掘進機機載分體臨時支護技術應用

文/蘇忠武

東龐煤礦是冀中能源股份有限公司的主力礦井之一，其綜掘機使用率為100%，掘進巷道全部采用錨網支護。在掘進作業過程中，錨裝作業約占全部作業時間的2/3。在進行錨裝作業時，迎頭臨時支護是關系到作業人員安全、作業效率、勞動強度的一個重要因素。提高臨時支護強度，使之操作簡單、實用、易行，一直是東龐煤礦多年來不斷探索、研究的課題。經過長期的探索實踐，東龐煤礦經對掘進機臨時支護技術進行多次攻關，研發出機載分體臨時支護系統，很好地解決了支護護板對巷道頂板的適應性問題，達到了簡單、實用、可靠的目的，具有良好的市場推廣價值。

一、東龐煤礦掘進機機載分體臨時支護技術的發展演變與成熟

東龐煤礦掘進迎頭臨時支護技術發展經歷了三個階段。

1.第一階段：木板+槽型托架

最初，東龐煤礦發明了用木板+槽型托架作為掘進迎頭的臨時支護。該支護技術是把槽形托架與已安裝好的頂錨桿固定，再把錨網和鋼帶梁用手托起貼到巷道頂板上，木板穿過槽型托架，一端向前探出托住錨網和鋼帶梁，起到臨時支護的作用。這種臨時支護方式雖然也能起到一定的支護作用，但由于是被動支護形式，木板不接頂，初撐力為零，支撐面積也比較小，并不能有效解決空頂支護下支護工人的安全作業問題，始終留有安全隱患。

2.第二階段：EBZ150掘進機機載臨時支護

2006年，東龐煤礦與石家莊煤機公司聯合研發了EBZ150掘進機機載臨時支護。該支護裝置由油缸、連桿機構、護板等組成，安裝在掘進機截割部位上。動力采用掘進機本身的液壓系統，通過外加的DL31四聯控制閥控制各部件動作。這一支護形式成為國內目前主要的掘進機機載臨時支護方式。但該支護形式存在以下問題：

一是由于其護板為整體護板，護板與巷道頂板接觸面積小，對巷道頂板的適應性差。初期，東龐煤礦在伸縮油缸和護板、支撐油缸和護板的相互連接部位加裝了十字連接耳軸，增大了整體護板的擺動范圍，在一定程度上改善了整體護板的接頂效果，但是對于巷道頂板左右傾斜角度較大或凹凸不平的巷道頂板，還是難以適應。此時，護板與巷道頂板常為點接觸或線接觸，接觸面積小，受力較大時，護板易扭曲變形。

二是由于整體護板厚度大，放置在掘進機截割部上，影響司機視線。支撐油缸、十字耳軸、護板折疊后總高度超過截割部頂面300～400mm，掘進機司機在切割巷道臥底時，看不到切割頭的切割軌跡，影響工程質量。

三是伸縮油缸放置在封閉的伸縮滑道內，配合間隙小，在井下使用過程中，煤粉進入滑道內長期積累，堆滿了油缸與滑道之間的縫隙，由于煤粉沒有瀉出口，常常導致油缸不能伸縮。

3.第三階段：機載分體臨時支護

2013年，東龐煤礦對掘進機臨時支護技術進行再次攻關，研發出機載分體臨時支護。在該支護技術中把支護護板做成分體結構，很好地解決了支護護板對巷道頂板的適應性問題，且不再阻擋司機視線，達到了簡單、實用、可靠的目的，受到了區隊的歡迎。并迅速開發出使用于不同機型（EBZ150型、EBZ160型和EBZ230型）、使用于不同巷道高度的臨時支護技術，廣泛應用于東龐煤礦井下掘進生產中。

二、機載分體臨時支護技術原理及優勢

東龐煤礦機載分體臨時支護技術主要是解決支護護板對不同角度巷道頂板的適應性問題，把常規思路上的整體框架護板，改成分體護板，護板與撐桿通過十字鉸軸連接，可適應于縱向、橫向極度傾斜的巷道頂板。在護板上方，焊接有固定鋼帶梁裝置，在護板撐起前，把支護錨網和鋼帶梁直接固定到護板上，然后托起到巷道頂板上。由于護板左右之間既可以同時動作，也可以分別動作，所以能夠緊密接觸巷道頂板，能夠適應極度傾斜巷道頂板，支撐力大。每個伸縮油缸都由一個操作閥控制，操作簡便。同時在封閉的伸縮滑道側壁開設了三個泄煤孔，煤粉進入滑道后，在油缸與滑道的相互推拉擠壓下，經泄煤孔流出滑道，保證了伸縮油缸動作的流暢。

總之，該機載分體臨時支護具有結構簡單，操作和維護方便的特點，能夠極大地減輕迎頭支護作業工人的勞動強度，簡化支護工藝。

三、機載分體臨時支護系統機構及主要參數

1.支護系統機構

東龐煤礦機載分體臨時支護系統由油缸、伸縮撐桿、擺動臂、護板組成，安裝在掘進機截割部兩側。其中護板在工作時托起鋼帶梁和錨網，頂住巷道頂板起支撐保護作用。油缸實現翻轉、伸縮、支撐動作及提供支撐力。伸縮撐桿為主要受力件。擺動臂通過油缸伸縮實現臨時支護的擺動。臨時支護的液壓系統主要由控制閥組、平衡閥、各種油管、接頭、三通等液壓元件組成。動力采用掘進機鏟板馬達處的動力源，通過一個三通閥接通或關閉兩系統之間的聯系。動力油通過三通閥流入一組六聯控制閥。六聯控制閥控制各部動作，六聯控制閥固定在操作司機的座椅下方。

2.主要技術參數

（1）適應的巷道高度：≥2.5m。

（2）支撐最大高度：4m。

（3）支護面積：1.7×1.85=3.7m2。

（4）最大支撐力：2T。

（5）系統壓力：16MPa。

四、機載分體臨時支護系統的操作

1．移動掘進機到合適地點，如果巷道高度大于3.5m，把掘進機截割部調整至水平位置；如果巷道高度小于3.5m，把掘進機截割部切割頭貼至地面位置，然后停止掘進機的所有動作，將三通閥手柄扳至臨時支護位置。當巷道低于3m，高于2.5m時，可采用Ⅱ型臨時支護。

2．擺動油缸操作手柄和支撐油缸操作手柄同時操作，使護板處于水平位置。

3．當擺動臂到位后停止擺動油缸操作，然后將鋼帶梁和錨網鋪在護板上，推動伸縮油缸操作手柄，讓護板頂住巷道頂板，施加適當的初撐力后停止操作。

4．在臨時支護區進行錨桿支護作業。

5．收回臨時支護系統，順序與以上步驟相反。完全收回后再將三通閥手柄扳至鏟板馬達工作狀態。

五、結語

機載分體臨時支護系統的成功研制與應用，使井下掘進作業的每一個環節都處于有支護的保護狀態下，對提高掘進作業人員支護時的安全系數，降低工人的勞動強度，提高掘進進尺和速度，都有著重大意義。該產品已經在東龐煤礦井下得到廣泛使用，受到了區隊職工的歡迎。由于該機載分體臨時支護系統適應性強，對其他井工礦井錨網支護均可使用，極具市場推廣價值。