机载临时支护系统在破碎围岩掘进工作面的应用

2014-01-28李国军徐文强

中国煤炭工业 2014年3期

文/李国军徐文强

文/李国军徐文强

随着巷道掘进机械化水平的不断提高，综掘将逐渐取代传统的炮掘工艺，而掘进机迎头临时支护安全问题多年来一直是困扰煤炭生产的一项技术难题。

山西焦煤霍州煤电晋北能化公司山浪煤矿自引进EBZ300型硬岩综掘机后，虽然大幅提高了切割围岩的效率，但由于掘进工作面仍采用传统的插挂前探梁方式进行临时支护，且无法支到顶板。随着工作面掘进工作的不断开展，前探梁的支护工作显得尤为繁重，顶板事故时有发生，严重制约了岩巷的掘进速度，成为巷道掘进时安全的薄弱环节。采区巷道长度占矿井全部长度的比重较大，改善采区巷道维护状况，选择合理的支护形式，对于降低矿井维护费用，实现安全高效生产，进一步提高矿井经济效益都有重要意义。

一、改进巷道支护方式的技术要求

山浪煤矿皮带大巷是矿井主要开拓巷道，巷道掘进期间穿越5#、6#煤层顶底板岩层，属穿层巷道，节理较发育。巷道受断层影响较大，最大水平主应力与巷道方向垂直。据估算，巷道的水平构造应力是垂直应力的两倍以上，巷道围岩由节理较发育的软岩构成。因此，在此类软岩条件下掘进巷道，给巷道永久支护和临时支护带来一定困难。

巷道断面为半圆拱形，采用EBZ300型综掘机掘进巷道，原有临时支护方式为插挂前探梁，永久支护为锚网索喷支护方式。实践表明，原临时支护方式无法适应EBZ300型掘进机的高效率切割，工人在临时支护过程中消耗大量工时，每月掘进进尺不足80m，且临时支护不可靠，给安全生产带来极大的隐患。为此，山浪煤矿充分利用掘进机作为载体，并通过掘进机液压系统提供的动力实现临时支护。该机载机械式超前支护系统，选位合理，配套简便，不干扰掘进机的运动和截割作业功能，实现了机械化支护作业，降低了工人施工劳动强度，使迎头作业人员的安全得到可靠保障。

二、机载临时支护系统的机理及作用

1.机载临时支护结构。机载临时支护完全采用液压系统控制，通过综掘机主泵供油，实现综掘机与前探支护融为一体，主要有顶梁架、连接器、主架、油缸、翼架旋转油缸、插装双向锁、高压油管路、分流集流阀、溢流阀、控制操纵阀等组成，安装在综掘机的截割部上面，不影响综掘机正常工作。掘进循环完成后，该机构由综掘机司机操作，展开箱形护板支撑于新暴露的顶板上。

2.使用条件及基本参数。适用巷道高度2.3m~4.2m；支护面积2m×3m（展开3.4m×3.4m），支护超出综掘机截割头1m~1.8m；最大支撑力1t；系统压力16MPa；顶架可倾斜≦20°；整机重量0.96t。

三、机载临时支护系统的工艺流程

山浪煤矿皮带大巷掘进工作面循环进尺为1000mm，最大空顶距1300mm，最小空顶距300mm。工艺流程为：机组进刀割煤→支设机载临时支护→敲帮问顶→下降机载临时支护→上U型棚梁→支设机载临时支护→进行永久支护→进行下一循环。具体操作如下：

1.掘进机完成掘割装煤作业后，将截割头放下，检查支护各部位零部件、管路是否正常，然后打开二位三通操作阀通向支护的油路，关闭另一个油路。打开操作阀，将机载式临时支护顶梁升到截割头上方；

2.把支护用的U型棚梁放在顶梁架上用磁铁吸好，向前推动支护主架和顶梁架液压控制手柄将主架和顶梁架由拆合状态慢慢平稳打开。达到所需的角度和位置时再升主架，升到巷道顶板上；

3.操作控制阀，使顶梁放平并支撑住顶板，把锚网、锚梁紧压在巷道顶板上，综掘机停电闭锁，临时支护完成；

4.施工人员在机载临时支护下进行U型棚架设；

5.U型棚架设完成后，先把主架下降到最低位置，再拆合主架和顶梁架，合到顶梁架扒在综掘机上为止，关闭操作阀。

四、机载临时支护系统的特点及需要注意的问题

山浪煤矿皮带大巷综掘采用配套机载临时支护系统不仅大为减轻职工的劳动强度，减少作业环节，为安全生产提供有力保障，从而为实现高产高效创造了有利条件，而且还对巷道开挖后顶板离层起到了先期控制作用。与以往的插挂前探梁方式对比，其特点为：

1.临时支护由被动支护变为主动支护，减少顶板变形和离层；

2.临时支护是由点、线接触变为有初撑力的大面积支撑；

3.临时支护，是割煤后人员进入空顶区域作业变为全自动快速临时支护。

在实际工作中，还需注意以下问题：一是综掘机在割岩时，对机载支架的震动影响很大，一些管路和连接阀可能出现裂缝或者脱离，而飞起的碎石也容易损坏管路，因此要加强对设备的保护和做好定期维修工作。二是采用机载临时支护配套普通临时支护，当机载临时支护使用不正常，如管路串漏液时，辅以普通临时支护，以便更高效地掘进，同时井下材料库要备有易损物件。三是如遇顶板破碎时，应及时通知相关业务科室并缩小循环，缩小排距。