煤礦井下掘進工作面臨時支護裝置設計與研究

(安徽理工大學 安徽 淮南 232001)

引言

在煤礦地下施工工程之中，巷道頂板支護向來是技術難度最大，可靠性要求最高的工程。而掘進工作面在掘進過程中的臨時支護即是掘進工作面永久支護和出渣的保證，又減少了空頂時間，保障了掘進工作中的安全性。因此，合適的臨時支護裝置可提高掘進效率，降低工作成本。

一、掘進機機載臨時支護裝置

該支護裝置通過液壓缸控制其升降，在掘進機截割時，該支護裝置的掩護梁和支撐頂梁在油缸的作用下折疊在懸臂后方，防止影響掘進機工作。掘進機截割完成后，該支護裝置的掩護梁和支撐頂梁在油缸的作用下抬起，進行臨時支護工作。

優點：掘進機工作時臨時支護不會觸碰巖壁，結構較簡單。

缺點：該支護裝置工作時，掘進機截割頭始終處于抬起狀態，不符合煤礦安全作業規程。

二、臨時支護液壓支架

該支護裝置將掘、錨工作分離開，可在沒有掘進機的情況下獨立使用，該裝置在臨時支護時將支架組布置在掘進巷道內，調節伸縮油缸和護幫油缸，帶動2個伸縮頂梁由頂梁中間向左右兩側滑動至指定位置，橫跨在巷道內的掘進機等設備上方，以頂梁和護幫板支護巷道的頂板和兩幫。

優點：該支護裝置可視線掘進與永久支護同步進行，使掘進機可進行長距離連續工作。

缺點：部件較多，安裝不便，且不方便移動，影響掘進效率。

三、ZJC型巷道掘進超前臨時支護支撐式液壓支架

該支護裝置為左右兩架一組使用，兩架之間的頂梁通過橫梁聯接。前組兩架的頂梁后端通過液壓缸與后組兩架的頂梁前端相連，前組兩架的底座后部也通過液壓缸與后組兩架的底座前部相連。兩組支架互為支撐點來實現支架的邁步前移。

優點：該裝置的主要參數都可以更具巷道的具體情況來選擇使用，可以根據巷道的壓力情況設計支護強度。

缺點：掘進頭的巷道空間有限，支架會影響掘進工作空間，使掘進工作面更加擁擠，并且迎頭的巖石會影響支架的推移。

四、懸掛式液壓臨時支護裝置

懸掛式液壓臨時支護裝置主要由鋼板結構件和液壓系統組成。主要鋼板結構件有：特制工字鋼懸掛梁、支撐平臺、液壓支架、護幫板、滑車、防滑固定卡、推移液壓缸的連接支座等。液壓傳動系統除了推移液壓缸、支撐平臺變幅液壓缸、支腿液壓缸、液壓支架支腿液壓缸、護幫板收放液壓缸、掩護梁變幅液壓缸外，還包括各種液壓控制元件和液壓輔助元件。臨時支護裝置各結構件之間及結構件與液壓元件間均通過銷軸、螺栓等連接，管路連接采用快速接頭、U型卡，拆裝維護方便。

該裝置安裝時，利用錨桿支護巷道頂板中間兩列錨桿外露段安裝時工字鋼懸掛梁，利用支腿液壓缸撐起支撐平臺，在支撐平臺上布置液壓支架，并在支撐平臺前端鉸接上護幫板，后端與移動架鉸接在一起，并把移動架懸掛在工字鋼懸掛梁上。

該支護裝置進行支護工作時，先伸長變幅液壓缸使支撐平臺旋轉成與巷道頂板成平行狀態，再伸長推移液壓缸使支撐平臺前移，然后液壓支架升起，使液壓支架支撐頂梁接觸到巷道頂板，然后支腿收放液壓缸伸長推動支腿液壓缸轉動，使支腿液壓缸和支撐平臺垂直，伸長支腿液壓缸支撐住支撐平臺，之后鉆頂板錨桿孔并安裝巷道頂板錨桿，液壓支架下降，迎頭安裝特制工字鋼懸掛梁，支腿液壓缸收起，將防滑固定卡拆除后安裝到前方特制工字鋼懸掛梁上，收縮推移液壓缸使支撐平臺向后方移動，使護幫板上的固定掛鉤鉤住防滑固定卡，拆除四根連接支座的螺栓，收縮推移液壓缸使連接支座前移到新的位置后固定，最后掘進機截割煤巖或鉆炮眼放炮。如圖1所示為懸掛式液壓臨時支護裝置支撐圖，圖2所示為懸掛式液壓臨時支護裝置收起圖，圖3所示為液壓支架立體圖。

優點：該裝置可以適應大傾角巷道掘進，在大傾角的時候也可以快速的動作，并且利用了巷道頂部的空間，所有液壓缸都是以掘進機的液壓源作為動力，不用改造掘進機，只需引出一根進油管和出油管，而且液壓支架支護穩定并留有大量空間，方便施工人員進行錨桿支護。

圖1 懸掛式巷道掘進臨時支護裝置支撐狀態

1-特制工字鋼懸掛梁；2-聯接支座；3-推移液壓缸；4-移動架；5-變幅液壓缸；6-連接銷；7-支腿液壓缸；8-支腿收放液壓缸；9-護幫板收放液壓缸；10-護幫板；11-液壓支架支腿液壓缸；12-支撐頂梁；13-連接架；14-掩護梁變幅液壓缸；15-掩護梁；16-支撐平臺。

圖2懸掛式巷道掘進臨時支護裝置收起狀態

圖3 液壓支架立體圖

五、結語

懸掛式臨時支護裝置安全性高，即可獨立使用也可配合掘進機使用，可適用于各種巷道掘進工作能夠大幅度提高巷道掘進速度，滿足礦井高產高效的要求。該項技術具有重要的經濟效益和社會效益，推廣前景廣闊。本文對這四種臨時支護裝置進行了分析與研究，可對今后臨時支護選型提供參考依據。