交錯式超前支護裝置在綜掘巷道中的應用

韓光華，徐 曠

（中鼎國際工程有限責任公司，江西 南昌 330096）

一直以來，綜掘工作面的臨時支護是限制掘進進度的技術難題。無論是傳統的吊環前探梁，還是現在普遍使用的機載前探梁都存在覆蓋范圍小、循環進尺少，接頂不實等缺點；使用這些超前支護時，掘進工作面掉矸現象時有發生，工人的安全無法得到有效保障。結合黃陵一號煤礦1005 回風順槽現場工作面的地質條件，使用新型交錯式掘進超前支護裝置作為臨時支護，能有效地控制頂板，使綜掘機的掘進效率得到更大程度的提高。

1 工程概況

1.1 工作面地質狀況

黃陵一號煤礦1005 回風順槽設計長2 356 m，順槽主斷面為矩形，寬5.2 m，高2.8 m。掘進范圍內煤層平均厚度2.1 m 左右，結構簡單，屬于穩定煤層，頂板為砂質泥巖，且局部厚度較薄，掘進過程中易導致頂板破碎。

1.2 支護設計

頂板采用錨桿+T140 型鋼帶+ 錨索+ 塑鋼網聯合支護，頂錨桿為Φ20 mm×2 500 mm 螺紋鋼錨桿；錨索梁采用T140 型鋼帶加工，梁長4 800 mm，一梁四索，錨索采用Φ17.8 mm×8 300 mm 鋼絞線；兩幫采用錨桿+ 塑鋼網聯合支護，主幫側為Φ20 mm×2 500 mm 玻璃鋼錨桿，副幫側為Φ20 mm×2 500 mm 螺紋鋼錨桿；頂、幫網均采用塑鋼網，網孔55 mm×50 mm。

圖1 斷面支護

2 超前支護裝置構成及操作流程

2.1 超前支護裝置組成及參數

ZJC2×800/21/30 型交錯式掘進超前支護裝置主要由金屬結構件和液壓系統組成。金屬結構件有：橫梁、順梁、前梁等組成；液壓系統主要有：立柱、各類千斤頂、液壓控制元件、液壓輔助元件等，見圖2。

圖2 設計結構

裝置的主要技術參數見表1。

表1 ZJC2×800/21/30 型叉錯式超前支護裝置主要技術參數

2.2 操作流程

裝置分為四組立柱，每根橫梁的立柱（兩根）為一組，從工作面往后依次將立柱編號為1#、2#、3#、4#立柱。先由泵站工開啟泵站，移架工須待泵站壓力達到規定值15 MPa后，方可開始控制操作閥進行移架。流程：開啟乳化泵站→操作閥打開→升2#、4#立柱→收回前梁→降1#、3#立柱→伸出推移油缸，前移1#、3#順梁→升1#、3#立柱接頂→伸出前梁→降2#、4#立柱→回收推移油缸，前移2#、4#順梁→升2#、4#立柱接頂→操作閥關閉→停止乳化泵站，移架結束［1］。

2.3 注意事項

（1）支架移動時須提前將立柱前移路線的煤清理干凈，確保立柱支撐在實底上，然后在跟班隊長的統一指揮下，由4 名移架工協同作業，盡可能保證支架立柱落地垂直、不歪斜。

（2）支架每移動一個步距，均須保證一組順梁接頂嚴實后，方可操作另一組順梁。

（3）支架在前移過程中由于支架頂梁對頂錨桿的撞擊破壞，造成錨桿失效，所以要求在支架前梁上端綁扎木托板墊層，保證支架前移時不破壞錨桿。

（4）支架在前移時，操作及輔助人員要關注支架的行走路線，盡可能保證支架沿直線前移，并且不破壞兩幫錨桿支護。

（5）在地質構造帶內，因局部頂板破碎、掉矸等原因造成頂板不平整，支架順梁著力點較少、邁步前移較為困難，可適當減小移動步距。

3 效果分析

1）從綜掘機切割作業開始到支護的一系列作業過程中，可以保證綜掘機機身、司機完全處在超前支護裝置的掩護下且不受破碎頂板的威脅。

2）永久性支護作業時，作業人員始終處于超前支護頂梁下方，作業空間大且安全程度高。

3）移架前將頂網聯好，在支架前移過程中實現自動鋪網，相比傳統臨時支護鋪網時，人員處于空頂區域，安全性大大提高。

4）實現循環進尺5 m，減少了頻繁倒換工序的時間，降低作業強度的同時，也提高了作業效率［2］。

4 結語

綜掘工作面交錯式超前支護裝置擴大臨時支護覆蓋范圍，有效的控制頂板，優化施工工藝，使巷道掘進臨時支護真正實現了裝備化、機械化，對于完善掘進工作面機械化掘進工藝具有重要意義，可以在類似條件下推廣使用。