综掘机机载前探支架在井巷施工中的应用

詹卫荣

（中鼎国际工程有限责任公司 矿山隧道分公司，江西 南昌330096）

1 概述

顶板事故是煤矿五大自然灾害之一，在井巷施工中顶板事故约占事故总数的40%，而事故大都发生在掘进工作面掘进之后的支护过程中。提高施工进度、减少事故的重点是改进前探临时支护。

以前巷道掘进时临时支护普遍采用插挂前探梁和液压支柱加托梁（点柱）两种方式，这两种方式暴露出太多不安全因素，严重影响着掘进效率，最大的问题是仍有安全的薄弱环节。其缺陷主要是：支撑力不够，且是被动受力；每移动一次都需要二、三个人，操作复杂，每次耗时25～30 min；需人工在迎头空顶区附近操作，占用时间且安全性较差。

对于炮掘工艺目前没有较以上两种方式更为理想的临时支护方式，但对于综掘施工可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，为此采用综掘机机载超前支架系统代替原临时支护，以提升综掘掘进效率，实现快速和安全掘进。

2 综掘机机载前探支架结构及工作原理

1）结构：主要由顶架、主架、折叠缸、升降缸、支撑杆、双向锁、高压油管路、多路换向阀等组成（见图1）。

2）原理：工作时，利用原综掘机的液压泵站供油，推动换向阀使液压油通过分流集流阀进入双向锁和支撑油缸、折叠油缸，使顶架打开升起。推动升降油缸使主架升高，通过三组油缸的协调操作使顶架、主架调整到所需要的高度、角度并达到所需的支撑力后停止。顶架应根据巷道断面设计成平面或拱形。

图1 综掘机载超前支架示意

3 技术参数

1）装置性能参数

（1）适用巷道断面：矩形、拱形、梯形。

（2）适用巷道尺寸：巷道高2.4～5.0m、宽≥2.3m。

（3）最大支撑力：1.5～3t。

（4）最大支护面积：3.4m×3.4m。

（5）支护超出掘进炮头距离：0.9～1.8m。

（6）顶架最大横向倾斜角：≤20°，上展：45°。

（7）装置重量：约1t。

2）液压系统性能参数

（1）额定压力：16MPa。

（2）额定流量：50L／min。

4 操作技术

1）综掘机正常掘进时，该机载超前支架装置折叠收缩于综掘机切割减速箱背部。当综掘机掘进进尺达到两个锚杆排距时，停止掘进，将综掘机退回两个锚杆排距，停止在巷道中线上。

2）将切割头落地，操纵机载临时支护装置控制阀，使折叠架体、折叠架顺利翻转至切割头上方空顶区（可人工打开折叠左、右架体，增大支护面积）。

3）综掘机停电闭锁，使用锚杆钻机透过液压临时支架对顶板进行永久支护。

4）操纵液压临时支架的控制阀，折叠架回收，使折叠架放平支撑于顶板上。

5）进入下一个综掘循环。

5 机载超前支架特点

1）全液压控制操作，机械化程度高，支护快捷，安全可靠。做到了无空顶作业，实现了本质安全。

2）实现了综掘机与临时支护有机结合，增加综掘机的综合功能，缩短了支护时间，由人工支设前探梁支护6人30min完成的工作量，用机载支护只需要70s，大大节省了支护时间，减少了现场操作人员数量，提高了巷道掘进效率。

3）综掘机作业时将临时支护折叠收缩至掘进机载截割盖板上面，最大程度缩小外限尺寸，不干扰综掘机截割、装载作业及司机的操作视线。

4）采用油缸对顶板施加一定的初撑力，达到主动受力、主动支撑，使顶板处于安全支护状态。

5）综掘机与支护工作互锁，确保整机的操作安全性。

6）采用整体顶架设计与顶板面接触，支护面积大，能有效地对空顶区进行支护。

7）前支撑部位属伸缩式、两侧支撑部位属折叠式，防止切割巷道时支护碰顶板碰侧帮，伸出时保证支护装置可达到一定的支护高度及支护面积；缩回时减小了体积。

8）结构件采用高强材料，强度高、承受力大、体积小、使用寿命长，装卸、维修、维护方便。

9）机载临时支护工具有前后左右伸缩折叠、支撑面积调整、高低调整、可调倾斜角度功能，支护时可以适应各种巷道。

6 注意事项

1）巷道掘进达到施工、验收规范要求后，才能操作机载前探支架。

2）前探支架使用前，必须仔细检查支护各关节管路是否正常，以保证正确安全使用。

3）注意保持油缸油位，油温不要超过70℃，定期清理油箱和过滤器。

4）不得随意拆卸液压件，严防脏物进入管路，污染液压油和液压元件。拆卸维修时，一定注意将拆下的油管接头、液压件用布包扎好，以免煤尘进入。

5）永久（锚网）支护完成后，所有人员撤到安全警示标牌5m以后，才能收回前探支架。在使用支架装置时，绝对不能动作掘进机，否则会造成严重人员伤亡事故。如需进行工作时，应提前把支护装置收回，掘进机才能操作。

6）支护高度不够时，应先落下支架装置，再抬高炮头，并在炮头下垫入枕木，然后再升高支架装置。严禁在支架装置打开状态下抬高炮头，否则将严重损坏支架装置。

7）支护顶架贴紧巷道顶面后，严禁再操作折叠油缸推动顶架前后推动。

7 工程应用

2011年8月至2012年2月，在内蒙古同煤鄂尔多斯矿业色连一号井施工一水平北辅运大巷，该巷道为半煤岩巷，设计长度为2364m，巷道掘宽为5.7m、掘高4.55m，采用锚网加钢筋梯子梁加锚索喷砼联合支护，采用EBZ－160型掘进机，安装使用机载前探支架后，月进度由原来平均不到280m增加到月平均365m，最高达到427m，且未发生顶板事故，质量达到优良。

8 结语

利用综掘机液压系统，采用综掘机机载临时支架装置，既缩短了空顶时间，又减轻了职工的劳动强度，变被动支护为主动支护，做到了完全无空顶作业，实现本质安全生产。该装置操作简便、施工安全、可靠，提高了对顶板的预应力支撑作用，避免了空顶作业，缩短了掘进临时支护时间，加快了循环作业。机载临时支架装置运用以来，综掘工作面未发生过顶板安全事故，且掘进单进水平、掘进功效等主要生产技术指标均得到大幅度提高，保证了安全，提高了工效，取得了良好的经济效益和社会效益。