

1）綜掘機正常掘進時，該機載超前支架裝置折疊收縮于綜掘機切割減速箱背部。當綜掘機掘進進尺達到兩個錨桿排距時，停止掘進，將綜掘機退回兩個錨桿排距，停止在巷道中線上。

2）將切割頭落地，操縱機載臨時支護裝置控制閥，使折疊架體、折疊架順利翻轉至切割頭上方空頂區（可人工打開折疊左、右架體，增大支護面積）。

3）綜掘機停電閉鎖，使用錨桿鉆機透過液壓臨時支架對頂板進行永久支護。

4）操縱液壓臨時支架的控制閥，折疊架回收，使折疊架放平支撐于頂板上。

5）進入下一個綜掘循環。

5 機載超前支架特點

1）全液壓控制操作，機械化程度高，支護快捷，安全可靠。做到了無空頂作業，實現了本質安全。

2）實現了綜掘機與臨時支護有機結合，增加綜掘機的綜合功能，縮短了支護時間，由人工支設前探梁支護6人30min完成的工作量，用機載支護只需要70s，大大節省了支護時間，減少了現場操作人員數量，提高了巷道掘進效率。

3）綜掘機作業時將臨時支護折疊收縮至掘進機載截割蓋板上面，最大程度縮小外限尺寸，不干擾綜掘機截割、裝載作業及司機的操作視線。

4）采用油缸對頂板施加一定的初撐力，達到主動受力、主動支撐，使頂板處于安全支護狀態。

5）綜掘機與支護工作互鎖，確保整機的操作安全性。

6）采用整體頂架設計與頂板面接觸，支護面積大，能有效地對空頂區進行支護。

7）前支撐部位屬伸縮式、兩側支撐部位屬折疊式，防止切割巷道時支護碰頂板碰側幫，伸出時保證支護裝置可達到一定的支護高度及支護面積；縮回時減小了體積。

8）結構件采用高強材料，強度高、承受力大、體積小、使用壽命長，裝卸、維修、維護方便。

9）機載臨時支護工具有前后左右伸縮折疊、支撐面積調整、高低調整、可調傾斜角度功能，支護時可以適應各種巷道。

6 注意事項

1）巷道掘進達到施工、驗收規范要求后，才能操作機載前探支架。

2）前探支架使用前，必須仔細檢查支護各關節管路是否正常，以保證正確安全使用。

3）注意保持油缸油位，油溫不要超過70℃，定期清理油箱和過濾器。

4）不得隨意拆卸液壓件，嚴防臟物進入管路，污染液壓油和液壓元件。拆卸維修時，一定注意將拆下的油管接頭、液壓件用布包扎好，以免煤塵進入。

5）永久（錨網）支護完成后，所有人員撤到安全警示標牌5m以后，才能收回前探支架。在使用支架裝置時，絕對不能動作掘進機，否則會造成嚴重人員傷亡事故。如需進行工作時，應提前把支護裝置收回，掘進機才能操作。

6）支護高度不夠時，應先落下支架裝置，再抬高炮頭，并在炮頭下墊入枕木，然后再升高支架裝置。嚴禁在支架裝置打開狀態下抬高炮頭，否則將嚴重損壞支架裝置。

7）支護頂架貼緊巷道頂面后，嚴禁再操作折疊油缸推動頂架前后推動。

7 工程應用

2011年8月至2012年2月，在內蒙古同煤鄂爾多斯礦業色連一號井施工一水平北輔運大巷，該巷道為半煤巖巷，設計長度為2364m，巷道掘寬為5.7m、掘高4.55m，采用錨網加鋼筋梯子梁加錨索噴砼聯合支護，采用EBZ－160型掘進機，安裝使用機載前探支架后，月進度由原來平均不到280m增加到月平均365m，最高達到427m，且未發生頂板事故，質量達到優良。

8 結語

利用綜掘機液壓系統，采用綜掘機機載臨時支架裝置，既縮短了空頂時間，又減輕了職工的勞動強度，變被動支護為主動支護，做到了完全無空頂作業，實現本質安全生產。該裝置操作簡便、施工安全、可靠，提高了對頂板的預應力支撐作用，避免了空頂作業，縮短了掘進臨時支護時間，加快了循環作業。機載臨時支架裝置運用以來，綜掘工作面未發生過頂板安全事故，且掘進單進水平、掘進功效等主要生產技術指標均得到大幅度提高，保證了安全，提高了工效，取得了良好的經濟效益和社會效益。