一种新型综掘超前支护装置在工程中的实践与应用

刘佳星

摘要：针对综掘工作面超前支护的现状，研制出一种新型综掘超前支护装置，并阐述了一种新型综掘超前支护装置的工作原理和使用注意事项，在内蒙古某煤矿031604综掘工作面进行了试验应用，收到了良好的使用效果，杜绝了综掘工作面超前支护不稳现象的发生，保障了综掘工作面的安全、高效地生产。

关键词：综掘;超前支护装置;实践与应用

1提出问题

该种新型综掘超前支护装置主要应用于煤矿井下综合机械化掘进巷道，确保在巷道掘进施工期间，掘进机顶端不会因为空顶或接顶不实而引起的项板垮落，导致设备损坏或人身伤亡的一种具有稳定性和可靠性的一种设备。该种新型综掘超前支护装置的研制技术重点在于突破原始综掘机上部无顶板支护或支护形式单一的技术瓶颈，有效地对综掘机上部顶板进行准确接顶，从而大大减小了因综掘超前无支护或支护单一接顶不实导致的设备损坏或人身伤亡事故，为综合机械化掘进工艺提供了更为可靠的技术支持。

2分析问题

（1）该种新型综掘超前支护装置利用物理定位技术，从根本上解决了拱形巷道内综掘机施工时超前支护空项或者不能完全接顶这一问题，从而大大降低因掘机施工时超前支护空顶或者不能完全接顶造成的设备的损坏及人员伤亡等问题。

（2）该种新型综掘超前支护装置工作原理简单，结构便于装拆和运输，该种新型综掘超前支护装置使用起来比较方便。

（3）该种新型综掘超前支护装置的使用成本低廉，效果显著。

3解决问题

3.1矿井及工作面概况

斜井一立井混合式开拓方式是内蒙古某煤矿井田开拓方式，该矿目前主采北三采区的16#煤层，在12#煤层已经封闭完毕，16#煤层布置两个综放工作面。矿井采用中央分列式通风，全矿有4个井筒，主、副井、北三风井进风，回风立井回风。2014年6月煤炭科学研究总院重庆研究院鉴定该矿自燃倾向等级鉴定结果为12#、16#煤层均为II类自燃煤层;最短自然发火期分别为12#煤层：59天、16#煤层：63天。2018年矿井瓦斯等级鉴定的矿井瓦斯绝对涌出量为6.52m3/min，矿井相对涌出量2.48m3/t，属于低瓦斯矿井。

031604运输顺槽北翼段掘进工作面位于内蒙古某煤矿北部第三采区的西南方向，031604运输顺槽北翼段掘进工作面东北与矿16#运输下山相毗邻，该工作面位于16#煤层露头以下700m位置。16#煤层结构复杂属比较稳定的中厚煤层，16#煤层属于北西走向煤层，16#煤层属于北东倾向，该煤层的煤层厚度平均约为8.8m，该层煤的倾角约为8°～18°，16#煤层底板以细砂岩为主有一小部分砾岩，该煤层顶板以砂页岩、页岩为主也夹杂了一部分细砂岩。031604运输顺槽北翼段掘进工作面已经掘进了970m，该工作面采用了锚杆+金属网+锚索联合支护形式，该工作面设计的巷道形状为切圆拱形，设计的巷道断面的面积13m2，设计巷道为5.0m宽，巷道高度为3.9m高，拱高为1.7m，巷道墙高为2.2m。031604运输顺槽北翼段掘进工作面采用FBD-2×30KW的局部通风机进行压入式局部通风，风简直径为Ф1000mm，巷道实际供给风量631m3/min，需要风量为580m3/min，完全能够满足供给风量的要求。该巷道采用综掘掘进施工方式，利用EB2-150A综掘机及相匹配的第一运输机、第二运输机。

3.2理论基础

在矿井拱形巷道综掘工作面进行掘进作业时，为了保障在施工期间综掘机上部超前支护能够与顶板完全接顶，不会造成超前支护接顶不实或空顶造成的机器损坏或人员伤亡的问题，特制定了该种新型综掘超前支护装置。由于综掘机上方超前支护为平面钢板，而矿井拱形综掘巷道内这样的超前支护方式无法满足要求，结合井下综掘巷道施工的实际需求，特发明了解决该问题的支护装置。该闭锁装置主要采用了物理定位技术，在原来单一平面钢板支护方式的基础上，在钢板上等距离加装可调节3根U型钢架，根据巷道上方的弧度进行调节、固定，然后将直钢管跨钢架的等距离的焊接在U型钢架上，起到均匀受力的功能，保持超前支护与顶板完美接顶状态，当遇到需要施工梯形巷道时，可将此超前支护装置由手动连接销子处进行拆卸，恢复平面钢板支护方式，这就是新型综掘超前支护装置工作原理的理论基础和依据。

3.3工作原理

首先，加工弧度为120°、跨度长为5.5m，Ф10cm的U型钢架3根，在U型钢架的两端等距离打3个Ф6cm的圆孔;其次加工U型钢管与平面钢板间连接的弯管6个，并且在弯管上端等距离打3个Ф6cm的圆孔;然后加工8根长度为5.5m、Ф10cm的直钢管;接着加工长度为40cm、Ф5cm的插销12根;最后，将8根直钢管均匀的焊接在3个U型钢架。按照矿井拱形巷道上方的弧度进行对应的调节，找到合适的位置后，将加工好的插销对应的插入钢管与弯管的圆孔中，进行准确定位。这样就可以将综掘机上方的超前支护做到与顶板完美接顶，由于该装置经过进一步改装后的应用，超前支护上方的U型钢管被插销牢牢地被固定在指定区域内，无法进行误动作，这样就避免了综掘机超前支护不接项或接頂不实造成的各类危险因素，避免了采煤工作面设备损坏及人身伤害。

4应用案例

内蒙古某煤矿031604运输顺槽北翼综掘工作面自2015年2月份进行掘进以来，时常因为超前支护问题进行反复木垛的搭设、拆装，费时费力且投入材料成本较高，有效功率较低，且易造成超前支护与顶板接顶不实或空顶导致机器设备损坏及人员伤亡事故，严重制约着矿井的安全生产，2015年9月在031604综掘工作面试验并使用了新型综掘超前支护装置，使用了新型综掘超前支护装置后，经过监测人员两个多月的观察发现该综掘工作面原来超前支护存在的问题和易导致的各种隐患一直没有出现过，由此可见使用了新型综掘超前支护装置对综掘工作面的安全生产提供了可靠的保障。

5结语

（1）该新型综掘超前支护装置结构简单，操作简便，易上手，井下综掘工作面操作人员无需专业学习即可上手。

（2）该新型综掘超前支护装置在使用过程中，能够大大降低井下综掘超前支护不接项或接项不实造成的设备损坏或人员伤亡的概率。

（3）该新型综掘超前支护装置工作原理简单，结构便于装拆和运输，使用比较方便。