井下快速掘進支護裝置技術研究

耿志新

（晉能控股煤業集團挖金灣虎龍溝煤業有限公司， 山西 朔州 038000）

引言

晉能控股煤業集團虎龍溝煤礦工作面在掘進過程中，主要采用掘進機機載設備和錨桿鉆車機載式臨時支護對巷道進行臨時支護作業。從當前的應用效果來看，井下工人勞動強度大，支護效率低，掘進速度慢，同時還伴隨著冒落、掉矸等安全事故的發生，進而造成采掘銜接失衡。

1 臨時支護方式存在問題分析

虎龍溝煤礦井下掘進巷道斷面形式主要有矩形斷面、梯形斷面和直墻拱形斷面。掘進巷道主要采用錨桿+W 鋼帶+錨索+金屬網聯合支護方式，保障井下巷道圍巖的開采安全。主要有兩種臨時支護方式：第一種，采用掘進機機載臨時支護裝置，采用MQT-130/3.8 型煤礦用氣動錨桿鉆機施工固定錨桿（索）；第二種，采用錨桿鉆車機載式臨時支護，采用ZLJ-10/21 機載臨時支護裝置施工固定錨桿（索）。從多年的實踐結果可知，以上兩種綜掘工作面臨時支護方式都存在著問題。

第一種臨時支護方式存在的問題：MQT-130/3.8型氣動錨桿與錨桿鉆車無法配套使用，支護效率低，工序復雜，操作人員勞動強度大，單進低；整個頂板沒有實現全部支護，常出現有空頂作業情況，安全隱患大；影響拖移皮帶機尾等作業工序，施工效率差，掘進速度慢。

第二種臨時支護方式存在的問題：綜掘工作面臨時支護架為一種單梁式超前支護裝置，支護強度比較低，常出現有空頂作業的情況發生，安全隱患大；支護時需要采用人工對金屬網進行鋪設作業，勞動強度大，工作效率不高，錨桿鉆車移動時，對鋪設金屬網的工作人員存在嚴重的安全問題，常發生安全事故，影響掘進效率。

虎龍溝煤礦為了提高綜掘綜工作面巷道的掘進效率，在分析了該礦以往兩種臨時支護方式問題的基礎上，提出了一種新型的快速掘進臨時支護裝置，該快速掘進臨時支護裝置可以有效緩解掘進工作面迎頭支護的壓力，實現掘進工作面迎頭區域快速超前支護，使掘進工作面的頂、幫能有效、及時支護，滿足巷道的臨時支護要求。

2 快速掘進臨時支護裝置的分析

2.1 臨時支護裝置的設計

設計的新型快速掘進臨時支護裝置如圖1 所示，該快速掘進臨時支護裝置主要包括迎頭護壁、挑梁、側護壁、順梁、橫梁、推移千斤頂、立柱等部件組成。其中迎頭護壁的作用是對迎頭煤墻進行臨時支護，防止頂板冒頂和迎頭煤墻片幫傷人；順梁由兩段鉸接而成，同時增設主、副順梁形成主副架，主順梁和副順梁通過推移油缸互為支點進而可以實現快速前移；側護壁的作用是對未進行支護區段實現臨時護幫[1-2]。

圖1 新型快速掘進臨時支護裝置圖

該新型快速掘進臨時支護裝置主順梁、副順梁兩者交錯支撐的結構設計，可以互為支點進行快速前移，有效解決了巷道超前支護區段需要進行不間斷支護的要求。另外該快速臨時支護裝置可以和煤礦的掘進機和錨桿鉆車進行配套使用，加快巷道支護和掘進效率。

2.2 臨時支護裝置工作方式

掘進機割煤前進3 m→掘進機退后9 m→降下支架迎頭挑梁→鋪設金屬網并固定→升起挑梁→降下主順梁，推移油缸伸出，前移主順梁1 個排距，主順梁接頂→降下輔順梁，推移油缸收回，前移輔順梁1 個排距，輔順梁接頂→重復上述流程兩次[3-4]。

2.3 臨時支護裝置配套設備

該快速臨時支護裝置配套方案如圖2 所示，配套尾部轉載機為6 節，配套總長度為16.63 m；配套皮帶機尾承載部為6 節。

圖2 新型臨時支護裝置配套方案圖

3 工業性試驗

3.1 工程概況

晉能控股煤業集團虎龍溝煤礦位于山西省懷仁縣鵝毛口鎮，礦區面積為12.2079 km2，可采儲量9345.4 萬t，設計生產能力120 萬t/年。虎龍溝煤礦81511 工作面位于該礦東盤區，工作面標高為1059～1074 m，走向長度1215 m，傾斜長度183 m，面積222345 m2，傾角3°～5°。工作面主要設備配套情況：ZF13000/25/38 型綜放液壓支架106 架；MG6501630-WD 型雙滾筒采煤機 1 臺；SGZ-800/800 型中雙鏈刮板輸送機 1 臺；SZZ-1200/525 型轉載機1 臺；PCM-525 齒輥破碎機破碎機1 臺；BRW-630/37.5 乳化液泵4 臺；BPW-315/16 型噴霧泵3 臺[5]。

3.2 臨時支護裝置應用效果分析

虎龍溝煤礦81511 工作面運輸巷凈寬為4900 mm，凈高為2950 mm，凈面積為14.455 m2，如圖3所示。

圖3 巷道斷面圖（單位：mm）

針對81511 工作面運輸巷的條件和地質情況，將快速掘進臨時支護裝置應用于綜掘工作面的機械化臨時支護。工業性試驗期間，該快速掘進臨時支護裝置對巷道的支護滿足了綜掘工作面平均日進尺的要求，實現了安全、快捷、穩定的目標。81511 工作面運輸巷平均日進尺達到了18 m 的要求。

4 結語

針對虎龍溝煤礦在掘進工作面臨時支護應用中存在的問題，設計了一種新型的快速掘進臨時支護裝置。該裝置在81511 工作面運輸巷進行了工業性試驗，支護效果理想，有效解決了綜掘工作面的臨時支護問題，81511 工作面運輸巷頂板穩定。81511 工作面運輸巷平均日進尺達到了18 m，實現了巷道快速掘進的目標，為企業創造了較好的經濟效益。