煤巷綜掘機機載臨時支護裝置的設(shè)計優(yōu)化及改進建議

摘 要：根據(jù)淮南礦區(qū)部分礦井綜掘機上加裝的煤巷掘進臨時支護裝置的結(jié)構(gòu)和使用原理，結(jié)合其在生產(chǎn)過程中的實際使用情況，總結(jié)了該設(shè)備的使用特點及其在現(xiàn)場的使用情況，并針對該設(shè)備的不足提出了針對性的建議，為下一步改進設(shè)計方案、完善設(shè)備性能提供參考。

關(guān)鍵詞：煤巷掘進；機載臨時支護裝置；煤礦裝備；錨固作業(yè)

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.029

煤巷掘進的臨時支護是長期困擾安全生產(chǎn)的一個技術(shù)難題。由于傳統(tǒng)的臨時支護都是采用單體配合頂梁支護，巷道掘進后空頂區(qū)域頂板支護不及時，全部為人工作業(yè)，安全威脅大，勞動強度高，支護速度慢，且經(jīng)常會發(fā)生頂板掉矸傷人事故。掘進臨時支護裝置在礦區(qū)張集、顧橋、丁集、潘二、潘三、朱集東礦等礦井煤巷掘進中的使用，有效解決了這個難題，消除了安全威脅。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作流程

1.1 結(jié)構(gòu)

機載臨時支護裝置是由頂架、立柱、折疊油缸、升降油缸、平衡閥、高壓油管路、多路換向閥和分流集流閥等組成的，如圖1所示。

1.2 操作流程

綜掘機切割結(jié)束后，綜掘機停在迎頭合適位置，利用綜掘機的液壓泵站供油，操作換向閥使液壓油進入分流集流閥、平衡閥和折疊油缸，使頂架打開升起，推動升降油缸使主架升高。通過調(diào)節(jié)不同油缸，使頂架調(diào)整到所需要的高度、角度，并使頂架和放置在頂架上的鋼帶、金屬網(wǎng)貼緊頂板后停止動作，然后進行錨固支護作業(yè)，如圖2所示。完成以上作業(yè)后，逆向操作臨時支護裝置收回油缸，并使臨時支護落在掘進機機頭部位。等待綜掘機切割完成后，進行下一循環(huán)的支護、錨固作業(yè)。

2 現(xiàn)場使用情況

該設(shè)備加裝在現(xiàn)有的綜掘機上，對綜掘機的改動量小，將綜掘機液壓系統(tǒng)作為動力源。該設(shè)備具有機械化程度高、安全系數(shù)大、職工勞動強度低、掘進循環(huán)效率高等諸多優(yōu)點，基本滿足淮南礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜的地質(zhì)條件。該裝置最早在張集礦投入使用，2011年以來，該礦煤巷綜合單進一直保持在260 m/月·個左右，單頭最高月進尺達490 m，與一直使用單體配合頂梁支護的新莊孜礦、潘一礦和少量使用機載臨時支護的潘二礦的礦井綜合單進140～160 m/月·個相比，單進提高明顯，且避免了頂板事故的發(fā)生，提高了安全系數(shù)，有效緩解了接替緊張局面。但是，在使用該裝置的過程中也發(fā)現(xiàn)一些不足，具體有以下幾點：①內(nèi)立柱、升降油缸與頂架均為十字頭連接，結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷明顯，頂架僅適用于傾角變化比較小的頂板條件下，如圖3所示；②臨時支護裝置質(zhì)量約1 t，與綜掘機連接為插銷式結(jié)構(gòu)，綜掘機切割期間頻繁震動，連接銷軸容易出現(xiàn)被磨損、脫銷的情況；③頂架為鋼管焊接結(jié)構(gòu)，頂板起伏不平，變化大時易導(dǎo)致開焊、變形；④使用一段時間后，支撐油缸反應(yīng)不穩(wěn)定，使用過程抖動，頂架有傾角時易出現(xiàn)鋼帶滑動情況，需要人工調(diào)整；⑤臨時支護裝置與綜掘機的連接油管多為快速接頭，容易損壞；⑥頂架為平板式結(jié)構(gòu)，過斷層、頂板破碎、局部掉頂造成頂板不平整時，機載臨時支護裝置托起的鋼帶與頂板為點接觸，不能完全緊貼頂板，容易造成局部空頂。

3 改進建議

針對設(shè)備使用過程中出現(xiàn)的一系列問題，需要及時整改，提高設(shè)備使用的便捷性和耐用性。其中，油管接頭可由快速接頭改為螺紋接頭，以提高其強度；在頂架上增設(shè)固定裝置，避免支護材料滑動等。設(shè)計方面的問題必須由設(shè)計單位從源頭上進行優(yōu)化，重點建議從以下3方面入手：①改進臨時支護裝置與綜掘機的連接設(shè)計，或提高連接軸強度，避免因頻繁動作導(dǎo)致連接軸被磨損或脫落；②提高頂架的結(jié)構(gòu)強度，改為一體化設(shè)計，或改為能夠快速更換的模塊化設(shè)計，以便在其損壞后能夠快速更換；③內(nèi)立柱、升降油缸與頂架的十字頭連接均改為萬向聯(lián)軸器式連接，使頂架滿足不同頂板傾角變化的需要，如圖4所示。

4 結(jié)束語

與傳統(tǒng)的單體臨時支護和人工挑梁器相比，煤巷掘進臨時支護裝置提高了施工安全系數(shù)，簡化了施工程序，降低了職工的勞動強度。該裝置的使用與煤巷掘進“破、裝、運、支”等程序互不干涉，提高了煤巷掘進單進，是目前解決淮南礦區(qū)煤巷頂板安全隱患最便捷的手段。下一步，集團公司準備試用更加先進的交錯邁步自移式掘進臨時支護裝置，實現(xiàn)頂板空頂區(qū)域全支護和不降架移動，在一定條件下做到綜掘機切割與支護的連續(xù)化作業(yè)，進一步降低職工的勞動強度，提高單進。

隨著煤礦裝備技術(shù)水平的發(fā)展和科技水平的不斷提高，掘進臨時支護裝置也正在不斷發(fā)展，新型設(shè)備不斷涌現(xiàn)，性能逐步完善，在滿足安全生產(chǎn)的前提下，正在朝著“機械化換人、自動化減人”的目標邁進。

參考文獻

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[2]魏群，徐鎖庚.綜掘機載臨時支護裝置懸臂銷軸強度研究[J].煤礦機械，2013，34（3）：59-61.

作者簡介：鄭磊（1980—），男，河北晉州人，工程師。

〔編輯：白潔〕