一種強力巷道支護框架的發明

宋 洋

(晉煤集團金鼎公司支架分公司 山西 晉城 048000)

一種強力巷道支護框架的發明

宋 洋

(晉煤集團金鼎公司支架分公司 山西 晉城 048000)

傳統的巷道臨時支護主要以單體液壓支柱配合梁體進行聯合支護，但是這種支護的局限性表現為勞動強度大、單體柱容易鉆底、不能控制底板變形、支護整體性較差。單體液壓支柱鉆底量大，回撤困難；對于頂板壓力較大的煤層，達不到支護強度，易造成工作面安全出口處的頂板下沉或因頂板壓力大及操作等原因，支柱、柱鞋的損壞量較大，并且工序復雜，人工操作多，造成事故的概率較大。現發明一種巷道支護框架代替傳統簡單的單體柱支護，能滿足采煤工作面巷道支護距離、支護強度及安全間隙的需求，并且使用快捷方便，安全通道順暢、通風斷面大，有利于工作面快速推進。該巷道支護框架由由高強鋼板（Q690）拼裝焊接而成，強度很大，整體性好，安全性高，底部可架設橫梁控制底板變形，同時使得液壓柱不鉆底。

巷道支護；高強度；發明

1 發明背景

綜采工作面端頭雖然占用面積不大，但端頭區是巷道和綜采工作面的交匯處，圍巖在多種支承壓力作用下，受采動影響最大，礦壓顯現復雜，無立柱支護空間大，所以端頭既是頂板維護的重點，又是頂板管理的難點。隨著我國綜機采煤技術的發展，與采面液壓支架效能相比，采面端頭支護落后的矛盾越來越突出，如在晉煤集團成莊煤業巷道底鼓變形嚴重，有頂板冒落威脅的采掘巷道中單體支柱無法可靠支護。

傳統的采煤工作面兩順槽支護主要以單體液壓支柱配合梁體進行聯合支護，但是這種超前支護的局限性表現為：

1.支護強度低：單體液壓支柱鉆底量大，回撤困難；對于頂板壓力較大的煤層，達不到支護強度，易造成工作面安全出口處的頂板下沉；

2.受力不均：由于操作等原因，單體液壓支柱很難保證受力均勻。

3.支護速度慢：由于單體液壓支柱回撤速度難以大幅度提高，制約了采煤工作面推進速度，難以實現綜采面的高產高效；

4.勞動強度大：由于支設、回撤單體液壓支柱頻繁，并且全部采用人力，造成了工作面使用人員多，勞動強度大；

5.成本高、安全性差：因頂板壓力大或操作等原因，支柱、柱鞋的損壞量較大，并且工序復雜，人工操作多，造成事故的概率較大。

特別是一次采全高工作面順槽斷面高度可達到 4～5m，采用單體支柱難以安全有效地進行超前支護，而且不符合煤礦安全規程要求。采用支護框架代替傳統單體柱支護能滿足采煤工作面支護距離、支護強度及安全間隙，并且使用快捷方便，安全通道順暢、通風斷面大，有利于工作面快速推進。

2 發明內容及關鍵要點

本項目主要是設計一組巷道支護框架，使之適應采掘巷道支護距離、支護強度及安全間隙，并且使用快捷方便，安全通道順暢、通風斷面大，有利于工作面快速推進。

為實現上述目的，本發明采取下述技術方案：

1、頂梁體底座體由高強鋼板拼裝焊接而成，截面呈“口”字型，方法簡單實用，分別有兩個柱窩在頂梁和底座的兩端，由鉸接銷進行鏈接。

2、立柱裝安全閥、立控閥、壓力表。下腔用供液管路連接。上端用可拆卸防倒鏈連接。可多架補液升高。單架降低。降低時或安裝時使用簡易防倒裝置。

3、采用140mm缸徑立柱，支護阻力1100KN，安全閥開啟壓力35.7MPa，兩米設置一組。若要達到采后100米支護強度承受108500KN要求（支護強度為0.542 MPa）。要達到支護強度為0.542 MPa，需要每米設置一組支架。

具體由1頂梁體2液壓立柱3底座體4、5柱窩

3 與單體柱強度直接對比及創新點

（1）和單體柱支護強度比較

單體支護強度：巷道內距采面10米范圍內采用一梁四柱支護，10—20米范圍內采用一梁三柱支護方式，單體支護強度按一梁四柱支護方式計算。

每根單體的初撐力為90kN，工作阻力為250kN,單體排距為800mm，巷道寬度為5000mm。

單體支護強度=4根×250kN/根/800mm/5000mm=0.249Mpa

因此單體柱支護強度遠不如框架支護強度高。

（2）此發明的創新點及工藝水平：

1、該巷道支護框架由由高強鋼板（Q690）拼裝焊接而成，在高強度板結構件焊接時，采取焊前預熱處理使得鋼板強度很大，整體性好，安全性高

2、鋼板下料后，用鋼板預處理機對其進行表面預處理，清除焊道油污、鐵銹、氧化皮層。坡口的加工采用機器人切割機、筋板周邊采用機加工的方法，保證零件尺寸公差要求。另采用多層多道焊使焊縫獲得較好的組織及韌性，焊縫更加均勻密實，焊后應用熱處理消除內應力。多道工藝嚴格把關保證框架整體安全水平。

3、底部可架設橫梁控制底板變形，同時使得液壓柱不鉆底。

4 取得的社會經濟效益

采用巷道支護框架代替傳統簡單的單體柱支護能滿足采煤工作面巷道支護距離、支護強度及安全間隙，并且使用快捷方便，安全通道順暢、通風斷面大，有利于工作面快速推進。

一組框架成本：立柱（4000/根）*4根=16000元

鋼材（4000/噸）*1噸=4000元

總成本20000

同面積使用傳統單體柱（至少8根及8根以上）加不可回收支護材料以及臨時支護工時費用約48000元

單組框架創造效益48000-20000=28000元

按進風巷、回風巷各擺放5組計算，共創造效益28000*10=280000

此發明已在晉煤集團成莊礦使用，使用效果良好。可用于巷道底鼓變形嚴重，有頂板冒落威脅的采掘巷道。另帶來安全生產效益無法估量。

G322

B

1007-6344（2016）10-0196-01

宋洋，男，畢業于山西農大機械設計制造及其自動化專業，2011年參加工作，任晉煤集團金鼎公司支架分公司技術部技術員。