機載臨時支護系統在破碎圍巖掘進工作面的應用

文/李國軍 徐文強

機載臨時支護系統在破碎圍巖掘進工作面的應用

文/李國軍 徐文強

隨著巷道掘進機械化水平的不斷提高，綜掘將逐漸取代傳統的炮掘工藝，而掘進機迎頭臨時支護安全問題多年來一直是困擾煤炭生產的一項技術難題。

山西焦煤霍州煤電晉北能化公司山浪煤礦自引進EBZ300型硬巖綜掘機后，雖然大幅提高了切割圍巖的效率，但由于掘進工作面仍采用傳統的插掛前探梁方式進行臨時支護，且無法支到頂板。隨著工作面掘進工作的不斷開展，前探梁的支護工作顯得尤為繁重，頂板事故時有發生，嚴重制約了巖巷的掘進速度，成為巷道掘進時安全的薄弱環節。采區巷道長度占礦井全部長度的比重較大，改善采區巷道維護狀況，選擇合理的支護形式，對于降低礦井維護費用，實現安全高效生產，進一步提高礦井經濟效益都有重要意義。

一、改進巷道支護方式的技術要求

山浪煤礦皮帶大巷是礦井主要開拓巷道，巷道掘進期間穿越5#、6#煤層頂底板巖層，屬穿層巷道，節理較發育。巷道受斷層影響較大，最大水平主應力與巷道方向垂直。據估算，巷道的水平構造應力是垂直應力的兩倍以上，巷道圍巖由節理較發育的軟巖構成。因此，在此類軟巖條件下掘進巷道，給巷道永久支護和臨時支護帶來一定困難。

巷道斷面為半圓拱形，采用EBZ300型綜掘機掘進巷道，原有臨時支護方式為插掛前探梁，永久支護為錨網索噴支護方式。實踐表明，原臨時支護方式無法適應EBZ300型掘進機的高效率切割，工人在臨時支護過程中消耗大量工時，每月掘進進尺不足80m，且臨時支護不可靠，給安全生產帶來極大的隱患。為此，山浪煤礦充分利用掘進機作為載體，并通過掘進機液壓系統提供的動力實現臨時支護。該機載機械式超前支護系統，選位合理，配套簡便，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，降低了工人施工勞動強度，使迎頭作業人員的安全得到可靠保障。

二、機載臨時支護系統的機理及作用

1.機載臨時支護結構。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，主要有頂梁架、連接器、主架、油缸、翼架旋轉油缸、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，安裝在綜掘機的截割部上面，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.使用條件及基本參數。適用巷道高度2.3m~4.2m；支護面積2m×3m（展開3.4m×3.4m），支護超出綜掘機截割頭1m~1.8m；最大支撐力1t；系統壓力16MPa；頂架可傾斜≦20°；整機重量0.96t。

三、機載臨時支護系統的工藝流程

山浪煤礦皮帶大巷掘進工作面循環進尺為1000mm，最大空頂距1300mm，最小空頂距300mm。工藝流程為：機組進刀割煤→支設機載臨時支護→敲幫問頂→下降機載臨時支護→上U型棚梁→支設機載臨時支護→進行永久支護→進行下一循環。具體操作如下：

1.掘進機完成掘割裝煤作業后，將截割頭放下，檢查支護各部位零部件、管路是否正常，然后打開二位三通操作閥通向支護的油路，關閉另一個油路。打開操作閥，將機載式臨時支護頂梁升到截割頭上方；

2.把支護用的U型棚梁放在頂梁架上用磁鐵吸好，向前推動支護主架和頂梁架液壓控制手柄將主架和頂梁架由拆合狀態慢慢平穩打開。達到所需的角度和位置時再升主架，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、錨梁緊壓在巷道頂板上，綜掘機停電閉鎖，臨時支護完成；

4.施工人員在機載臨時支護下進行U型棚架設；

5.U型棚架設完成后，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上為止，關閉操作閥。

四、機載臨時支護系統的特點及需要注意的問題

山浪煤礦皮帶大巷綜掘采用配套機載臨時支護系統不僅大為減輕職工的勞動強度，減少作業環節，為安全生產提供有力保障，從而為實現高產高效創造了有利條件，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，其特點為：

1.臨時支護由被動支護變為主動支護，減少頂板變形和離層；

2.臨時支護是由點、線接觸變為有初撐力的大面積支撐；

3.臨時支護，是割煤后人員進入空頂區域作業變為全自動快速臨時支護。

在實際工作中，還需注意以下問題：一是綜掘機在割巖時，對機載支架的震動影響很大，一些管路和連接閥可能出現裂縫或者脫離，而飛起的碎石也容易損壞管路，因此要加強對設備的保護和做好定期維修工作。二是采用機載臨時支護配套普通臨時支護，當機載臨時支護使用不正常，如管路串漏液時，輔以普通臨時支護，以便更高效地掘進，同時井下材料庫要備有易損物件。三是如遇頂板破碎時，應及時通知相關業務科室并縮小循環，縮小排距。

五、結語

掘進機機載臨時支護系統在山浪煤礦破碎圍巖巷道的應用，特別是與EBZ300型硬巖掘進機的配套使用，提高了礦井高應力節理化軟巖巷道的快速掘進，掘進速率提高了25%。同時，還大幅提高了工人施工的安全保障系數，加快了三條大巷的布置速度，為建立高產高效礦井提供了寶貴的經驗。

（作者單位：山西焦煤霍州煤電晉北能化公司）

（責任編輯：周瓊）