全巷道超前錨支機(jī)的研究與應(yīng)用

摘要：綜掘煤巷臨時(shí)支護(hù)一直以來都是采用金屬前探梁進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，在復(fù)雜地質(zhì)狀況下臨時(shí)支護(hù)的安全很難保證，自機(jī)載臨時(shí)支護(hù)裝置使用以來，雖然得到了較好改善，但是國(guó)內(nèi)還未能實(shí)現(xiàn)掘、支、錨設(shè)備作業(yè)連續(xù)化，需要研究一個(gè)與掘進(jìn)機(jī)相配套的支、錨設(shè)備，實(shí)現(xiàn)巷道施工機(jī)械化連續(xù)作業(yè)。為了改變現(xiàn)有掘進(jìn)系統(tǒng)和工藝，提高掘進(jìn)效率，實(shí)現(xiàn)減人提效，開始探索試驗(yàn)高效快速掘進(jìn)的超前錨支系統(tǒng)，降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善現(xiàn)場(chǎng)施工條件，提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化程度，縮短支護(hù)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的目的。

關(guān)鍵詞：煤巷臨時(shí)支護(hù)快速掘進(jìn)連續(xù)

近年來，隨著綜采工藝的不斷完善及發(fā)展，掘進(jìn)效率低，采掘比例失調(diào)的矛盾日益凸顯，生產(chǎn)接續(xù)緊張成為制約礦井增產(chǎn)擴(kuò)能的突出問題。調(diào)研資料顯示，掘進(jìn)效率低的主要原因在于掘、支、錨不平衡，工作面割煤時(shí)間通常占17%～34%，而支護(hù)時(shí)間則要占50%～67%，掘進(jìn)快而支護(hù)慢，掘進(jìn)等支護(hù)的弊端極大地制約了掘進(jìn)進(jìn)尺的提升。

因此只有研發(fā)掘、支平衡，采掘、支護(hù)、運(yùn)輸平行作業(yè)的生產(chǎn)工藝，才能從根本上解決問題，提高掘進(jìn)效率和進(jìn)尺。

1目的

為了改變現(xiàn)有掘進(jìn)系統(tǒng)和工藝，提高掘進(jìn)效率，實(shí)現(xiàn)減人提效，我們開始探索試驗(yàn)高效快速掘進(jìn)的超前錨支系統(tǒng)：

掘進(jìn)超前錨支機(jī)采用整體框架式結(jié)構(gòu)，煤巷快速掘進(jìn)作業(yè)線主要由掘進(jìn)超前錨支機(jī)、液壓系統(tǒng)等組成。可以在掘進(jìn)機(jī)前端巷道的有限空間內(nèi)安裝使用，人與掘進(jìn)機(jī)完全掩護(hù)在系統(tǒng)下，便于掘進(jìn)機(jī)作業(yè)。替代原有的人工前串梁臨時(shí)支護(hù)方式及人力打錨桿操作。該系統(tǒng)不干擾綜掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)和截割作業(yè)功能，可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、錨護(hù)同步作業(yè)，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了掘進(jìn)效率，使錨護(hù)工人的安全得到了有效保障。

2施工工藝

掘進(jìn)超前錨支機(jī)的施工工藝為：掘進(jìn)機(jī)截割完成后→敲幫問頂→鋪頂部金屬網(wǎng)→上鋼帶→前移伸縮臂→挑梁升起→連接金屬網(wǎng)（安裝鋼筋梯）→打頂部、幫部錨桿眼→安裝錨桿，收縮伸縮臂、前移錨支機(jī)→升緊。由掘進(jìn)超前錨支機(jī)8個(gè)液壓立柱、橫梁、縱梁完成臨時(shí)支護(hù)功能。

主要優(yōu)點(diǎn)：支護(hù)面積大，強(qiáng)度高，有效地提高安全性能，且支護(hù)設(shè)備具有自主前后移動(dòng)功能，能夠隨巷道向前推移。支護(hù)和鉆機(jī)連接，隨支護(hù)向前移動(dòng)，鉆機(jī)具有橫向滑道及伸縮油缸，在進(jìn)行錨裝時(shí)不需要來回搬運(yùn)，且能對(duì)巷道的各個(gè)角度錨桿進(jìn)行錨裝。

當(dāng)巷道高度>3.5m時(shí)，即掘進(jìn)機(jī)上端至巷道頂端間距>1.6m，建議裝置前端及后端各配置2部錨鉆機(jī)。

當(dāng)巷道高度<3.5m時(shí)，即掘進(jìn)機(jī)上端至巷道頂端間距<1.6m，建議裝置前端配置2部錨鉆機(jī)。

掘進(jìn)機(jī)切割進(jìn)尺2-3m時(shí)，框式支護(hù)邁步1m，將切割頭觸地，錨鉆機(jī)先進(jìn)行第一側(cè)幫錨鉆作業(yè)，然后75毅肩窩錨鉆；巷道頂端錨鉆時(shí)，依照由外向里的順序進(jìn)行錨鉆作業(yè)，并對(duì)已錨鉆的鉆孔統(tǒng)一進(jìn)行錨裝作業(yè)。利用伸縮油缸（油缸行程1.6m）及框架式支護(hù)的邁步（0-1m、可連續(xù)邁步），可以實(shí)現(xiàn)一次性3個(gè)排距的錨護(hù)作業(yè)，即錨護(hù)3個(gè)排距的鉆孔后，再進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)（若選配能安裝在掘進(jìn)機(jī)護(hù)蓋上的液壓伸縮平臺(tái)，手動(dòng)竄藥錨裝時(shí)將不需另搭建梯子平臺(tái)，能進(jìn)一步提高效率）。

后端2部錨機(jī)主要用于補(bǔ)打錨桿及錨索作業(yè)，由于與掘進(jìn)機(jī)切割頭干涉較少，可以做到掘進(jìn)機(jī)切割作業(yè)與錨護(hù)作業(yè)同步進(jìn)行。

與此同時(shí)，為了進(jìn)一步提高錨鉆作業(yè)的安全性，創(chuàng)新性地將液壓錨鉆機(jī)的操作由傳統(tǒng)的近距離肉眼觀察、手工操作變?yōu)檫h(yuǎn)距離。控操作。在工作過程中，操作人員只需站在掘進(jìn)機(jī)的回轉(zhuǎn)臺(tái)上，利用。控操作閥，操縱伸縮油缸推移橫軌（橫軌及滑車錨鉆機(jī)）至所要求的錨護(hù)排距，操縱錨鉆滑車在橫軌上左右行走，根據(jù)錨護(hù)間距的要求，進(jìn)行錨鉆作業(yè)。由于支護(hù)及。控滑車錨鉆機(jī)完全脫離掘進(jìn)機(jī)作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)及錨鉆同步作業(yè)。這樣一來，不僅有效消除了錨鉆操作人員有可能在空頂下作業(yè)的安全隱患以及與粉塵、冷卻水的直接接觸，而且用“數(shù)據(jù)”直接指導(dǎo)錨鉆作業(yè)，提高了錨鉆的準(zhǔn)確性，確保了工程質(zhì)量。

在整個(gè)快速掘進(jìn)系統(tǒng)中，功效最大的就是。控式滑車錨鉆機(jī)，系統(tǒng)根據(jù)巷道情況可選配4部滑車錨鉆機(jī)。

3支護(hù)部分

目前，多數(shù)礦井當(dāng)前巷道掘進(jìn)錨護(hù)普遍使用的仍是氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)，由于氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)輸出功率小，鉆速低，所鉆錨孔效率較低，要想提高工作面鉆孔速度，就得多機(jī)作業(yè)，但掘進(jìn)工效仍無法提高。我國(guó)部分工程項(xiàng)目已采用單臂、雙臂或三臂鑿巖臺(tái)車進(jìn)行施工，但就我國(guó)鑿巖設(shè)備使用及更新程度來說，大部分仍停留在第一、第二代水平，即氣動(dòng)鑿巖機(jī)或半液壓鑿巖臺(tái)車水平。平巷掘進(jìn)，基本為獨(dú)頭施工，掌子面空間狹小，人員、機(jī)械較多，空氣質(zhì)量差，特別是鉆眼和出碴時(shí)；對(duì)此必須加強(qiáng)通風(fēng)，保證空氣質(zhì)量及能見度，減少安全隱患；必須采取必要措施達(dá)到安全條件，但其勢(shì)必影響施工進(jìn)度。

掘進(jìn)超前錨鉆機(jī)在生產(chǎn)過程中，滑車錨桿機(jī)懸掛于框式支架上，且可以。控前后左右移動(dòng)，完成頂板和幫網(wǎng)的支護(hù)，若配合多功能錨鉆車（車寬<1m），可實(shí)現(xiàn)頂、幫支護(hù)的一次成形及幫網(wǎng)支護(hù)的機(jī)械化。由于掘進(jìn)超前錨支機(jī)為框式結(jié)構(gòu)，布局于掘進(jìn)機(jī)的兩側(cè)及上端，因此運(yùn)輸系統(tǒng)可選用經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、效率高的皮帶二運(yùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了皮帶延伸與掘進(jìn)同步，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，保證了運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性，提高了生產(chǎn)效率。掘進(jìn)超前錨鉆機(jī)取代了現(xiàn)有支護(hù)工藝，實(shí)現(xiàn)了錨桿定位定點(diǎn)支護(hù)，縮短了錨護(hù)時(shí)間，提高了錨護(hù)效率，為工作面快速掘進(jìn)創(chuàng)造了可能。

4掘進(jìn)超前錨支機(jī)使用過程中出現(xiàn)的問題原因

4.1縱梁有彎曲現(xiàn)象，造成挑梁伸縮不能正常工作。主要是立柱支撐力過大，致使縱梁在頂板不平的情況下受力彎曲。增設(shè)8根立柱的減壓閥，控制立柱支撐力。另可以將頂梁材料換成彈性鋼材，有一定的彈性，防止有較大變形。

4.2挑梁鋪網(wǎng)托輥易刮網(wǎng)。原因是托輥直徑較小，改成大直徑托輥。

4.3橫梁1、3和橫梁2、4在調(diào)頭行走時(shí)會(huì)出現(xiàn)偶爾相互影響（伸縮時(shí)，兩邊不一致），其原因是底板不平時(shí)，錨支機(jī)往一側(cè)偏，行走困難。另外支腿邁步、升降慢，其原因是液壓系統(tǒng)流量小。將8根立柱腿的控制改為1、3和2、4左右單獨(dú)動(dòng)作，左右高低可調(diào)，靠幫問題可解決。加大液壓系統(tǒng)流量，以加快支腿邁步、升降。

總之，通過井下工業(yè)性試驗(yàn)，該臨時(shí)支護(hù)有以下特點(diǎn)：

一是實(shí)現(xiàn)了整體自移，自動(dòng)鋪網(wǎng)，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；

二是初撐力高，護(hù)頂面積大，安全可靠，真正實(shí)現(xiàn)了施工人員不在空頂區(qū)作業(yè)；

三是可以增大同等條件下循環(huán)進(jìn)尺，提高了掘進(jìn)效率。

該設(shè)備極具推廣價(jià)值，將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。掘進(jìn)超前錨支機(jī)是在立足于煤礦高產(chǎn)、高效采掘理念和模式基礎(chǔ)上，通過技術(shù)和工藝創(chuàng)新，研發(fā)出的適合煤礦平巷地質(zhì)開采條件的快速掘進(jìn)錨支系統(tǒng)；它可實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中掘進(jìn)切割、支護(hù)和錨鉆的平行作業(yè)，是山東兗煤黑豹掘進(jìn)裝備工藝高產(chǎn)高效模式的又一個(gè)亮點(diǎn)。

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