機(jī)載臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)在破碎圍巖掘進(jìn)工作面的應(yīng)用

文/李國軍 徐文強(qiáng)

機(jī)載臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)在破碎圍巖掘進(jìn)工作面的應(yīng)用

文/李國軍 徐文強(qiáng)

隨著巷道掘進(jìn)機(jī)械化水平的不斷提高，綜掘?qū)⒅饾u取代傳統(tǒng)的炮掘工藝，而掘進(jìn)機(jī)迎頭臨時(shí)支護(hù)安全問題多年來一直是困擾煤炭生產(chǎn)的一項(xiàng)技術(shù)難題。

山西焦煤霍州煤電晉北能化公司山浪煤礦自引進(jìn)EBZ300型硬巖綜掘機(jī)后，雖然大幅提高了切割圍巖的效率，但由于掘進(jìn)工作面仍采用傳統(tǒng)的插掛前探梁方式進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，且無法支到頂板。隨著工作面掘進(jìn)工作的不斷開展，前探梁的支護(hù)工作顯得尤為繁重，頂板事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重制約了巖巷的掘進(jìn)速度，成為巷道掘進(jìn)時(shí)安全的薄弱環(huán)節(jié)。采區(qū)巷道長度占礦井全部長度的比重較大，改善采區(qū)巷道維護(hù)狀況，選擇合理的支護(hù)形式，對于降低礦井維護(hù)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)，進(jìn)一步提高礦井經(jīng)濟(jì)效益都有重要意義。

一、改進(jìn)巷道支護(hù)方式的技術(shù)要求

山浪煤礦皮帶大巷是礦井主要開拓巷道，巷道掘進(jìn)期間穿越5#、6#煤層頂?shù)装鍘r層，屬穿層巷道，節(jié)理較發(fā)育。巷道受斷層影響較大，最大水平主應(yīng)力與巷道方向垂直。據(jù)估算，巷道的水平構(gòu)造應(yīng)力是垂直應(yīng)力的兩倍以上，巷道圍巖由節(jié)理較發(fā)育的軟巖構(gòu)成。因此，在此類軟巖條件下掘進(jìn)巷道，給巷道永久支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)帶來一定困難。

巷道斷面為半圓拱形，采用EBZ300型綜掘機(jī)掘進(jìn)巷道，原有臨時(shí)支護(hù)方式為插掛前探梁，永久支護(hù)為錨網(wǎng)索噴支護(hù)方式。實(shí)踐表明，原臨時(shí)支護(hù)方式無法適應(yīng)EBZ300型掘進(jìn)機(jī)的高效率切割，工人在臨時(shí)支護(hù)過程中消耗大量工時(shí)，每月掘進(jìn)進(jìn)尺不足80m，且臨時(shí)支護(hù)不可靠，給安全生產(chǎn)帶來極大的隱患。為此，山浪煤礦充分利用掘進(jìn)機(jī)作為載體，并通過掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)提供的動力實(shí)現(xiàn)臨時(shí)支護(hù)。該機(jī)載機(jī)械式超前支護(hù)系統(tǒng)，選位合理，配套簡便，不干擾掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)動和截割作業(yè)功能，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化支護(hù)作業(yè)，降低了工人施工勞動強(qiáng)度，使迎頭作業(yè)人員的安全得到可靠保障。

二、機(jī)載臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)的機(jī)理及作用

1.機(jī)載臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)。機(jī)載臨時(shí)支護(hù)完全采用液壓系統(tǒng)控制，通過綜掘機(jī)主泵供油，實(shí)現(xiàn)綜掘機(jī)與前探支護(hù)融為一體，主要有頂梁架、連接器、主架、油缸、翼架旋轉(zhuǎn)油缸、插裝雙向鎖、高壓油管路、分流集流閥、溢流閥、控制操縱閥等組成，安裝在綜掘機(jī)的截割部上面，不影響綜掘機(jī)正常工作。掘進(jìn)循環(huán)完成后，該機(jī)構(gòu)由綜掘機(jī)司機(jī)操作，展開箱形護(hù)板支撐于新暴露的頂板上。

2.使用條件及基本參數(shù)。適用巷道高度2.3m~4.2m；支護(hù)面積2m×3m（展開3.4m×3.4m），支護(hù)超出綜掘機(jī)截割頭1m~1.8m；最大支撐力1t；系統(tǒng)壓力16MPa；頂架可傾斜≦20°；整機(jī)重量0.96t。

三、機(jī)載臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)的工藝流程

山浪煤礦皮帶大巷掘進(jìn)工作面循環(huán)進(jìn)尺為1000mm，最大空頂距1300mm，最小空頂距300mm。工藝流程為：機(jī)組進(jìn)刀割煤→支設(shè)機(jī)載臨時(shí)支護(hù)→敲幫問頂→下降機(jī)載臨時(shí)支護(hù)→上U型棚梁→支設(shè)機(jī)載臨時(shí)支護(hù)→進(jìn)行永久支護(hù)→進(jìn)行下一循環(huán)。具體操作如下：

1.掘進(jìn)機(jī)完成掘割裝煤作業(yè)后，將截割頭放下，檢查支護(hù)各部位零部件、管路是否正常，然后打開二位三通操作閥通向支護(hù)的油路，關(guān)閉另一個油路。打開操作閥，將機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)頂梁升到截割頭上方；

2.把支護(hù)用的U型棚梁放在頂梁架上用磁鐵吸好，向前推動支護(hù)主架和頂梁架液壓控制手柄將主架和頂梁架由拆合狀態(tài)慢慢平穩(wěn)打開。達(dá)到所需的角度和位置時(shí)再升主架，升到巷道頂板上；

3.操作控制閥，使頂梁放平并支撐住頂板，把錨網(wǎng)、錨梁緊壓在巷道頂板上，綜掘機(jī)停電閉鎖，臨時(shí)支護(hù)完成；

4.施工人員在機(jī)載臨時(shí)支護(hù)下進(jìn)行U型棚架設(shè)；

5.U型棚架設(shè)完成后，先把主架下降到最低位置，再拆合主架和頂梁架，合到頂梁架扒在綜掘機(jī)上為止，關(guān)閉操作閥。

四、機(jī)載臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)及需要注意的問題

山浪煤礦皮帶大巷綜掘采用配套機(jī)載臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)不僅大為減輕職工的勞動強(qiáng)度，減少作業(yè)環(huán)節(jié)，為安全生產(chǎn)提供有力保障，從而為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效創(chuàng)造了有利條件，而且還對巷道開挖后頂板離層起到了先期控制作用。與以往的插掛前探梁方式對比，其特點(diǎn)為：

1.臨時(shí)支護(hù)由被動支護(hù)變?yōu)橹鲃又ёo(hù)，減少頂板變形和離層；

2.臨時(shí)支護(hù)是由點(diǎn)、線接觸變?yōu)橛谐鯎瘟Φ拇竺娣e支撐；

3.臨時(shí)支護(hù)，是割煤后人員進(jìn)入空頂區(qū)域作業(yè)變?yōu)槿詣涌焖倥R時(shí)支護(hù)。

在實(shí)際工作中，還需注意以下問題：一是綜掘機(jī)在割巖時(shí)，對機(jī)載支架的震動影響很大，一些管路和連接閥可能出現(xiàn)裂縫或者脫離，而飛起的碎石也容易損壞管路，因此要加強(qiáng)對設(shè)備的保護(hù)和做好定期維修工作。二是采用機(jī)載臨時(shí)支護(hù)配套普通臨時(shí)支護(hù)，當(dāng)機(jī)載臨時(shí)支護(hù)使用不正常，如管路串漏液時(shí)，輔以普通臨時(shí)支護(hù)，以便更高效地掘進(jìn)，同時(shí)井下材料庫要備有易損物件。三是如遇頂板破碎時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知相關(guān)業(yè)務(wù)科室并縮小循環(huán)，縮小排距。

五、結(jié)語

掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)在山浪煤礦破碎圍巖巷道的應(yīng)用，特別是與EBZ300型硬巖掘進(jìn)機(jī)的配套使用，提高了礦井高應(yīng)力節(jié)理化軟巖巷道的快速掘進(jìn)，掘進(jìn)速率提高了25%。同時(shí)，還大幅提高了工人施工的安全保障系數(shù)，加快了三條大巷的布置速度，為建立高產(chǎn)高效礦井提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

（作者單位：山西焦煤霍州煤電晉北能化公司）

（責(zé)任編輯：周瓊）