氣腿式臨時支護裝置的應用研究

劉曉強

摘 要：便捷、可靠的臨時支護是實現巷道開掘、維護工作頂板安全的重要基礎，通過改造錨桿機使其只能升降不能旋轉，同時通過連接球頭使一字或弧形橫梁和錨桿機鏈接，形成的氣腿式臨時支護具有支撐強度高、輕便可靠、易于操作的優點，結合合理的錨網支護程序，實現了對頂板的及時有效支撐，是一種經濟、便捷的新型結構臨時支護形式。

關鍵詞：氣動錨桿機；支護裝置；操作程序

中圖分類號：TD354 文獻標志碼：A

煤礦井下開掘及巷修工程中，安全可靠的臨時支護是確保安全生產的基礎。常用的臨時支護形式有頂板懸吊式臨時支護、機載式臨時支護、自撐可移式臨時支護3種。懸吊式臨時支護用球母托架懸吊于巷道后方已支護的頂錨桿上，屬于懸臂梁形式，支護面積小、強度低、不能給頂板一定的支撐力、不能有效地維護頂板，支護效果較差。機載式臨時支護適應性差、操作復雜、設備維護不簡便。常用的單體支柱式自撐可移式臨時支護因為設備沉重、操作步驟多、勞動強度大而逐漸被淘汰。在這種背景下，研發一種適應開掘、維修巷道使用的臨時支護成為我們控制頂板事故、實現安全生產的關鍵。

1 氣腿式臨時支護的設計思路

通過理論分析，結合臨時支護發展的規律及現有的技術水平，確定臨時支護的結構形式采用自撐可移式臨時支護。自撐可移式臨時支護可以有效地對頂板施加一定的初撐力，從而解決頂板被揭露后所處于的失穩狀態，達到減少頂板破碎維護頂板的目的。

受到煤礦錨網支護常用的錨桿機啟發，在進行了充分的理論分析和論證之后，我們認為錨桿機頂推力較大，操作靈活方便，可以借用錨桿機的這些優點使用錨桿機作為支撐頂板的載具。通過改造錨桿機，拆除其轉動馬達并在其頂端加設支撐座，使之和帶耳槽鋼連接，即可實現對頂板的主動支撐。氣腿式臨時支護能夠給頂板一定的主動支撐力，并且具有支護可靠、設備輕便、操作簡單、適應性好、設備維護簡便及勞動強度低等優點。

如圖1所示，氣腿式臨時支護設計結構示意圖。

2 氣腿式臨時支護的性能

氣腿式臨時支護的氣腿采用MQT-130/3.0Ⅴ型錨桿機（參數見表1），其升降范圍為1 460 mm～3 615 mm，單臺錨桿機重量52 kg，若在氣腿下加焊500 mm支撐底腿，升降范圍可進一步擴大，以適應巷高較高的巷道，但重量會增加。氣腿式臨時支護性能能夠滿足掘進、巷修臨時支護的要求，其單腿對頂板額定支撐力為6.3 kN，最大支撐力為7.9 kN，整套重量小于75 kg。當采用雙氣腿形式時，其額定支撐力為12.6 kN，最大支撐力為15.8 kN，最大支護范圍達為4.0 m×1.1 m，整套重量小于120 kg。氣腿式臨時支護可以實現對頂板的有效支撐，能夠有效防止頂板破碎矸石冒落，同時其具有支撐可靠、重量輕、操作簡單的優點，是一種便捷、高效的新型臨時支護設備。

通過配合不同的氣腿數量及支撐鋼梁，氣腿式臨時支護可以適用不同的作業需求。正常掘進作業采用雙氣腿形式，頂梁采用一字型槽鋼橫梁，支撐范圍大，結構簡單可靠。巖巷等半圓拱形巷道及三心拱形巷道可根據需要研制不同形式的弧形鋼梁，使之能貼合巷道頂部斷面，可以實現對拱形巷道頂板的有效支撐。擴幫等巷修工程當擴幫范圍較小時可以采用單氣腿形式，配合一字型短頂梁，可實現巷修工程的臨時支護，輕便快捷、頂板支撐力大、安全可靠。

3 氣腿式臨時支護的使用要求

氣腿式臨時支護采用礦井供風管路供風。從供風管路引出三通接頭，連接錨桿機供風管路。氣腿式臨時支護采用13 mm高壓軟管供風，可以滿足支撐頂板的性能需要，其需風量較小，當氣腿升起頂緊后即可關閉錨桿機進風閥門。在掘進巷道采用掘進機掘進時，氣腿式臨時支護供風管路從掘進機的轉盤蓋板穿過，掘進機割煤時斷開主供風管路，割煤完畢連接供風管路，操作步驟簡單。在不使用時，臨時支護的氣腿放在掘進機上或用S鉤懸吊于頂板金屬網上（S鉤至少要鉤住3根鐵絲），風管盤好但不得拆管，必須保證臨時支護完好接管并和主供風管路聯通，隨時可以使用的熱備用狀態。根據煤礦安全規程的要求，不得空頂作業，所以掘進機割煤完畢后需要立即連接臨時支護供風管路，同時升起氣腿，支撐于空頂的頂板范圍，即可實現對頂板的有效支撐。當一排支護完畢需支護下一排時，需要及時前移氣腿式臨時支護。巖巷掘進和巷修工程使用要求和掘進工作面近似，當需要使用時連接供風管路升起氣腿即可。

4 氣腿式臨時支護的工序配合

為實現臨時支護與錨網支護工序的有效結合，我們經多次井上試驗后實現下井試用。下井后先后在機二隊、機一隊進行試驗驗證，證明氣腿式臨時支護效果達到了研發目的，同時總結了一套科學高效的操作工序。施工順序：割煤完畢→敲幫問頂→拉頂網至有支護的頂板下→聯網→使用臨時支護將新網頂至頂板→施工頂錨桿、錨索，上頂鋼帶梁→收回前探臨時支護→繼續施工頂錨桿錨索完畢。施工工序的難點在于新網的搭接，傳統工序上新網首先頂起，然后施工定位錨桿進行固定并依次施工完所有錨桿，最后聯網。使用氣腿式臨時支護時，因為要避免人員進入空頂下升起網片，所以需首先聯網，即將新網和已支護頂網首先連接，然后升起氣腿式臨時支護，實現對新網和頂板的支撐，然后施工錨桿。通過這種方式可以提高支護工序的安全性。

5 結語

氣腿式臨時支護設備包括氣腿式錨桿機及槽鋼橫梁，通過對錨桿機的改造實現了多種形式的臨時支護，其加工制作及使用、維護費用極低且設備輕便，操作簡單，實現了對頂板的有效主動支撐，可以有效減少頂板事故，確保了生產安全，具有良好的經濟效益及積極的社會意義，現已在東龐礦全面推廣。

參考文獻

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