炮采掘進工作面裝運超前支護裝置分析

謝 帥

（山西晉煤集團晉圣松峪煤業(yè)有限公司， 山西 晉城 048000）

引言

在煤炭開采的過程中，由于開采挖掘不斷深入，炮采挖掘的壓力不斷增加，很容易因巷道斷面尺寸增大以及巷道空頂時間延長導致冒頂事故的發(fā)生。目前，常用的炮采掘進過程，主要是采用抓巖機、耙裝機鋼絲繩牽引的方式完成開采任務，該方式機械效率低、需要的人力因素更多，為了提高開采效率，使開采任務在安全、高效率、更便捷化的條件進行，因此，分析了一種更加安全、高效率的裝置，為煤炭的開采提供更加便捷的服務。該設備可以在煤炭開采的過程中就提供隨掘隨支的功能，該裝置集裝載與運輸于一體，大幅度減輕了開采的難度，提高了開采的效率。

1 炮采掘進裝運超前支護裝置設計原則

1）進行開采作業(yè)任務時，在狹窄的空間里擺放著各種開采設備，因此要求裝置應具有良好的適應性以及更好地機械性能，且不會影響開采環(huán)境的通風系統(tǒng)工作。

2）該裝置應保證在安全生產的前提下，為開采挖掘提供有效地臨時支護工作，另外該裝置可以進行聯(lián)網功能，實現(xiàn)工作人員對設備的遠距離控制，更符合安全生產的要求和控制巷道的圍巖變形提供強大的保障。

3）設計過程中應考慮到該裝置支護的及時性和穩(wěn)定性，該套設備要求在3～5 min 之內完成鋪網工作為開采任務提供支護作業(yè)。

4）裝置的裝載系統(tǒng)應該與開采的任務同步，及時清理砂石，防止堆積的砂石量過多導致安全事故發(fā)生。

2 炮采掘進裝運超前支護裝置組成及其特點

該設備主要由可以調節(jié)的支撐支架、裝載巖石裝置、以及運輸巖石的裝置組成。前支架和后支架互相依靠，完成設備的自動位置調整，該移動部分裝載在整個設備的上面，通過可以拉伸的支桿將其安裝在整套設備的底座上面。在支架調節(jié)位置的過程中，裝置的鏟板和輸送機依靠伸縮臂分別各自協(xié)調動作，這種設計思路不僅符合安全生產的要求，也有利于為各個設備的安裝固定預留足夠的位置，還有利于設備的高效運行，因此該設備的設計結構值得推廣。整個設計超前支護裝置結構如圖1 所示[1]。

1）該設備自移支架組由前支架和后支架構成，在位于設備中間的推移系統(tǒng)實現(xiàn)設備的前后兩個支架移動。四個伸縮支撐桿在前架和后架之間伸縮及時支護頂板，另一方面位于設備調節(jié)支架裝置，在設備工作的過程中起到及時清理路障巖石的作用。

2）前架頂梁前端設計的伸縮梁以及一級、二級護頂機構，將頂網懸掛于一級、二級護頂機構達到上網的作用，在裝置的伸縮梁與護頂機構采用左、右平面分體框架結構，該設計既能實現(xiàn)頂板與迎頭支護以及快速上網，高效率保證設備工作的安全可靠性。

圖1 超前支護裝置結構圖

3）設備的裝載系統(tǒng)由鏟板和刮板輸構成。通過增加裝載的寬度，可以達到更好清理巖石的效果。因此在設計過程中將鏟板的寬度加寬至4 000 mm；為了提高運送的效率，采用雙鏈驅動輸送、在運送的過程中保證潤滑脂缸時刻為鏈條潤滑，帶速為1 m/s，設備的中板采用超耐磨材料提高設備的使用壽命；另外輸送機與后配套刮板輸送機通過支撐小車連接，并且將后配套刮板輸送機安裝在軌距為800 mm的軌道上，設備的安裝結構圖如圖2 所示[2]。

4）設備的裝載裝運系統(tǒng)為左右各兩個伸縮臂，可以實現(xiàn)該系統(tǒng)較長距離的拉伸距離、另外抬升油缸分別固定安裝在支架組對應的底座，通過控制抬升油缸可實現(xiàn)鏟板抬起高度。設備的伸縮臂使用的是內外互相嵌套的方式，將設備的伸縮油缸安裝在伸縮臂里面，將兩個伸縮臂用螺栓與支架底部連接在一起；在位置上面裝運系統(tǒng)鏟板外側一邊超出支架基座大約500 mm。裝運系統(tǒng)與支架組安裝方式如圖3。

5）在設備工作的過程中，通過控制系統(tǒng)的自移支架實現(xiàn)設備位置的調節(jié)，該支架主要由乳化液泵站為其提供工作動力，另外在控制方面該設備可以通過工作人員的遠程遙控，該過程主要依靠工作人員控制各種氣動閥門和雙向鎖調整支架的位置調整，但工作人員必須在30 m 的范圍內進行遠程遙控操作，設備的裝載系統(tǒng)的上下移動的位置調整，主要依靠液壓馬達和各種控制閥門實現(xiàn)。設備提供液壓的模塊，和操作箱緊密連接，維持設備的整體正常運行[3]。

3 炮采掘進裝運超前支護裝置主要技術參數(shù)及工作原理

3.1 主要技術參數(shù)（如表1、表2 所示）

3.2 工作原理

1）設備處于準備狀態(tài)時，首先把裝置布置在巷道中間為炮采前做準備，將支架調整至待支護的狀態(tài)調整支架組支護狀態(tài)，并調整伸縮梁、一級與二級護幫板處于展開的狀態(tài)，將掘進距離提前300 mm并且裝運系統(tǒng)收回狀態(tài)，將鏟板前端距離放置于軌距的合理位置處。

圖2 裝運系統(tǒng)與后配套刮板輸送機空間位置

圖3 裝運系統(tǒng)與邁步自移支架組連接方式

表1 裝運系統(tǒng)參數(shù)表

表2 邁步支架組參數(shù)表

2）當挖掘進行巖石部位時，為了降低開采難度，提高開采效率，在做好各方面的防護措施后，工作人員才能使用爆破的方式，將采礦的斷面形成新的礦道。并且鏟板及時將開采過程中產生堆積的巖石清理干凈，防止引起不安全的生產事故。

3）在設備工作完成后，需要及時將設備收起，防止造成安全事故，因此工作人員使用遙控的方式及時調整設備的運行狀態(tài)，在遙控控制過程中應及時將各級護幫板收縮起來，并且工作人員應將片網放置在護幫板上并且收縮期伸縮臂，該過程主要通過設備中部的推動系統(tǒng)不斷調節(jié)兩個伸縮臂的位置，并且控制鏟板及時對工作現(xiàn)場產生的巖石進行清理工作，待工作現(xiàn)場清理干凈，伸縮臂及設備的各個系統(tǒng)調整至設備工作狀態(tài)，為施工作業(yè)做準備。

4）在設備完成上面的過程后，把三組手持液壓錨桿機布置于迎頭位置，即可對錨桿或錨鎖提供支護工作。

4 結論

1）該設備采用的邁步支架組采用跨騎龍門整體式結構以及二級護幫伸縮機構，該結構的投入使用充分提高了設備整體的安全和可靠性，同時該設備有利于維持巷道的通風系統(tǒng)良好工作，另外該設備在施工過程中，更能及時地為施工設備提供支護服務，由于伸縮桿的位置可以調節(jié)，因此設備可以提供支護的范圍更廣，為施工人員提供了有力的安全保障。

2）在施工過程中人為布置保護網較為困難，本設計采用了懸掛式片網機構，工作人員可以通過遙控的方式完成施工工程的布網任務，減輕勞動人員的工作量的同時也為生產過程提供了保障。

3）裝載系統(tǒng)中加大了鏟板設計尺寸，極大地方便了清理巖石，不僅提高清理巖石的速率，而且使清理的速度與運輸巖石的速度相匹配，為安全施工打下了基礎。