掘进机机载分体临时支护技术应用

文/苏忠武

东庞煤矿是冀中能源股份有限公司的主力矿井之一，其综掘机使用率为100%，掘进巷道全部采用锚网支护。在掘进作业过程中，锚装作业约占全部作业时间的2/3。在进行锚装作业时，迎头临时支护是关系到作业人员安全、作业效率、劳动强度的一个重要因素。提高临时支护强度，使之操作简单、实用、易行，一直是东庞煤矿多年来不断探索、研究的课题。经过长期的探索实践，东庞煤矿经对掘进机临时支护技术进行多次攻关，研发出机载分体临时支护系统，很好地解决了支护护板对巷道顶板的适应性问题，达到了简单、实用、可靠的目的，具有良好的市场推广价值。

一、东庞煤矿掘进机机载分体临时支护技术的发展演变与成熟

东庞煤矿掘进迎头临时支护技术发展经历了三个阶段。

1.第一阶段：木板+槽型托架

最初，东庞煤矿发明了用木板+槽型托架作为掘进迎头的临时支护。该支护技术是把槽形托架与已安装好的顶锚杆固定，再把锚网和钢带梁用手托起贴到巷道顶板上，木板穿过槽型托架，一端向前探出托住锚网和钢带梁，起到临时支护的作用。这种临时支护方式虽然也能起到一定的支护作用，但由于是被动支护形式，木板不接顶，初撑力为零，支撑面积也比较小，并不能有效解决空顶支护下支护工人的安全作业问题，始终留有安全隐患。

2.第二阶段：EBZ150掘进机机载临时支护

2006年，东庞煤矿与石家庄煤机公司联合研发了EBZ150掘进机机载临时支护。该支护装置由油缸、连杆机构、护板等组成，安装在掘进机截割部位上。动力采用掘进机本身的液压系统，通过外加的DL31四联控制阀控制各部件动作。这一支护形式成为国内目前主要的掘进机机载临时支护方式。但该支护形式存在以下问题：

一是由于其护板为整体护板，护板与巷道顶板接触面积小，对巷道顶板的适应性差。初期，东庞煤矿在伸缩油缸和护板、支撑油缸和护板的相互连接部位加装了十字连接耳轴，增大了整体护板的摆动范围，在一定程度上改善了整体护板的接顶效果，但是对于巷道顶板左右倾斜角度较大或凹凸不平的巷道顶板，还是难以适应。此时，护板与巷道顶板常为点接触或线接触，接触面积小，受力较大时，护板易扭曲变形。

二是由于整体护板厚度大，放置在掘进机截割部上，影响司机视线。支撑油缸、十字耳轴、护板折叠后总高度超过截割部顶面300～400mm，掘进机司机在切割巷道卧底时，看不到切割头的切割轨迹，影响工程质量。

三是伸缩油缸放置在封闭的伸缩滑道内，配合间隙小，在井下使用过程中，煤粉进入滑道内长期积累，堆满了油缸与滑道之间的缝隙，由于煤粉没有泻出口，常常导致油缸不能伸缩。

3.第三阶段：机载分体临时支护

2013年，东庞煤矿对掘进机临时支护技术进行再次攻关，研发出机载分体临时支护。在该支护技术中把支护护板做成分体结构，很好地解决了支护护板对巷道顶板的适应性问题，且不再阻挡司机视线，达到了简单、实用、可靠的目的，受到了区队的欢迎。并迅速开发出使用于不同机型（EBZ150型、EBZ160型和EBZ230型）、使用于不同巷道高度的临时支护技术，广泛应用于东庞煤矿井下掘进生产中。

二、机载分体临时支护技术原理及优势

东庞煤矿机载分体临时支护技术主要是解决支护护板对不同角度巷道顶板的适应性问题，把常规思路上的整体框架护板，改成分体护板，护板与撑杆通过十字铰轴连接，可适应于纵向、横向极度倾斜的巷道顶板。在护板上方，焊接有固定钢带梁装置，在护板撑起前，把支护锚网和钢带梁直接固定到护板上，然后托起到巷道顶板上。由于护板左右之间既可以同时动作，也可以分别动作，所以能够紧密接触巷道顶板，能够适应极度倾斜巷道顶板，支撑力大。每个伸缩油缸都由一个操作阀控制，操作简便。同时在封闭的伸缩滑道侧壁开设了三个泄煤孔，煤粉进入滑道后，在油缸与滑道的相互推拉挤压下，经泄煤孔流出滑道，保证了伸缩油缸动作的流畅。

总之，该机载分体临时支护具有结构简单，操作和维护方便的特点，能够极大地减轻迎头支护作业工人的劳动强度，简化支护工艺。

三、机载分体临时支护系统机构及主要参数

1.支护系统机构

东庞煤矿机载分体临时支护系统由油缸、伸缩撑杆、摆动臂、护板组成，安装在掘进机截割部两侧。其中护板在工作时托起钢带梁和锚网，顶住巷道顶板起支撑保护作用。油缸实现翻转、伸缩、支撑动作及提供支撑力。伸缩撑杆为主要受力件。摆动臂通过油缸伸缩实现临时支护的摆动。临时支护的液压系统主要由控制阀组、平衡阀、各种油管、接头、三通等液压元件组成。动力采用掘进机铲板马达处的动力源，通过一个三通阀接通或关闭两系统之间的联系。动力油通过三通阀流入一组六联控制阀。六联控制阀控制各部动作，六联控制阀固定在操作司机的座椅下方。

2.主要技术参数

（1）适应的巷道高度：≥2.5m。

（2）支撑最大高度：4m。

（3）支护面积：1.7×1.85=3.7m2。

（4）最大支撑力：2T。

（5）系统压力：16MPa。

四、机载分体临时支护系统的操作

1．移动掘进机到合适地点，如果巷道高度大于3.5m，把掘进机截割部调整至水平位置；如果巷道高度小于3.5m，把掘进机截割部切割头贴至地面位置，然后停止掘进机的所有动作，将三通阀手柄扳至临时支护位置。当巷道低于3m，高于2.5m时，可采用Ⅱ型临时支护。

2．摆动油缸操作手柄和支撑油缸操作手柄同时操作，使护板处于水平位置。

3．当摆动臂到位后停止摆动油缸操作，然后将钢带梁和锚网铺在护板上，推动伸缩油缸操作手柄，让护板顶住巷道顶板，施加适当的初撑力后停止操作。

4．在临时支护区进行锚杆支护作业。

5．收回临时支护系统，顺序与以上步骤相反。完全收回后再将三通阀手柄扳至铲板马达工作状态。

五、结语

机载分体临时支护系统的成功研制与应用，使井下掘进作业的每一个环节都处于有支护的保护状态下，对提高掘进作业人员支护时的安全系数，降低工人的劳动强度，提高掘进进尺和速度，都有着重大意义。该产品已经在东庞煤矿井下得到广泛使用，受到了区队职工的欢迎。由于该机载分体临时支护系统适应性强，对其他井工矿井锚网支护均可使用，极具市场推广价值。