詹衛(wèi)榮

（中鼎國(guó)際工程有限責(zé)任公司 礦山隧道分公司，江西 南昌330096）

1 概述

頂板事故是煤礦五大自然災(zāi)害之一，在井巷施工中頂板事故約占事故總數(shù)的40%，而事故大都發(fā)生在掘進(jìn)工作面掘進(jìn)之后的支護(hù)過程中。提高施工進(jìn)度、減少事故的重點(diǎn)是改進(jìn)前探臨時(shí)支護(hù)。

以前巷道掘進(jìn)時(shí)臨時(shí)支護(hù)普遍采用插掛前探梁和液壓支柱加托梁（點(diǎn)柱）兩種方式，這兩種方式暴露出太多不安全因素，嚴(yán)重影響著掘進(jìn)效率，最大的問題是仍有安全的薄弱環(huán)節(jié)。其缺陷主要是：支撐力不夠，且是被動(dòng)受力；每移動(dòng)一次都需要二、三個(gè)人，操作復(fù)雜，每次耗時(shí)25～30 min；需人工在迎頭空頂區(qū)附近操作，占用時(shí)間且安全性較差。

對(duì)于炮掘工藝目前沒有較以上兩種方式更為理想的臨時(shí)支護(hù)方式，但對(duì)于綜掘施工可充分利用掘進(jìn)機(jī)作為載體，并通過掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)提供的動(dòng)力實(shí)現(xiàn)臨時(shí)支護(hù)，為此采用綜掘機(jī)機(jī)載超前支架系統(tǒng)代替原臨時(shí)支護(hù)，以提升綜掘掘進(jìn)效率，實(shí)現(xiàn)快速和安全掘進(jìn)。

2 綜掘機(jī)機(jī)載前探支架結(jié)構(gòu)及工作原理

1）結(jié)構(gòu)：主要由頂架、主架、折疊缸、升降缸、支撐桿、雙向鎖、高壓油管路、多路換向閥等組成（見圖1）。

2）原理：工作時(shí)，利用原綜掘機(jī)的液壓泵站供油，推動(dòng)換向閥使液壓油通過分流集流閥進(jìn)入雙向鎖和支撐油缸、折疊油缸，使頂架打開升起。推動(dòng)升降油缸使主架升高，通過三組油缸的協(xié)調(diào)操作使頂架、主架調(diào)整到所需要的高度、角度并達(dá)到所需的支撐力后停止。頂架應(yīng)根據(jù)巷道斷面設(shè)計(jì)成平面或拱形。

圖1 綜掘機(jī)載超前支架示意

3 技術(shù)參數(shù)

1）裝置性能參數(shù)

（1）適用巷道斷面：矩形、拱形、梯形。

（2）適用巷道尺寸：巷道高2.4～5.0m、寬≥2.3m。

（3）最大支撐力：1.5～3t。

（4）最大支護(hù)面積：3.4m×3.4m。

（5）支護(hù)超出掘進(jìn)炮頭距離：0.9～1.8m。

（6）頂架最大橫向傾斜角：≤20°，上展：45°。

（7）裝置重量：約1t。

2）液壓系統(tǒng)性能參數(shù)

（1）額定壓力：16MPa。

（2）額定流量：50L／min。

4 操作技術(shù)

1）綜掘機(jī)正常掘進(jìn)時(shí)，該機(jī)載超前支架裝置折疊收縮于綜掘機(jī)切割減速箱背部。當(dāng)綜掘機(jī)掘進(jìn)進(jìn)尺達(dá)到兩個(gè)錨桿排距時(shí)，停止掘進(jìn)，將綜掘機(jī)退回兩個(gè)錨桿排距，停止在巷道中線上。

2）將切割頭落地，操縱機(jī)載臨時(shí)支護(hù)裝置控制閥，使折疊架體、折疊架順利翻轉(zhuǎn)至切割頭上方空頂區(qū)（可人工打開折疊左、右架體，增大支護(hù)面積）。

3）綜掘機(jī)停電閉鎖，使用錨桿鉆機(jī)透過液壓臨時(shí)支架對(duì)頂板進(jìn)行永久支護(hù)。

4）操縱液壓臨時(shí)支架的控制閥，折疊架回收，使折疊架放平支撐于頂板上。

5）進(jìn)入下一個(gè)綜掘循環(huán)。

5 機(jī)載超前支架特點(diǎn)

1）全液壓控制操作，機(jī)械化程度高，支護(hù)快捷，安全可靠。做到了無空頂作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全。

2）實(shí)現(xiàn)了綜掘機(jī)與臨時(shí)支護(hù)有機(jī)結(jié)合，增加綜掘機(jī)的綜合功能，縮短了支護(hù)時(shí)間，由人工支設(shè)前探梁支護(hù)6人30min完成的工作量，用機(jī)載支護(hù)只需要70s，大大節(jié)省了支護(hù)時(shí)間，減少了現(xiàn)場(chǎng)操作人員數(shù)量，提高了巷道掘進(jìn)效率。

3）綜掘機(jī)作業(yè)時(shí)將臨時(shí)支護(hù)折疊收縮至掘進(jìn)機(jī)載截割蓋板上面，最大程度縮小外限尺寸，不干擾綜掘機(jī)截割、裝載作業(yè)及司機(jī)的操作視線。

4）采用油缸對(duì)頂板施加一定的初撐力，達(dá)到主動(dòng)受力、主動(dòng)支撐，使頂板處于安全支護(hù)狀態(tài)。

5）綜掘機(jī)與支護(hù)工作互鎖，確保整機(jī)的操作安全性。

6）采用整體頂架設(shè)計(jì)與頂板面接觸，支護(hù)面積大，能有效地對(duì)空頂區(qū)進(jìn)行支護(hù)。

7）前支撐部位屬伸縮式、兩側(cè)支撐部位屬折疊式，防止切割巷道時(shí)支護(hù)碰頂板碰側(cè)幫，伸出時(shí)保證支護(hù)裝置可達(dá)到一定的支護(hù)高度及支護(hù)面積；縮回時(shí)減小了體積。

8）結(jié)構(gòu)件采用高強(qiáng)材料，強(qiáng)度高、承受力大、體積小、使用壽命長(zhǎng)，裝卸、維修、維護(hù)方便。

9）機(jī)載臨時(shí)支護(hù)工具有前后左右伸縮折疊、支撐面積調(diào)整、高低調(diào)整、可調(diào)傾斜角度功能，支護(hù)時(shí)可以適應(yīng)各種巷道。

6 注意事項(xiàng)

1）巷道掘進(jìn)達(dá)到施工、驗(yàn)收規(guī)范要求后，才能操作機(jī)載前探支架。

2）前探支架使用前，必須仔細(xì)檢查支護(hù)各關(guān)節(jié)管路是否正常，以保證正確安全使用。

3）注意保持油缸油位，油溫不要超過70℃，定期清理油箱和過濾器。

4）不得隨意拆卸液壓件，嚴(yán)防臟物進(jìn)入管路，污染液壓油和液壓元件。拆卸維修時(shí)，一定注意將拆下的油管接頭、液壓件用布包扎好，以免煤塵進(jìn)入。

5）永久（錨網(wǎng)）支護(hù)完成后，所有人員撤到安全警示標(biāo)牌5m以后，才能收回前探支架。在使用支架裝置時(shí)，絕對(duì)不能動(dòng)作掘進(jìn)機(jī)，否則會(huì)造成嚴(yán)重人員傷亡事故。如需進(jìn)行工作時(shí)，應(yīng)提前把支護(hù)裝置收回，掘進(jìn)機(jī)才能操作。

6）支護(hù)高度不夠時(shí)，應(yīng)先落下支架裝置，再抬高炮頭，并在炮頭下墊入枕木，然后再升高支架裝置。嚴(yán)禁在支架裝置打開狀態(tài)下抬高炮頭，否則將嚴(yán)重?fù)p壞支架裝置。

7）支護(hù)頂架貼緊巷道頂面后，嚴(yán)禁再操作折疊油缸推動(dòng)頂架前后推動(dòng)。

7 工程應(yīng)用

2011年8月至2012年2月，在內(nèi)蒙古同煤鄂爾多斯礦業(yè)色連一號(hào)井施工一水平北輔運(yùn)大巷，該巷道為半煤巖巷，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2364m，巷道掘?qū)挒?.7m、掘高4.55m，采用錨網(wǎng)加鋼筋梯子梁加錨索噴砼聯(lián)合支護(hù)，采用EBZ－160型掘進(jìn)機(jī)，安裝使用機(jī)載前探支架后，月進(jìn)度由原來平均不到280m增加到月平均365m，最高達(dá)到427m，且未發(fā)生頂板事故，質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良。

8 結(jié)語

利用綜掘機(jī)液壓系統(tǒng)，采用綜掘機(jī)機(jī)載臨時(shí)支架裝置，既縮短了空頂時(shí)間，又減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，變被動(dòng)支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，做到了完全無空頂作業(yè)，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全生產(chǎn)。該裝置操作簡(jiǎn)便、施工安全、可靠，提高了對(duì)頂板的預(yù)應(yīng)力支撐作用，避免了空頂作業(yè)，縮短了掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)時(shí)間，加快了循環(huán)作業(yè)。機(jī)載臨時(shí)支架裝置運(yùn)用以來，綜掘工作面未發(fā)生過頂板安全事故，且掘進(jìn)單進(jìn)水平、掘進(jìn)功效等主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)均得到大幅度提高，保證了安全，提高了工效，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。