掘锚护一体机在煤巷掘进中的应用

唐耀伟

（同煤集团四台矿机掘十队， 山西 大同 037000）

引言

目前，我国巷道掘进广泛采用综合机械化掘进，但由于煤矿沉积岩层强度低、地应力高、护巷煤柱小、动压影响强烈等原因，使得巷道支护成为了煤炭安全生产的重中之重。掘进与支护分离使得掘进成巷速度受到限制，尤其在巷道顶板条件不好的情况。国内普遍存在机掘巷道的锚护速度滞后于掘进速度，直接影响掘进机效率的发挥，而掘锚护一体机可有效地解决掘进工作面锚护问题，杜绝空顶作业造成的伤亡事故，减轻工人劳动强度，提高效率，为综掘创造一个良好的作业环境[1]。

1 新型掘锚护一体机装置的特点

1）该设备操作方便。操作人员可操作安全阀中的方向阀手柄）快速平稳地移动；支撑面积大，可以减少顶板沉降、冒顶事故，以及前壁坍塌、劳动强度大等问题。

2）掘进机液压源可作为掘进机的动力源。

3）该设备可适应急倾斜巷道，也能快速采取急倾斜的动作。

4）该设备充分利用了巷道顶部的空间并不影响其他煤巷进程，其安装、拆卸、维修方便，结构简单，具有很高的经济和应用价值。

5）2个以上的升降平台，使煤巷环距根据实际情况可调，掘进速度增大，开挖与开采之间的不平衡性降低。

6）该设备可代替工人提顶支撑材料，减轻劳动强度。特殊的悬架梁两端切坡，所以悬挂梁梯度适应路面坡度的变化。

7）如果岩石坚硬，需要爆破，则可以打开和保护墙壁的前面板。板可以挂在前面板上，作为液压元件临时支撑。可防止设备、甲烷传感器、风管等设备的爆炸[2-3]。

2 新型掘锚护一体机的主要组成及功能

液压临时支撑设备由钢结构件和液压系统组成（见图1）。钢结构部件是特殊的悬挂梁、支撑平台、升降平台，盾构前墙、移动小车、防滑固定器、连接座等。液压系统由液压缸、液压控制阀和液压辅助元件组成，包括软管和管接头等。钢结构件和液压系统通过销、螺栓等连接。通过快速接头、U型卡箍连接。

图1 煤矿巷道中掘锚护一体机工作系统示意图

特殊的悬架梁：梁安装在中间两线外露端顶板锚杆支护时，锚杆在巷道中的支撑梁上安装。

支撑平台：用作升降平台的支撑体，其前端铰接于板挡前墙，其下部铰接到支撑架筒和支撑架伸缩缸，其后端铰接在移动小车上。

升降平台：可以通过液压缸升降，座舱盖可以触摸。支撑顶板，设计了2个或3个升降平台，使煤巷环距可根据顶板情况进行调整，实现快速掘进。

板前墙：临时支撑前墙，防止前墙坍塌，板上的挂钩可钩住防滑固定器，并有助于暂停临时支撑设备。

移动小车：由焊接钢板制成，悬挂在特殊的几个轮子上。吊梁并通过螺栓铰接支撑平台和液压缸，推缸可推动移动小车驱动临时支撑装置移动。

防滑固定夹：可防止临时支撑设备滑落。

连接座：通过螺栓和螺母固定的悬架梁[4]。

3 新型掘锚护一体机的工作过程

设备可按下列步骤操作：第1步，支撑平台的振幅圆筒使支撑平台转动和收缩，支撑材料固定在升降平台上；第2步，支撑平台的变幅油缸展开，使支承平台转动与巷道顶板平行；第3步，推动油缸扩张，推动支撑平台前进；第4步，升降平台起到触动和支撑巷道顶板的作用；第5步，支撑变幅油缸扩张，使支撑架缸旋转并垂直于支撑平台，然后支撑架缸接触到道路地板；第6步，钻顶板孔和安装顶板螺栓或安装钢框架；第7步，升降平台下降，悬挂梁安装，然后支撑架筒装起来；第8步，防滑固定夹具拆除，并安装在悬挂梁前推进筒体收缩，支撑平台向后移动，展开使前钩挂式防滑固定夹；第9步，螺栓和螺母连接连接座吊梁拆除，推气缸使连接座向前移动，然后连接基座，用螺栓螺母固定；第10步，掘进机截煤[5]。

4 掘锚护一体机的应用

锚杆机是利用掘进机泵站全液压驱动，采用遥控器控制操作，具有无极调速功效，实现了掘进开采与锚杆支护机械化连续性工作，解决了掘进机与锚杆机分体工作造成的时间浪费，以及人工打锚杆劳动强度大、效率低等问题。

支护装置最大限度地加大了支护顶板面积，使支护顶板时受力更好，支护顶板与升降伸缩臂采用销轴连接，而且一端销轴可移动，能使用梯形巷道，支撑点基本在支护顶板中间位置，受力状况好，锁紧力可达到30 t以上锚杆机安装于行走部两侧，两侧主臂伸缩带动锚杆机前后移动。锚杆机安装横梁可上下移动来调整高度，锚杆机自身通过左右平移、前后摆动以及自身旋转灯动作，加上锚杆机上下移动和马达转动，完成锚杆锚装工作。

掘锚平行作业大大提高了煤巷的单进水平，可缓解矿井采掘接替紧张的局面，并提高锚护过程中的安全性。因此，掘锚一体机不仅可以改变煤矿长期传统落后的支护方式，提高巷道支护强度，减少事故，降低支护与维修费用。掘锚一体机的应用可提高巷道掘进机械化程度，提高掘进机开机率，减轻工人劳动强度，提高效率，加快掘进速度，简化了工作面上下端头的维护和超前支护，提高巷道断面利用率，有利于高产高效工作面的建设[6]。

5 结论

新型掘锚护一体机的应用使煤矿巷道挖掘过程机械化程度、工作环境得到大大改善。该设备加强了顶板、前墙、支护的支承力，减少了顶板和前壁坍塌事故，满足了矿山高产高效的要求，通过对顶板类型和结构的探测，确定了巷道支护的情况，实现动态巷道顶板支护设计。通过锚杆钻机与掘进机的匹配，实现对煤巷安全快速地支撑和挖掘。