煤巷綜掘機機載臨時支護裝置的設計優化及改進建議

摘 要：根據淮南礦區部分礦井綜掘機上加裝的煤巷掘進臨時支護裝置的結構和使用原理，結合其在生產過程中的實際使用情況，總結了該設備的使用特點及其在現場的使用情況，并針對該設備的不足提出了針對性的建議，為下一步改進設計方案、完善設備性能提供參考。

關鍵詞：煤巷掘進；機載臨時支護裝置；煤礦裝備；錨固作業

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.029

煤巷掘進的臨時支護是長期困擾安全生產的一個技術難題。由于傳統的臨時支護都是采用單體配合頂梁支護，巷道掘進后空頂區域頂板支護不及時，全部為人工作業，安全威脅大，勞動強度高，支護速度慢，且經常會發生頂板掉矸傷人事故。掘進臨時支護裝置在礦區張集、顧橋、丁集、潘二、潘三、朱集東礦等礦井煤巷掘進中的使用，有效解決了這個難題，消除了安全威脅。

1 設備結構和操作流程

1.1 結構

機載臨時支護裝置是由頂架、立柱、折疊油缸、升降油缸、平衡閥、高壓油管路、多路換向閥和分流集流閥等組成的，如圖1所示。

1.2 操作流程

綜掘機切割結束后，綜掘機停在迎頭合適位置，利用綜掘機的液壓泵站供油，操作換向閥使液壓油進入分流集流閥、平衡閥和折疊油缸，使頂架打開升起，推動升降油缸使主架升高。通過調節不同油缸，使頂架調整到所需要的高度、角度，并使頂架和放置在頂架上的鋼帶、金屬網貼緊頂板后停止動作，然后進行錨固支護作業，如圖2所示。完成以上作業后，逆向操作臨時支護裝置收回油缸，并使臨時支護落在掘進機機頭部位。等待綜掘機切割完成后，進行下一循環的支護、錨固作業。

2 現場使用情況

該設備加裝在現有的綜掘機上，對綜掘機的改動量小，將綜掘機液壓系統作為動力源。該設備具有機械化程度高、安全系數大、職工勞動強度低、掘進循環效率高等諸多優點，基本滿足淮南礦區構造復雜的地質條件。該裝置最早在張集礦投入使用，2011年以來，該礦煤巷綜合單進一直保持在260 m/月·個左右，單頭最高月進尺達490 m，與一直使用單體配合頂梁支護的新莊孜礦、潘一礦和少量使用機載臨時支護的潘二礦的礦井綜合單進140～160 m/月·個相比，單進提高明顯，且避免了頂板事故的發生，提高了安全系數，有效緩解了接替緊張局面。但是，在使用該裝置的過程中也發現一些不足，具體有以下幾點：①內立柱、升降油缸與頂架均為十字頭連接，結構設計缺陷明顯，頂架僅適用于傾角變化比較小的頂板條件下，如圖3所示；②臨時支護裝置質量約1 t，與綜掘機連接為插銷式結構，綜掘機切割期間頻繁震動，連接銷軸容易出現被磨損、脫銷的情況；③頂架為鋼管焊接結構，頂板起伏不平，變化大時易導致開焊、變形；④使用一段時間后，支撐油缸反應不穩定，使用過程抖動，頂架有傾角時易出現鋼帶滑動情況，需要人工調整；⑤臨時支護裝置與綜掘機的連接油管多為快速接頭，容易損壞；⑥頂架為平板式結構，過斷層、頂板破碎、局部掉頂造成頂板不平整時，機載臨時支護裝置托起的鋼帶與頂板為點接觸，不能完全緊貼頂板，容易造成局部空頂。

3 改進建議

針對設備使用過程中出現的一系列問題，需要及時整改，提高設備使用的便捷性和耐用性。其中，油管接頭可由快速接頭改為螺紋接頭，以提高其強度；在頂架上增設固定裝置，避免支護材料滑動等。設計方面的問題必須由設計單位從源頭上進行優化，重點建議從以下3方面入手：①改進臨時支護裝置與綜掘機的連接設計，或提高連接軸強度，避免因頻繁動作導致連接軸被磨損或脫落；②提高頂架的結構強度，改為一體化設計，或改為能夠快速更換的模塊化設計，以便在其損壞后能夠快速更換；③內立柱、升降油缸與頂架的十字頭連接均改為萬向聯軸器式連接，使頂架滿足不同頂板傾角變化的需要，如圖4所示。

4 結束語

與傳統的單體臨時支護和人工挑梁器相比，煤巷掘進臨時支護裝置提高了施工安全系數，簡化了施工程序，降低了職工的勞動強度。該裝置的使用與煤巷掘進“破、裝、運、支”等程序互不干涉，提高了煤巷掘進單進，是目前解決淮南礦區煤巷頂板安全隱患最便捷的手段。下一步，集團公司準備試用更加先進的交錯邁步自移式掘進臨時支護裝置，實現頂板空頂區域全支護和不降架移動，在一定條件下做到綜掘機切割與支護的連續化作業，進一步降低職工的勞動強度，提高單進。

隨著煤礦裝備技術水平的發展和科技水平的不斷提高，掘進臨時支護裝置也正在不斷發展，新型設備不斷涌現，性能逐步完善，在滿足安全生產的前提下，正在朝著“機械化換人、自動化減人”的目標邁進。

參考文獻

[1]高偉.掘進機臨時支護裝置設計的要求及注意事項[J].煤礦機械，2011，32（4）：204-205.

[2]魏群，徐鎖庚.綜掘機載臨時支護裝置懸臂銷軸強度研究[J].煤礦機械，2013，34（3）：59-61.

作者簡介：鄭磊（1980—），男，河北晉州人，工程師。

〔編輯：白潔〕