煤礦綜掘巷道機械化臨時支護技術分析

摘要：現階段，隨著我國工業生產技術的持續發展，機械自動化在采煤工程項目中廣泛運用，機械自動化的安全性和效率也逐漸被重視。基于此，本文主要針對煤礦綜掘巷道中機械化臨時支護技術進行了全面的分析以及研究，以供參考。

關鍵詞：煤礦；綜掘巷道；機械化；臨時支護技術

DOI：10.12433/zgkjtz.20232245

一般狀況下，采煤工作面開采前，必須根據具體狀況適度增加相關的采煤工作面，為日后的工作打下良好的基礎，并且做好礦井工程施工和增加工作面，有利于提升煤礦運作的可靠性以及經濟收益，但也有多種要素會嚴重影響這項工作的作用發揮。因此，需要全面剖析我國煤炭采掘領域的發展現況，研究出現的相關難題，從而可以看出在礦山開采發展的過程中，巷道掘進工程施工是重要內容，在全部工程項目中的比例較大。在巷道掘進工程施工中有效運用各種機械設備，可以提升生產的安全性及企業的經濟效益。

一、綜掘巷道機械化臨時支護裝置及其工作原理分析

綜掘巷道臨時性支護設備在全面掘進機工作的全過程中具有重要效果，是確保掘進機高效井然有序工作的關鍵。目前，全國各地礦山開采普遍使用的掘進機為大中小型的懸臂式。盡管這些設備在具體運用全過程中慢慢出現了一些問題，但考慮到需要臨時性支護機器設備和加裝掘進機等有效配備，必須在各種配備方法中找尋適合的方法滿足挖礦效率的需求。具體的安裝方法有：第一，直接鉸接式設備，將支護設備與挖掘機的截割臂立即連接，設定支護設備與截割臂觸碰，但要考慮輔助挖掘機工作是否會成功。第二，長軌滑移式設備，這種方法安裝的連接點沒有在截割臂上，反而在挖掘機機身的中上端。有些設備安裝在零件上，支護設備可以在滑槽內隨意活動，進行防護頂板工作。一般狀況下，滑軌摩擦系數過大，支護設備在運動全過程中遭受的摩擦阻力也較大，應在滑軌內置放油缸以減少摩擦系數。臨時性支護機器設備正常工作時，關鍵輔助掘進機工作，當掘進機開挖時，支護機器設備通過運作軌道向巷道后方挪動，支護機器設備的主臂也要收起，防止影響司機視線。當挖機工作結束后，及時維護切割部分，關掉開關電源并開啟鎖，開啟臨時防護設備，把支護設備從挖掘機尾部通過滑道移到機體的上方，打開主臂，護頂板上把先布置好的網板進行張開或與頂部進行重疊，等一切準備工作進行后，再固定相關部位，進行錨索支護。

二、現階段煤礦綜掘機械化臨時支護發展現狀

受地貌自然環境的相關影響，通常選用掘進機以及連采機進行煤礦開挖。該類機械設備僅有較小尺寸的支護構件，在煤礦開挖全過程中必須用錨桿進行錨固，完成永久性的支護。全部構造的強度較高，長期性應用后頂板不容易形變或沉降。但為了進一步提升具體操作工作人員的安全性，礦山采掘設備大多在頂板錨桿具體操作機頂部安裝了相應的護板。

目前，此類方案集中運用在國外的煤礦開挖設備上，國內大部分設備尚未開始改裝，錨桿支護能有效提升巷道總體的構造強度，降低頂板裂隙的總數，實現巷道的協同支護。同時，由于部分巷道斷面較小，支護全過程必須單臺錨桿鉆機，總體效率較低。另外，受工作時長的影響，為減少空頂造成的巖層形變或地基沉降問題，煤礦工程施工方通常開展相應的臨時性支護，優勢在于選用多條前探梁在巷道豎方向頂板部位，對上方空頂板部位開展支護，防止發生坍塌。一般狀況下，前探梁應放置兩根錨桿之間，構成部分預支護。但缺點在于適用具體操作的情況下會處于被動狀態，無法實現預處理，并且會出現一定的風險，點線間與頂面接觸，不利于維護。

三、機載臨時支護裝置與綜掘機配置方式

（一）機載臨時支護裝置與綜掘機類型

機械設備的實際特性將會確定臨時性支護的品質和安全性。目前，懸臂式掘進機普遍用于當前的生產工作中，要想有效使用這種機械設備，必須根據實際狀況剖析其特性指標值，并在安裝臨時性支護構造時進行有效整合。因此，在實踐活動中應根據機器設備的特征明確配置方法，第一，長軌滑軌配置法，關鍵是與機身以及附件配件一體的方式，一般狀況下，油缸置放在滑道內部，關鍵作用是便捷支護設備前后移動的相關處理。第二，直接鉸接配置法，安裝在截割臂上，通過銷軸鉸接點的方法開展設計以及剖析。在設計的全過程中，應有效管控鉸鏈點的部位，避免位置過度靠前影響機器設備的正常生產。

（二）裝置自身結構配置

掘進機在具體應用中的作用會受臨時性支護設備裝置的配置方式以及構造的影響。由于掘進機的配套部位出現一定差別，為融入不同的支護部位，臨時性支護設備的構造方法可設計為滑移式機載和連桿式機載兩種方式，其中滑移式機載設備由外部電氣配套設施設備、液壓系統、頂梁、主臂和滑臺構成，傳動方法為全液壓。引導油缸、擺臂和支臂油缸、回轉體、操作臺、油箱和泵房置放在滑臺上，為了更好地滑動，下部還裝有滾輪和滑動油缸。三組橫梁用以固定掘進機的中部以及上部。主臂構造為兩層套筒式，具備伸縮作用，內有變幅油缸，主臂后面鉸接在工作臺滑動的上回轉體上，由工作臺支護臂油缸實現上下運動。擺臂油缸可以影響轉動體，進而造成主臂擺動，并將仰俯油缸安裝在主臂的前端，并連接到頂梁上。

另外，為保障巷道頂板與頂板護梁均衡，通常選用仰俯油油缸調節護梁的仰俯視角。連桿式機載構造關鍵由翻轉油缸和液壓管控系統、斜撐斜撐、支柱以及護頂梁等連桿組織構成，動力系統的關鍵是改裝的液壓系統，且三通、連接頭、各種油管、液壓機塊和管控閥共用組成了液壓系統。柔性頂板護梁關鍵由六塊板構成，可以打到巷道頂板的規定，發揮維護和支護效果。支護力的來源和各種方式的實現務必應用各種油缸來實現，關鍵承重構件是支護，轉動的油缸通過油缸的收縮生產加工，予以動力用于護頂護梁擺動。在掘進機的實際生產全過程中，為了防止設備對截割工作的影響，可以將其收縮放到截割位置的后面。為避免頂梁影響駕駛員視線，可選用翻轉油缸把其進行收攏，同時截割臂上部與全部護頂梁部分密切連接。臨時性支護時，在放置掘進機時務必將其停在巷道上，隨后用截割臂挑選一個部位，確保頂板護梁被支撐油缸壓在頂板上。

（三）護頂梁結構布置方案

為全面提升臨時性支護設備的可靠性，確保全部綜掘巷道的構造強度達到規定要求，設計方案工作人員應融合巷道煤礦開挖，有效調整頂梁構造布局，常見的布局方案有柔性護頂梁和剛性護頂梁兩種。根據構造的不同，柔性護頂梁可分成單層構造和雙層構造。雙層構造由導桿、四面護板、斜撐液壓機以及橫向液壓四部分組成。融合具體應用進行觀察，如果全部護頂板尺寸擴張，要通過液壓機組織加壓導桿挪動護板，也可立即開啟兩側護板，通過對角支柱的液壓機組織。單層構造主體部分由四面護板和斜撐液壓機組織構成，要想提升總體支護總面積，可通過立即斜撐液壓機構，加大支護組織頂梁的支護總面積。剛性護頂梁可分成橫梁式和框架式。橫梁式選用套筒作液壓機支護，矩形框架結構的具體操作相對簡易、圓弧上部總面積小。如果頂梁歪斜，選用球鉸連接頭連支撐柱和頂梁，與此同時，向兩側橫向挪動，兩部分通過活動連接，實現上梁的均衡。

四、綜掘巷道機械化臨時支護的關鍵技術與應用

（一）技術結構

根據不一樣的安裝方法，臨時性支護機器設備在與挖機相互配合時會構成不同的效果。滑動機載機器設備分成支護設備的關鍵構件，包括滑軌、主臂、滑臺和頂梁，安裝的液壓系統和外部支護機器設備均選用全液壓機方法推動。由于滑軌摩擦阻力大，必須加裝油缸、擺臂油缸、支臂油缸等，可以減少摩擦阻力，有利于滑臺平穩運動。由于支臂設備在滑軌上運動，滑軌應安裝在挖機的中上部，通常選用三梁安裝，主臂雙節也有套筒式卡緊安裝，便于增加主臂。動臂后上部與滑臺之間裝有回轉體，該配件的關鍵效果是通過支臂在動臂和滑臺上的水準油缸隨動臂左右挪動。歪斜油缸坐落于動臂前后，與頂梁鉸接，效果是調節頂梁的歪斜視角，使其與巷道頂板重疊，增強巷道的可靠性。機械自動化開挖巷道，挖機選用截割溝時支臂設備折疊式成小容積，挖機截割部分后部靠滑軌挪動，支臂設備主臂也折疊式成上部挖機的一部分，避免遮擋司機視線。

（二）關鍵技術與工藝

支護機器設備的關鍵構件是滑道、主臂、滑動平臺以及頂梁，并配有液壓機控制系統和外部支護機器設備。支護設備的關鍵管理方法是選用液壓機控制系統實現液壓的傳動，這種臨時性支護設備與原先的臨時性支護設備有一個關鍵差別，即新的臨時性支護設備可以提升護頂能力。與此同時，可以在一臺挖掘機上同時設定多根錨索，可以大大提升錨索支護工作的安全系數以及挖機的工作效率。綜挖機搭載的臨時性支護設備安裝在挖掘機上方，選用兩機合一的方法配合挖掘機工作，同時不影響綜挖機正常工作，關鍵是工作系統和推動機器設備是分離的，與挖掘機交替作業。這種臨時性支護機器設備的加工工藝基本原理較為簡易，割煤和掘進機拼裝完成后，通過滑動設備將支護機器設備挪動到掘進機前部，頂板護梁通過長滑軌軌道和雙可伸縮主臂挪動截割后頂梁的空頂地區，實現各種工程項目對暴露在頂部的臨時性維護。除此之外，該機器設備改善了原來的支護機器設備，在頂梁上加裝了窗孔，可以安裝預警系統軟件，有利于全面防護頂部安全。

五、機載臨時支護裝置與綜掘機技術經濟效益

煤礦業的綜采巷道工程施工過程中，現環節傳統技術方式已被淘汰，普遍應用綜采機，要全方位完成綜采100%機械自動化。統計分析，在煤礦業綜采巷道機械自動化臨時性支護技術運用、礦井巷道工作、煤巷單口工作等層面，綜合性水平提升304%，總體提升162%，工作效率與傳統技術對比，提升了5.5倍。某煤礦運用煤礦業綜采巷道機械自動化臨時性支護技術，共節省資金1.5億元，有效降低了材料成本、火工品耗費和炸藥成本，降低了煤礦工人的工作強度，改善了工程施工環境，減少了安全風險安全隱患和安全事故，提升了煤礦業綜合性采掘、工作安全性和速率。另外，煤礦業綜采巷道機械自動化臨時性支護技術的運用實現了經營規模化以及機械自動化掘進工作的發展方式，在煤炭采掘領域具有關鍵價值和意義，提升了相關企業的經濟效益、機械自動化施工掘進的品質以及效率。

六、結語

總而言之，目前，我們國家煤礦業的發展速度越來越快，而綜采巷道機載臨時性支護機器設備可以提升礦山開采的發掘量和發掘速率。原來的綜采機械設備在應用過程中常被巷道圍巖毀壞，容易毀壞頂板，存在防護總面積小、消耗人力較多、經濟收益不佳等問題。但新起的綜掘巷道機械設備臨時性防護設備，對當前礦山開采發展具有重要意義，可以更改原來的頂板維護設備，提升煤礦采掘的安全系數以及穩定性，為企業帶來良好的經濟效益。

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作者簡介：王濤（1996），男，遼寧省朝陽市人，本科，學士，助理工程師，技術員，主要研究方向為煤礦井巷工程掘進與支護。