机载临时支护在综掘进工作面的研究

兰永平

摘要:山西霍宝干河煤矿有限公司积极采用机载临时支护系统替代原有的临时支护方式,适应井下现场的恶劣环境,保证安全施工,该机载临时支护系统装配在掘进机的中上部,选位合理,配套简便,对掘进机的改造量很小,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,降低了职工施工劳动强度,提高了掘进效率,使锚护工的安全得到了有效的保障。

关键词:综掘工作面机载式临时支护安全高效

中图分类号:TD355 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0060-01

综掘工作面单进水平不高,前探临时支护安全系数较低,职工劳动强度大等问题的存在一直制约着掘进工作面的安全高效生产。而机载前探支护技术的应用,恰能解决以上问题,从而达到安全高效生产。我们要针对不同的岩煤巷道、综掘机研究出实用的机载支护,机载前探支护技术的应用,可增强临时支护期间的安全性,优化掘进工艺,提高单进水平,降低职工劳动强度,为我矿安全高效生产打下基础。

1 矿井及应用现场概况

干河矿田位于万安普查区东北部,北西以下团柏断层为界,与团柏矿紧邻,南东至下张端断层,南西为汾西县申村东界起往南东至104号详查钻孔北东750m,北东到汾河最高洪水位线。井田形态呈北东—— 南西长约9km,北西—— 南东约4km,面积为35.5599km2。采用立井开拓方式,场地内布置主立井、副立井、回风立井三个立井井筒。煤层开采分两个水平,现开采煤层为山西组一采区1#、2#煤,水平标高+75m,煤层平均厚度4.2m左右,倾角3°～8°;直接顶厚5～6m为泥质粉砂岩,基本顶厚4～6m为K8砂岩,直接底厚2～4m为泥岩老底厚2～11m为中砂岩;辅助运输均采用胶轮车,掘进巷道采用锚网梁+锚索联合支护,顺槽巷道断面设计宽*高=5.0m×3.8m,准备巷道断面基本设计为宽*高=4.5～5.0m×4.0～4.2m,使用的综掘机功率为200～250kW。

2 机载临时支护装置结构和原理

2.1 机载临时支护结构及适用条件

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。主要由顶梁架、连接器、主架、油缸、翼架旋转油缸、高压油管和各类液压阀组成,安装在综掘机的切割部上面,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。

2.2 适用条件及基本参数

适用巷道高度≥2.3～4.2m,支护面积2.0m×3.0m(展开3.4m×3.4m),支护超出截割头1.0～1.8m最大支撑力1T,系统压力16MPa,顶架可倾斜≤20°,整机自身重0.96t。完全可以满足我矿井下各掘进工作面的实际情况。该设备的最大优点就是可根据工作面的实际情况,选择不同的型号与其匹配,使其发挥最大效率。

2.3 工作原理

工作时,用综掘机的原站供油,溢流阀到操作阀,供经分流集流阀分流,进入双向锁,双向锁打开进入油缸,主架打开升起,顶架打开升起,主架升高,直到所需要的高度,角度停止。

3 机载临时支护装置现场使用

3.1 操作方法

(1)操作时必须配备两名司机,正司机负责操作台操控,副司机负责观察指挥。

(2)队组在使用机载前探支护前,必须在临时支架顶梁上标注醒目的排距标记,起始位置用白漆标记,便于锚杆定位管理。

(3)每班割煤前必须检查综掘机的完好和油路畅通情况,同时检查机载临时支护的油路和各零部件的完好情况。

(4)割煤时必须把机载前探支护放倒最低位置方可工作。(同时要打开主架上的加宽护板)

(5)割煤后截割头放下,然后打开操控阀通向支护的油路,关闭另一油路,并把锚梁和网放在顶梁上用磁铁吸好,根据排距大小按标记摆放好锚梁和锚网,并把锚梁和网用铅丝固定在支架上,同时两片网之间进行初步勾联,使锚梁和网在支架升降时不至于发生位移,然后向前推动支护主架和顶梁液控手柄,慢慢打开至所需角度和位置再升主架至巷道顶板(支护升降期间,严禁人员进入),最后人员方可进入施工锚杆或锚索。

(6)停机:工作面永久支护完毕后,人员必须全部撤离工作面综掘机以外安全位置,先把主架降到最低位置,再折合主架和顶梁架,合到顶梁架趴在掘进机上为止,关闭液控阀,切换油路。

(7)支护打开时,司机应注意观察各关节管路是否正常,锚梁、网是否有钩挂现象,位置是否合适,并及时调整,调整时必须停机闭锁开关。

(8)在支护巷道期间,严禁掘进机动作,严禁向前推动掘进机。同时掘进机必须闭锁。

(9)支护完毕后必须把小油缸全部收回,以防砸伤活塞杆。

3.2 存在的问题及采取的措施

(1)机载前探支护正式投用后综掘机司机对操作程序掌握不到位,现场操作不规范,通过矿技术人员和厂家服务人员的现场指导,逐步掌握了操作程序,实现机载前探支护在工作面的正常使用。(2)机载前探支护占用综掘机照明灯的位置,后通过多次研究改造将其位置重新调整。(3)机载支护前后销轴无法注油,厂家改进。

3.3 应用情况

通过对在矩形巷道和拱形巷道的配套机载超前临时支护长期使用观察,得到了广大领导、职工的认可,该设备的应用不紧大大减轻了职工的劳动强度,减少了作业环节,为安全生产提供了有力保障,为实现高产高进创造了条件,同时对巷道开挖后顶板离层起到了先期控制作用。与以往的临时前探梁支护对比,其特点为:(1)由被动支护变为主动支护,减少顶板变形和离层;(2)由点、线接触变为有初撑力的大面积支撑;(3)割煤后人员进入空顶区域作业变为全自动快速临时支护;(4)由以往的一次进刀一个循环变为一次进刀两个循环,实现了大循环作业。

3.4 机载临时支护优点

(1)主动支撑顶板,有效地给顶板施加支撑力,使顶板处于安全支护状态,安全可靠,提高迎头作业安全环境。(2)对巷道适应性好,支护面积大,能有效地对迎头空顶区进行支护。(3)采用掘进机液压系统控制,掘进机结束后即可对空顶区进行有效支护,速度快。(4)该装置安装在掘进机的中上部,可随掘进机一起推进,缩短了临时支护时间,从而提高临时支护效率,加快掘进速度。(5)对空顶区进行临时支护时,操作人员在安全区域进行操作,避免人员进入空顶区作业,进一步增加作业安全性。(6)一次性铺设桁架、顶网到位,实现锚杆一次定位管理。(7)操作简单,减少劳动强度,减少现场操作人员数量,提高工效。

4 结语

通过井下实践证明,在我国煤矿现行综掘巷道布置形式和工况条件下,采用该装置完成临时支护,对实现加快掘锚速度,提高单进水平,缓解普遍存在的采掘失调、持续紧张的被动局面,增强临时支护的可靠性是十分有效的。该技术社会经济效益明显,推广应用前景广阔,对提高综掘快速掘进和临时支护的机械化有着现实和深远的意义。