液壓超前支護裝置在煤礦綜掘工作面中的應用

龔柏宇

摘要： 本文對塔什店煤礦液壓超前支護裝置進行了概述，對掘進工作面臨時支護進行了對比分析，是一次掘進超前支護的技術改造，解決了生產過程中設備及人員的安全問題，提高了工作效率。

Abstract： This paper introduced the hydraulic forepole device in Tashidian coal mine， and analyzed the temporary support in the driving face. It is a technical reform of driving forepoling， which solves the problem of equipment and personnel safety in the production process， and improves the work efficiency.

關鍵詞： 液壓支護；安全；應用

Key words： hydraulic support；safety；application

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）07-0109-02

1 概述

煤礦綜掘工作面臨時支護的安全問題，是長期困擾煤炭生產的技術難題，煤礦頂板事故受頂板巖性、巷道斷面形狀和參數確定、支護形式、開采深度、礦壓等因素制約，巷道掘進后頂板裸露，不能得到及時支護，容易發生頂板冒落造成傷人事故。在實際煤礦巷道斷面設計、施工過程中，如何在工作面選擇臨時支護至關重要。為解決煤礦掘進工作面臨時支護的安全問題，金川礦業有限公司塔什店煤礦在8304綜掘工作面掘進作業中引入了液壓超前支護裝置，同時針對其在應用過程中存在的技術問題進行了改進，確保了設備和現場人員的安全，大大提高了掘進效率。

2 問題提出的背景

8304工作面皮帶順槽掘進工作面掘進初期至掘進500m時由于煤層埋藏淺，巷道壓力小，采用被動式支護，即吊掛環穿管式前探梁臨時支護，滿足安全、生產需要。但隨著掘進里程的不斷增加，煤層埋藏深度增加，巷道壓力增大，風爆現象嚴重，同時嚴重威脅了掘進工作面的人員和設備的安全運行，原有的臨時支護方式不能滿足安全、生產需要，要進行技術改進。

3 臨時支護的對比說明

3.1 吊掛環穿管式前探梁臨時支護裝置

吊掛環穿管式前探梁臨時支護裝置，是用4個帶螺母的活動吊環固定在巷道頂錨桿上，每側前后方向各安裝2個，每2個吊環前后間隔1 m（一個排距），用2根3 m長的40鋼管分別竄入前后布局的2個吊環中，鋼管上安裝5塊400mm寬5mm厚3000mm長的木板，隨掘進前移。懸臂伸出長度始終保證將待掛頂錨網支撐起來，臨時支護桿后端掛設小鏈向前固定在吊環或頂網上。

吊掛環穿管式前探梁臨時支護裝置總體布置如圖1所示。

8304綜掘面常常出現風爆現象，前梁木板多次被砸斷，鋼管被砸彎，人工手動操作費工費時，掘進迎頭正常掘進至少配備6人現場作業，每排（0.8m）掘進完成都需要2人去進行串梁后才能進行掛超前頂網支護，每排影響時間約20分鐘，一班只能正常進尺4排（3.2m），作業效率低。在5月份進尺74m，6月份進尺105m，7月份進尺157m。

3.2 液壓超前支護裝置

針對吊掛環穿管式前探梁臨時支護裝置使用中存在的問題，我礦自主設計了液壓超前支護裝置，該裝置的應用實現了由被動式改為主動式支護方式，杜絕了人員進入空頂區域作業，滿足了我礦綜掘進工作面支護要求。

①裝置組成。液壓超前支護裝置是由裝配在掘進機的中上部，主要由金屬結構件與液壓泵站及液壓元件三部分構成，分別是頂梁鋼架，翻板架，支臂，尾座架，前支座，支撐液壓千斤，伸縮液壓千斤、雙向鎖、高壓油路管、控制操作閥等組成。

②裝置的特點：

1）整體框架結構，多柱支撐，穩定性好。

2）實現“掘進—無支護—臨時超前支護—永久性支護”的銜接過渡。

3）人員在裝置下方開展支護作業，安全系數高。

4）裝置由液壓系統控制，能實現自移支護和各種動作。

5）利用掘進機的液壓系統，減少了設備投入。

③技術特征：

頂梁鋼架長度：2500mm；寬度：1000mm；翻板長度：500m m，寬度：1000mm；泵站壓力：15.7 MPa；操作方式：手動操作。伸縮千斤：柱徑：Ф80 mm，行程：2500mm，數量：1個；支撐千斤：柱徑：Ф40 mm，行程：850mm，數量：2個；伸縮筒：外筒150mm×150mm，內筒120×120mm，長度3500mm；底座500mm×500mm。

④工作原理：

工作時用綜掘機的泵站供油，溢流閥到操作閥，供經分流集流閥分流，進入雙向鎖，雙向鎖打開進入液壓千斤，主支撐液壓千斤打開升起，伸縮液壓千斤打開升起，頂梁鋼架升高，直到所需要的高度，角度停止。

超前支護裝置總體布置如圖2所示。

按以往的作業方式，現場須配備4個作業人員。8304綜掘面迎頭掘進時引入了超前支護裝置，現場只須配備1個專業司機和1個現場監護，每排影響時間約5分鐘，每班正常進尺5～6排（約4m～4.8m），工作效率大大提高，同時也避免了人員在空頂區下作業的隱患，現場作業的安全系數大大提高。本工程在8月份進尺174m，9月份進尺205m，10月份進尺243m，工作效率非常高。

4 液壓超前支護裝置注意事項

超前支護的兩個作用，一是控制巷道掘進到位后頂板煤巖層不松動，二是確保頂板未正規支護時有一個安全可靠的環境。所以超前支護除正確使用外，必須支護及時。巷道掘進到位后，必須及時進行敲幫問頂，將頂板和巷道正前方活動的煤巖處理掉，開始操作液壓超前支護裝置首先將頂梁鋼架按照頂板支護要求，看現場情況是否需要調整翻板架，其次通過操作手柄將支撐液壓千斤和伸縮千斤支起，讓頂梁鋼架與巷道頂幫平行，并與頂板接實，最后待液壓超前支護裝置支護完畢，必須將綜掘機停電閉鎖后，人員方可進入綜掘機前方進行打眼作業。頂網支護完畢后，開動掘進機液壓系統，首先將支撐液壓千斤收起使頂梁板離開巷道頂板，然后將伸縮液壓千斤收回到位，最后將支撐液壓千斤收回到位，使支臂落到緩沖座上，各部件達到收縮最小狀態后，方可進行下一排掘進作業。

5 結束語

液壓超前支護裝置在我礦綜掘工作面中的運用，改變了塔什店煤礦傳統的掘進超前支護方式，是一次掘進超前支護的技術改造，該裝置適應綜掘掘進、支護時間和空間要求，作業空間內頂板得到了有效支護，消除了安全隱患，減輕了工人手工移動超前支護的勞動強度，提高了機械化操作水平，改善了工作環境。該裝置重量輕、穩定性好，便于運輸、安裝和拆卸，在液壓系統出現故障時頂梁板不會掉下傷人，適用在煤礦綜掘工作面進行推廣。

參考文獻：

[1]倪興華，苗素軍，楊永杰.綜放工作面端頭及順槽超前液壓支架支護技術[M].煤炭工業出版社，2009.

[2]毛好喜.液壓與氣動技術[M].人民郵電出版社，2009.

[3]周士昌.液壓系統設計圖集[M].機械工業出版社，2004.