機載臨時支護在綜掘進工作面的研究

蘭永平

摘要:山西霍寶干河煤礦有限公司積極采用機載臨時支護系統替代原有的臨時支護方式,適應井下現場的惡劣環境,保證安全施工,該機載臨時支護系統裝配在掘進機的中上部,選位合理,配套簡便,對掘進機的改造量很小,不干擾掘進機的運動和截割作業功能,實現了機械化支護作業,降低了職工施工勞動強度,提高了掘進效率,使錨護工的安全得到了有效的保障。

關鍵詞:綜掘工作面機載式臨時支護安全高效

中圖分類號:TD355 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0060-01

綜掘工作面單進水平不高,前探臨時支護安全系數較低,職工勞動強度大等問題的存在一直制約著掘進工作面的安全高效生產。而機載前探支護技術的應用,恰能解決以上問題,從而達到安全高效生產。我們要針對不同的巖煤巷道、綜掘機研究出實用的機載支護,機載前探支護技術的應用,可增強臨時支護期間的安全性,優化掘進工藝,提高單進水平,降低職工勞動強度,為我礦安全高效生產打下基礎。

1 礦井及應用現場概況

干河礦田位于萬安普查區東北部,北西以下團柏斷層為界,與團柏礦緊鄰,南東至下張端斷層,南西為汾西縣申村東界起往南東至104號詳查鉆孔北東750m,北東到汾河最高洪水位線。井田形態呈北東—— 南西長約9km,北西—— 南東約4km,面積為35.5599km2。采用立井開拓方式,場地內布置主立井、副立井、回風立井三個立井井筒。煤層開采分兩個水平,現開采煤層為山西組一采區1#、2#煤,水平標高+75m,煤層平均厚度4.2m左右,傾角3°～8°;直接頂厚5～6m為泥質粉砂巖,基本頂厚4～6m為K8砂巖,直接底厚2～4m為泥巖老底厚2～11m為中砂巖;輔助運輸均采用膠輪車,掘進巷道采用錨網梁+錨索聯合支護,順槽巷道斷面設計寬*高=5.0m×3.8m,準備巷道斷面基本設計為寬*高=4.5～5.0m×4.0～4.2m,使用的綜掘機功率為200～250kW。

2 機載臨時支護裝置結構和原理

2.1 機載臨時支護結構及適用條件

機載臨時支護完全采用液壓系統控制,通過綜掘機主泵供油,實現綜掘機與前探支護融為一體。主要由頂梁架、連接器、主架、油缸、翼架旋轉油缸、高壓油管和各類液壓閥組成,安裝在綜掘機的切割部上面,不影響綜掘機正常工作。掘進循環完成后,該機構由綜掘機司機操作,展開箱形護板支撐于新暴露的頂板上。

2.2 適用條件及基本參數

適用巷道高度≥2.3～4.2m,支護面積2.0m×3.0m(展開3.4m×3.4m),支護超出截割頭1.0～1.8m最大支撐力1T,系統壓力16MPa,頂架可傾斜≤20°,整機自身重0.96t。完全可以滿足我礦井下各掘進工作面的實際情況。該設備的最大優點就是可根據工作面的實際情況,選擇不同的型號與其匹配,使其發揮最大效率。

2.3 工作原理

工作時,用綜掘機的原站供油,溢流閥到操作閥,供經分流集流閥分流,進入雙向鎖,雙向鎖打開進入油缸,主架打開升起,頂架打開升起,主架升高,直到所需要的高度,角度停止。

3 機載臨時支護裝置現場使用

3.1 操作方法

(1)操作時必須配備兩名司機,正司機負責操作臺操控,副司機負責觀察指揮。

(2)隊組在使用機載前探支護前,必須在臨時支架頂梁上標注醒目的排距標記,起始位置用白漆標記,便于錨桿定位管理。

(3)每班割煤前必須檢查綜掘機的完好和油路暢通情況,同時檢查機載臨時支護的油路和各零部件的完好情況。

(4)割煤時必須把機載前探支護放倒最低位置方可工作。(同時要打開主架上的加寬護板)

(5)割煤后截割頭放下,然后打開操控閥通向支護的油路,關閉另一油路,并把錨梁和網放在頂梁上用磁鐵吸好,根據排距大小按標記擺放好錨梁和錨網,并把錨梁和網用鉛絲固定在支架上,同時兩片網之間進行初步勾聯,使錨梁和網在支架升降時不至于發生位移,然后向前推動支護主架和頂梁液控手柄,慢慢打開至所需角度和位置再升主架至巷道頂板(支護升降期間,嚴禁人員進入),最后人員方可進入施工錨桿或錨索。

(6)停機:工作面永久支護完畢后,人員必須全部撤離工作面綜掘機以外安全位置,先把主架降到最低位置,再折合主架和頂梁架,合到頂梁架趴在掘進機上為止,關閉液控閥,切換油路。

(7)支護打開時,司機應注意觀察各關節管路是否正常,錨梁、網是否有鉤掛現象,位置是否合適,并及時調整,調整時必須停機閉鎖開關。

(8)在支護巷道期間,嚴禁掘進機動作,嚴禁向前推動掘進機。同時掘進機必須閉鎖。

(9)支護完畢后必須把小油缸全部收回,以防砸傷活塞桿。

3.2 存在的問題及采取的措施

(1)機載前探支護正式投用后綜掘機司機對操作程序掌握不到位,現場操作不規范,通過礦技術人員和廠家服務人員的現場指導,逐步掌握了操作程序,實現機載前探支護在工作面的正常使用。(2)機載前探支護占用綜掘機照明燈的位置,后通過多次研究改造將其位置重新調整。(3)機載支護前后銷軸無法注油,廠家改進。

3.3 應用情況

通過對在矩形巷道和拱形巷道的配套機載超前臨時支護長期使用觀察,得到了廣大領導、職工的認可,該設備的應用不緊大大減輕了職工的勞動強度,減少了作業環節,為安全生產提供了有力保障,為實現高產高進創造了條件,同時對巷道開挖后頂板離層起到了先期控制作用。與以往的臨時前探梁支護對比,其特點為:(1)由被動支護變為主動支護,減少頂板變形和離層;(2)由點、線接觸變為有初撐力的大面積支撐;(3)割煤后人員進入空頂區域作業變為全自動快速臨時支護;(4)由以往的一次進刀一個循環變為一次進刀兩個循環,實現了大循環作業。

3.4 機載臨時支護優點

(1)主動支撐頂板,有效地給頂板施加支撐力,使頂板處于安全支護狀態,安全可靠,提高迎頭作業安全環境。(2)對巷道適應性好,支護面積大,能有效地對迎頭空頂區進行支護。(3)采用掘進機液壓系統控制,掘進機結束后即可對空頂區進行有效支護,速度快。(4)該裝置安裝在掘進機的中上部,可隨掘進機一起推進,縮短了臨時支護時間,從而提高臨時支護效率,加快掘進速度。(5)對空頂區進行臨時支護時,操作人員在安全區域進行操作,避免人員進入空頂區作業,進一步增加作業安全性。(6)一次性鋪設桁架、頂網到位,實現錨桿一次定位管理。(7)操作簡單,減少勞動強度,減少現場操作人員數量,提高工效。

4 結語

通過井下實踐證明,在我國煤礦現行綜掘巷道布置形式和工況條件下,采用該裝置完成臨時支護,對實現加快掘錨速度,提高單進水平,緩解普遍存在的采掘失調、持續緊張的被動局面,增強臨時支護的可靠性是十分有效的。該技術社會經濟效益明顯,推廣應用前景廣闊,對提高綜掘快速掘進和臨時支護的機械化有著現實和深遠的意義。