煤巷综掘横式超前自移式支架研究与应用

  煤巷综掘横式超前自移式支架研究与应用  Summary：煤巷掘进工作面临时支护是煤巷掘进过程中的一个重要环节，传统煤巷掘进采用前探梁+木板进行临时支护。为改变煤巷掘进临时支护时间长、人员多、支护强度低、安全风险大等现状，煤巷综掘横式超前自移式支架代替传统使用的前探梁+木板临时支护方式，人员可在临时支护下方进行顶板铺网和锚杆支护作业，安全可靠、省时省力、顶梁支护范围大、护顶效果好。使用煤巷综掘横式超前自移式支架后，煤巷掘进工作面循环进度达到2.4m，正常掘进情况下月进尺达200m以上，每年可多圈回采煤量约23万t，可为同类地质条件矿井煤巷掘进临时支护提供经验。Keys：煤巷掘进；横式顶梁；自移支架1 实施背景掘进工作面临时支护一直是影响煤矿巷道掘进工作面安全生产的关键因素之一。目前我国煤矿锚网支护掘进工作面基本都采用顶锚杆固定吊环，吊环下穿前探梁+木板方式作为临时支护。近年来，随着智能化工作面等现代化综采技术的快速发展，目前巷道宽度及断面均增大，使得大断面巷道综掘面的临时支护问题更为突出，对煤巷掘进效率和安全管理影响更为重要。当前矿井煤巷使用的前探梁+木板作为临时支护，存在临时支护时间长，人员多，支护强度低、安全风险大等问题，通过借鉴先进生产单位矿井煤巷自移式临时支护技术进行攻关，从临时支护系统设计，根据巷道特点优化参数设计，在自动化操作等方面进一步攻关并实施，实现煤巷临时支护自动化，达到煤巷掘进快速高效、安全可靠。2研究思路及主要技术方案2.1 研究的整体思路根据龙滩矿井煤巷地质条件和巷道尺寸，设计和加工一种通过乳化泵供液能够自动前移和升降的横式超前自移支架进行临时护顶，取代以往煤巷碛头前探梁+木板临时支护方式。2.2 主要技术方案煤巷综掘横式自移式安全支护系统通过乳化泵向碛头自移支架供液，人员操作组合控制阀将自移支架移至碛头实现综掘机割煤后碛头顶板临时支护，代替传统使用的前探梁+木板临时支护。支架移至碛头前准备好钢筋网，将其置于超前自移支架前梁上，抬升支架使钢筋网紧贴顶板，人员在临时支护下方施工顶锚杆。完成一个循环支护后，后退自移支架，将综掘机前移进行下一个循环切割出煤。横式顶梁自移支架支架由两组横式顶梁、底座、跑道、立柱、抬底缸、推移千斤顶、组合操作阀、液压管路等组成。通过乳化泵供液，实现超前自移支架自动推移和抬升。支架型号为ZTYC7600/24/34煤巷综掘自移式超前支架，支架外形尺寸长4+4.47m（不含伸缩长度1.6m），宽4800mm，高2400～3400mm；支架内部尺寸宽4500mm，高2200～3200mm；支架迈步行程600mm，铺网伸缩行程1600mm。采用横式顶梁，迈步自移。3 实施情况3.1支架设计加工根据现场实际地质情况及巷道尺寸等条件，龙滩矿井研究设计了一种横式顶梁自移支架，由嘉华公司按设计完成横式顶梁自移支架的加工。3.2支架安装调试委托嘉华公司加工的横式顶梁自移支架到货，经龙滩矿井地面组装调试验收合格。再拆装运输入井至3122N机巷掘进工作面实施地点，提前在掘进巷道碛头准备安装硐室，确保支架安装高度和宽度。施工队抽调技术能力较强的电钳人员现场进行支架组装、管路连接，经过3天组装、调试、迈步推移，支架移动至掘进碛头对巷道顶板进行临时支护。3.3巷道传统煤巷掘进工艺为：交接班→割煤出煤→临时支护→顶锚网支护→帮锚网支护→清浮煤→延皮带→检修和防突→运料。采用横式顶梁自移支架代替传统单体支柱+枕木方式进行碛头临时支护，巷道掘进工艺为：安全检查→割煤出煤→退掘进机→移自移支架临时支护→永久支护→退自移支架→清浮煤→延皮带→检修和防突→运料。每班进班后，由跟班队长对作业地点进行安全检查，掘进机司机确认设备完好后，联系皮带机司机开启皮带机，启动掘进机至碛头进行切割出煤。待完成一个循环进度后，将掘进机退后至自移支架尾部，对掘进机及皮带停电闭锁。启动乳化泵，自移支架操作人员操作组合操作阀，迈步移动自移支架。经几次重复操作，自移支架移动至碛头，降支架，作业人员站在自移支架下方将钢筋网铺设在前顶梁上方并用铁丝连接号，升支架，完成碛头顶板支护。4实施效果（1）根据矿井实际情况，横式超前自移支架在龙滩矿井3122N机巷掘进工作面安装、调试，经过现场使用，横式超前自移支架具有操作简单，安全可靠、省时省力、顶梁支护范围大，巷道护顶效果较好的优点，正常掘进期间巷道月掘进进尺达200m以上。（2）实现煤巷掘进支护高效自动化。龙滩矿井与嘉华公司合作，设计的横式超前自移支架代替传统使用的前探梁+木板临时支护，通过乳化泵供液，操作组合液压阀集中控制横式超前自移支架移动和升降，人员在临时支护下方进行顶板铺网和锚杆支护作业。实现了煤巷掘进支护液压自动化操作，完成临时支护时间约23min。（3）煤巷超前自移支架入井安装、调试及应用期间，现场临时支护和永久支护效果良好，未发生顶板事故。5效益分析5.1 经济效益煤巷掘进工作面使用横式超前自移支架后，节约了人工移设前探梁时间，巷道每循环掘进进度可达到2.4m，比传统1.8m增加0.6m，月增加进尺45m，正常掘进情况下月进尺达200m以上。按每个煤巷掘进头年增加掘进进尺495m（按年生产330天计算），回采工作面按长200m，煤厚1.6m，煤炭容重1.45t/m3计算，每年可多圈回采煤量约23万t，可有效缓解采掘接替紧张矛盾。5.2 安全效益煤巷横式超前自移支架与传统移动前探梁铺设木板相比，具有操作简单，安全可靠、省时省力的优点；根据巷道起伏和倾角对顶梁接顶进行调节，护顶效果较好；根据循环进度设计不同行程的推进缸，以适应不同地质条件下掘进巷道临时支护距离。使用综掘自移式超前支架，人员在自移式超前支架下方进行铺网和锚杆支护作业，有效防止顶板事故发生，安全效益显著。6 结论为改变煤巷掘进临时支护时间长、人员多、支护强度低、安全风险大等现状，通过与嘉华公司合作，根据矿井煤巷地质情况，对煤巷自移式临时支护技术进行攻关，设计横式超前自移支架代替传统使用的前探梁+木板临时支护方式，实现煤巷掘进碛头顶板临时支护自动化、智能化。Reference[1]谢锡纯等.矿山机械与设备.徐州:中国矿业大学出版社,2000[2]丁绍南.液压支架设计.北京:世界图书出版公司,1992[3]京煤集团.XDY-1型悬移顶梁液压支架使用[4]崔广平，矿山压力与控制，1988 -全文完-