掘進機機載臨時支護與人工支護的對比分析

趙 巖

（河南煤化集團永煤公司 陳四樓煤礦，河南 永城 476600）

掘進巷道臨時支護是一道必不可少的工序,對安全生產和正規循環作業的影響都非常大，而臨時支護方式一直是煤礦工程技術人員潛心研究的技術性難題，嚴重困擾著安全生產。目前我礦掘進工作面普遍采用串前探梁方式或單體柱+π型梁進行臨時支護。這種傳統人工臨時支護方式雖然在技術上達到了要求，對掘進工作面迎頭支護提供了支撐力，且具有加工方便等特性，但仍存在如下缺點：

（1）采用單體柱+π型梁這種人工臨時支護雖有一定的初撐力，能有效防止頂板離層但易出現柱子傾倒情況；在巷道超高時無法接頂；當頂板破碎且不平時，與頂板的不密貼；當液壓油壓力小時，初撐力達不到要求；落煤后需將柱窩處的煤、矸除掉，人工在迎頭空頂區附近作業，無法保證安全；臨時支護一次需三人操作，每進一排前移一次臨時支護，每移一次耗時15分鐘到20分鐘左右。

（2）采用前探梁進行人工臨時支護時，前探梁對空頂區為被動支護，沒有初撐力，安全性差；前探梁與頂板間接觸面積小，支護效果差，不能對空頂區進行有效保護；人員操作起來復雜，人工移動，勞動強度大，每移一次速度慢，效率較低；若有人進入空頂區進行架設作業，為安全埋下重大隱患。

對比以上兩種人工臨時支護方式存在的缺點，可看出在使用中都消耗大量的人工，人員使用臨時支護有時會操作不當，給安全帶來一定的隱患。因此，需要對以上兩種人工臨時支護方式進行改進，減少人員投入，提高安全性能。

為了提高安全性，可變被動支護為主動支護，在綜掘工作面可充分利用掘進機作為載體，搭載支護裝置，并通過掘進機液壓系統提供動力實現臨時支護，為此我們采用ZLJ-10/21機載臨時支護裝置代替原人工臨時支護。

1 臨時支護工作原理及技術參數

機載臨時支護裝置主要是通過對綜掘機切割部與本體部鉸接銷軸的改造進行安裝。掘進機機載臨時支護裝置主要由頂梁架、連接器、主架、油缸翼架、分流溢流閥、三位兩通閥、控制操作閥等組成。利用掘進機的液壓泵站供油，通過加裝的三位兩通閥經過溢流閥到操作閥來控制臨時支護裝置工作。

機載臨時支護裝置的工作原理：工作時用綜掘機的泵站供油，經分流進入油缸，頂架向兩側打開升起，主架向上打開逐漸升高，直到接觸頂板滿足需要的高度、角度即可。該裝置用來對掘進工作面截割后的空頂區進行主動臨時支護，當掘進機完成一個循環后，升起支架靠支撐力托住頂板，可以迅速在掘進機截割頭前方形成一個最大達到3m×3.4m的支護面積，為下一步在該空頂區進行支護作業的人員提供一個安全可靠的作業空間。該裝置的技術參數如表1。

表1 ZLJ-10/21機載臨時支護裝置主要技術參數

2 臨時支護裝置的現場應用

2.1 工作面條件

21401軌順工作面布置在二2煤層中，沿煤層頂板掘進。二2煤層厚2.07～3.5m，平均厚2.74m，屬穩定煤層，順槽處于寬緩的單斜構造，煤層傾角為1°～23°，平均8°，工作面總體傾角較緩，預計在掘進過程中將不會揭露斷層。21401軌順工作面為梯形斷面，一次掘進支護斷面凈寬4000mm，凈高2600mm。21401軌順工作面巷道選擇“錨網帶”的支護形式，臨時支護采用輕型單體液壓支柱+π型梁[1]支護形式，如圖1所示。

圖1 21401軌順工作面支護斷面圖

2.2 操作步驟

掘進機完成截、割、裝煤作業后，將截割頭放下。檢查支護裝置各部位零件及管路，在保證完好的狀態下，操作二位三通閥，使液壓油切換到支護裝置油路。副司機把錨網支護所用的鋼帶和金屬網放在頂架上，且使頂架上的磁鐵將其吸住；掘進機司機操作支護裝置使鋼帶和金屬網同頂板吻合，然后在掘進機機載臨時支護下進行打孔、上錨桿，即完成該次支護任務，確定錨固無誤后，開始收回支架。先把主架下降到最低位置，然后折合頂架，直到頂架全部落到掘進機上為止，完成一次完整的支護工作結束。以上動作通過反向拉動多路換向閥相應的手柄完成，需掘進機正副司機兩人完成，節省了勞動人員，提高了生產效率。而竄管前探梁和支柱加橫梁這兩種方式，操作起來太困難，需要多人配合才能完成，同時延長了作業工序時間，降低了掘進效率。

ZLJ-10/21機載臨時支護裝置進行臨時支護時，一個循環可截割3排（2.4m），最大控頂距離為 2.6m，最小空頂距離為0.4m。ZLJ-10/21機載臨時支護裝置平、剖面圖如圖2所示。

圖2 機械機載臨時支護裝置平、剖面圖

3 應用效果對比分析

ZLJ-10/21機載臨時支護裝置代替單體液壓支柱+π型梁支護應用在21401軌順后，增加了施工的安全性，提高了掘進速度和效率，降低了工人的工作強度[2]，臨時支護效果明顯提高。

(1)安全性高：單體柱+π型梁屬于被動支護，而臨時支護裝置由原來的被動支護變為一種宏觀意義的主動支護，支護作業時升起頂梁后可再伸出伸縮梁，有效加大了空頂支護面積。該裝置主動給予頂板支撐力，讓頂板時刻處于安全支護狀態，安全可靠系數高，大大改善了掘進工作面迎頭的支護狀況及操作人員的作業安全性。

(2)掘進速度加快：采用單體柱+π型梁支護方式，一循環掘2排，每班掘6排，而臨時支護裝置方式下一循環掘3排，每班掘8排，進尺提高1.6m。單體柱+π型梁支護方式需要人工架柱子，耗時長，臨時支護裝置可隨掘進機一起推進，整個操作過程僅用5min，在一定程度上提升了掘進效率，支護時間明顯縮短。

(3)勞動強度明顯降低：單體柱+π型梁支護方式下靠多名人工操作，工人勞動強度大，而機載臨時支護方式只需要2人操作，操作簡單，減少了勞動強度，提高了勞動工效。

4 結語

通過在陳四樓煤礦21401軌順的應用分析，掘進巷道采用機載臨時支護裝置可有效地加強掘進工作面錨網支護時對于頂板的控制，防止空頂作業，杜絕人員傷亡事故，減輕工人勞動強度，創造了安全作業環境。既提高了綜掘掘進速度，又能保證人員進行支護時的安全性，以便推進我礦綜掘機械化的進一步提高。社會經濟效益明顯，推廣應用前景廣闊，對提升煤巷快速掘進和臨時支護的機械化有著現實和深遠的意義。

[1]胡林．綜掘臨時支護技術的研究與應用[J].煤炭科學技術，2008(6)：9-11

[2]崔明奎.ZLJ-10/21機載臨時支護裝置在云岡礦的應用[J]．山東煤炭科技，2009(6)：76-77