劉志軍

(西山煤電股份公司西銘礦)

掘進(jìn)工作面按規(guī)定每掘進(jìn)1.5 m須停機(jī)并對(duì)掘成巷道的頂板及圍巖進(jìn)行加固,待加固完畢,再進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè),每一個(gè)這樣的作業(yè)過程稱為一個(gè)作業(yè)循環(huán)。由于掘進(jìn)機(jī)切割滾筒掘進(jìn)速度較快,須及時(shí)將掘進(jìn)一個(gè)循環(huán)后掘出的巷道頂板進(jìn)行錨索加固,此時(shí)存在一定的空頂作業(yè)時(shí)間,在維護(hù)巷道時(shí),掘進(jìn)機(jī)需停止作業(yè)而且職工生命安全受到頂板冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn),不利于安全生產(chǎn),由于要維護(hù)頂板使掘進(jìn)機(jī)不能連續(xù)掘進(jìn),直接影響掘進(jìn)速度。目前,常采用的方法是利用單體液壓支柱加工字鋼梁進(jìn)行人工臨時(shí)支護(hù),此法效率低,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,存在安全隱患。

為提高掘進(jìn)作業(yè)的安全系數(shù),同時(shí)提高掘進(jìn)作業(yè)效率,在掘進(jìn)工作面研制使用液壓支架很有必要,掘進(jìn)工作面液壓支架主要針對(duì)傳統(tǒng)巷道掘進(jìn)技術(shù)支護(hù)設(shè)備和支護(hù)方法存在的局限性而急需研制開發(fā)的一種新型支護(hù)設(shè)備。既能適應(yīng)不同頂板,又能與掘進(jìn)機(jī)配套使用,可有效、及時(shí)地將空頂區(qū)進(jìn)行支護(hù)作業(yè),在掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)的同時(shí),可對(duì)頂板進(jìn)行加固作業(yè),可安全有效提高掘進(jìn)速度,是機(jī)掘工作面未來必不可少的設(shè)備。

1 掘進(jìn)工作面研制使用液壓支架的設(shè)計(jì)構(gòu)思

掘進(jìn)工作面液壓支架采用四柱支撐掩護(hù)式結(jié)構(gòu),頂梁下方設(shè)計(jì)為可滑動(dòng)梁體,通過液壓缸推動(dòng)向空頂作業(yè)區(qū)移動(dòng),從而增加支護(hù)面積,減少空頂作業(yè)距離,使掘進(jìn)機(jī)上方的頂板支護(hù)充分,可靠地控制和維護(hù)頂板,保證工作人員有一個(gè)安全的工作空間。

1)滑動(dòng)梁體能夠向工作面延伸3 m的距離,再通過前頂梁架的運(yùn)動(dòng)能充分遮護(hù)掘進(jìn)機(jī)上方近5 m的距離,從而安全有效的創(chuàng)造安全空間。為使前頂梁能有足夠的遮護(hù)作用,可利用單體液壓支柱臨時(shí)將前頂梁的兩前端角支撐好。由于該機(jī)采用四柱支撐掩護(hù)式結(jié)構(gòu),在支架立柱間可布置掘進(jìn)機(jī)后配套運(yùn)輸皮帶機(jī)構(gòu),并不影響掘進(jìn)機(jī)的正常工作。

2)在支架的底端還可設(shè)計(jì)液控驅(qū)動(dòng)履帶行走機(jī)構(gòu),這樣掘進(jìn)機(jī)在向前移動(dòng)時(shí),支架可通過液控履帶行走機(jī)構(gòu)及時(shí)將支架向前運(yùn)動(dòng),以適應(yīng)掘進(jìn)工作速度。為便于工作人員對(duì)頂板進(jìn)行錨索加固工作,支架的頂梁和前頂梁架可按錨索規(guī)定的加固位置設(shè)置d200的空洞,職工可通過空洞對(duì)頂板進(jìn)行錨索打眼、加固工作。

2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

掘進(jìn)工作面液壓支架專用于掘進(jìn)工作面巷道掘進(jìn)迎頭支護(hù),為工作面錨索安全支護(hù)創(chuàng)造安全作業(yè)空間,在設(shè)計(jì)上應(yīng)具有以下特點(diǎn):

1)合理的支護(hù)強(qiáng)度,掘進(jìn)工作面液壓支架作為掘進(jìn)迎頭工作面臨時(shí)支護(hù)設(shè)備,初撐支護(hù)強(qiáng)度選擇要適當(dāng),既要保證支護(hù)的安全性,又要保證頂板的完整性。通過對(duì)掘進(jìn)工作面巷道圍巖壓力統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算,支架支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)在0.85 MPa。

2)合理的配套性,該機(jī)布置在巷道迎頭掘進(jìn)機(jī)機(jī)身后方后配套區(qū)段,因此,支架結(jié)構(gòu)要嚴(yán)格按巷道段面與掘進(jìn)機(jī)配套使用,通過液控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)履帶式行走輪緊隨掘進(jìn)機(jī)一起向前移動(dòng),實(shí)現(xiàn)機(jī)械化支護(hù)。

3)支架采用四柱支撐掩護(hù)式結(jié)構(gòu),支架頂設(shè)計(jì)有滑動(dòng)頂體可液壓油缸推動(dòng)向空頂作業(yè)區(qū)移動(dòng),增加支護(hù)面積,減少空頂距離,可靠地控制和維護(hù)頂板,保證工作人員有一個(gè)安全的工作空間。

4)支架主要由前頂架、伸縮梁、聯(lián)動(dòng)梁、掩護(hù)梁履帶行走機(jī)構(gòu)、液壓泵站系統(tǒng)組成,由液控系統(tǒng)完成巷道掘進(jìn)安全支護(hù)自動(dòng)化,操作方便,省時(shí)省力。

5)支架頂梁由鋼板焊接制作而成,在其上按巷道頂板錨固要求分布直徑為d200的孔洞,職工可通過孔洞對(duì)頂板進(jìn)行錨索打眼加固作業(yè)。

6)支架的占用巷道空間要盡可能的減小,有利于工作面通風(fēng)及人員通行。

7)伸縮梁和前頂梁能充分的遮掩掘進(jìn)機(jī)上方的頂板,并且前探距離要達(dá)到5 m。

8)具有較強(qiáng)的支護(hù)能力。初撐力調(diào)整范圍大,支架頂梁與掩護(hù)梁采用十字頭連接,對(duì)頂板的適應(yīng)性強(qiáng)。

9)電氣系統(tǒng)采用PLC控制技術(shù),系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠,保護(hù)齊全。

10)可配套使用S200A懸臂式掘進(jìn)機(jī)等各類掘進(jìn)機(jī)機(jī)型。

3 技術(shù)參數(shù)(參照5200型液壓支架技術(shù)參數(shù))

支架高度:2400～4500 mm,支架寬度:2300 mm,支架中心距:1650 mm,初撐力:5665 kN,工作阻力:2400 kN,支護(hù)強(qiáng)度:0.85 MPa,立柱缸徑:140 mm,泵站功率:75 kW,泵站電壓:1140 V,行走方式:履帶式,行走速度:4 m/min。

操作方式:手動(dòng)控制或無線遙控。

4 效果分析

1)安全程度提高,徹底消除空頂作業(yè)區(qū),避免工人在空頂區(qū)作業(yè),安全程度大大提高。

2)機(jī)械化作業(yè)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化支護(hù),通過液壓泵站驅(qū)動(dòng)履帶行走,實(shí)現(xiàn)支架靠自身動(dòng)力前移,操作方便,穩(wěn)定可靠。

3)通過液控系統(tǒng),使各個(gè)掩護(hù)梁和頂梁能有效的支護(hù)頂板。

4)提高勞動(dòng)效率,使用掘進(jìn)液壓支架,由于能及時(shí)將空頂區(qū)支護(hù)遮掩,掘進(jìn)機(jī)可不間斷的連續(xù)掘進(jìn),職工可在支架內(nèi)同時(shí)打錨索,加固頂板,提高了工作效率。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

目前,各礦掘進(jìn)隊(duì)組每班平均可作5個(gè)掘進(jìn)循環(huán),即可掘進(jìn)巷道7.5 m左右,巷道頂板加固須每隔0.75 m打頂錨桿1排(每排5個(gè)),每個(gè)錨桿加固須用時(shí)5 min,這樣7.5 m巷道頂板用55個(gè)錨桿加固用時(shí)間大約為250 min左右。如該機(jī)型研制成功并投入使用,錨桿加固與掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行,能實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)不間斷的進(jìn)行掘進(jìn)工作,每班能提高掘進(jìn)速度近一倍,即可掘進(jìn)15 m左右,提高了經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié) 語

掘進(jìn)工作面液壓支架的研發(fā)是巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新,支架與掘進(jìn)機(jī)配套使用可改變掘進(jìn)機(jī)掘出一定的巷道后須停機(jī)對(duì)空頂區(qū)加固的工序,達(dá)到連續(xù)掘進(jìn)的目的,取代了傳統(tǒng)人工前探支護(hù)方式,該機(jī)系統(tǒng)控制靈活方便,功能齊全,迎頭支護(hù)范圍大,安全性好,自動(dòng)化程度高,有利于快速掘進(jìn),是一種新型的巷道掘進(jìn)自動(dòng)化支護(hù)裝備。