馮俊杰

（山西寧武榆樹坡煤業(yè)有限公司，山西 寧武 036700）

1 概 況

目前，陽煤集團(tuán)煤礦綜掘巷道的支護(hù)多采用人工扶錨索鉆，鉆機(jī)進(jìn)行鉆眼，人工打注錨索錨桿的支護(hù)作業(yè)方式。這種支護(hù)方式的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員、鉆機(jī)設(shè)備配備多，綜掘工作面噪音大，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高。與此同時(shí)風(fēng)鉆鉆機(jī)的不穩(wěn)定性，造成了支護(hù)期間的作業(yè)安全系數(shù)低，容易出現(xiàn)人身事故。而且這種作業(yè)方式的掘進(jìn)效率一般為240～300m/月，掘進(jìn)效率低，無法適應(yīng)當(dāng)前高效煤礦生產(chǎn)的要求。針對(duì)上述問題設(shè)計(jì)了一種巷道綜掘快速支護(hù)鉆架平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)巷道的快速及時(shí)安全高效的支護(hù)，該平臺(tái)減少工作面作業(yè)人員數(shù)量，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作面作業(yè)的安全系數(shù)，提高綜掘工作面的工作效率[1]，實(shí)現(xiàn)綜掘工作面的機(jī)械自動(dòng)化。在巷道掘進(jìn)過程中，由于煤礦進(jìn)行狹小的工作空間，很難實(shí)現(xiàn)支護(hù)與掘進(jìn)的同時(shí)作業(yè)，這是限制掘進(jìn)速度的主要原因。即使現(xiàn)在使用比較簡(jiǎn)便的巷道錨桿支護(hù)時(shí)，也由于在巷道鉆眼作業(yè)時(shí)速度慢，難以有效的提高掘進(jìn)速度。基于這兩方面的問題，工程部在大量實(shí)踐總結(jié)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了適于煤礦巷道的鉆架平臺(tái)。該平臺(tái)可以鉆機(jī)有效的結(jié)合，能自由升降，方便了巷道支護(hù)的作用。本文介紹了該鉆架平臺(tái)的結(jié)構(gòu)以及工作原理，并介紹了初步應(yīng)用情況。

2 鉆架平臺(tái)結(jié)構(gòu)

快速支護(hù)鉆架平臺(tái)由鉆架、頂部鉆機(jī)與幫部鉆機(jī)、頂部與幫部升降連桿機(jī)構(gòu)、平臺(tái)液壓自移移動(dòng)機(jī)構(gòu)、乳化液泵站及泵箱、油壓泵站及泵箱、操作開關(guān)、各種操作閥組共同組成?？焖僦ёo(hù)鉆架平臺(tái)長(zhǎng)為4500mm,高為1300mm，寬為3700mm。通過快速支護(hù)鉆架平臺(tái)上布置的鉆機(jī)移動(dòng)軌道，軌道上的布置兩部電動(dòng)油壓鉆機(jī)，鉆機(jī)配套安裝爬行軌道可以輕松的實(shí)現(xiàn)上下升降，這有利于鉆機(jī)的快速推進(jìn)以及不同高度巷道的快速實(shí)現(xiàn)支護(hù)?？焖僦ёo(hù)鉆架平臺(tái)的兩部頂部鉆機(jī)在鉆架軌道上的左右移動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)巷道的頂板全斷面的支護(hù)，同時(shí)快速支護(hù)鉆架平臺(tái)的兩部鉆機(jī)與水平方向可在30以內(nèi)的度角進(jìn)行自由的擺動(dòng)?？焖僦ёo(hù)鉆架平臺(tái)的鉆機(jī)通過連桿機(jī)構(gòu)固定在鉆架軌道上，幫錨桿鉆機(jī)是通過快速支護(hù)鉆架平臺(tái)的底部?jī)?nèi)的連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)及對(duì)掘進(jìn)巷道的幫部鉆眼[2-3]?？焖僦ёo(hù)鉆架平臺(tái)的底部是皮帶輸送機(jī)，其主要作用是將掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的巖石及巖塊運(yùn)輸出去，實(shí)現(xiàn)了巷道的支護(hù)和掘進(jìn)的同時(shí)作業(yè)。通過鉆架平臺(tái)和掘進(jìn)機(jī)的協(xié)同作用，掘進(jìn)的效率有了大幅度的提高。

快速支護(hù)鉆架平臺(tái)的頂部與幫部鉆機(jī)均選用鉆速為300r/min，額定壓力為16MPa，推進(jìn)行程為980mm，額定轉(zhuǎn)矩為200N.m，沖洗水壓力為1.5～2.0MPa,鉆孔深度為 2200mm，適應(yīng)釬具為B19-22。機(jī)高為1950mm，機(jī)重為50kg，適用于煤巖硬度不大于f7的巷道的鉆進(jìn)。

從整體上來看，設(shè)計(jì)的快速支護(hù)鉆錨平臺(tái)可以分為分前、后兩排鉆機(jī)，前排鉆機(jī)主要工作是打注頂板錨桿、錨索孔，如圖1示間距，前排兩臺(tái)鉆機(jī)需要兩名工人同時(shí)操作，在工作時(shí)，A鉆機(jī)主要是負(fù)責(zé)打注（5、6、7）號(hào)錨桿，B鉆機(jī)主要是負(fù)責(zé)打注（8、9、10）號(hào)錨桿。

圖1 快速支護(hù)鉆架平臺(tái)的前排鉆機(jī)

設(shè)計(jì)的快速支護(hù)鉆錨平臺(tái)的后排鉆機(jī)主要工作是打注幫錨桿、錨索孔，如圖2所示間距。后排兩臺(tái)鉆機(jī)需要由兩名工人同時(shí)進(jìn)行操作，C鉆機(jī)主要負(fù)責(zé)打注（2、3、4）號(hào)錨桿，D 鉆機(jī)主要負(fù)責(zé)打注（11、12、13）號(hào)錨桿。

圖2 快速支護(hù)鉆架平臺(tái)的后排鉆機(jī)

與過去的支護(hù)方式相比，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員數(shù)量、工作面的噪聲以及工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。相比于過去的手持式風(fēng)鉆鉆機(jī)，采用的油式鉆機(jī)功率較大，且鉆機(jī)是固定在鉆架平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)了鉆眼的機(jī)械化。采用鉆架平臺(tái)進(jìn)行支護(hù)鉆眼作業(yè)后，降低了采用風(fēng)鉆鉆機(jī)鉆眼時(shí)鉆機(jī)不穩(wěn)定出現(xiàn)事故的可能性，很好的保證了作業(yè)的安全性，這對(duì)于煤礦井下的安全生產(chǎn)可以說是一項(xiàng)重大的改進(jìn)。工人在平臺(tái)上工作，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，降低了整個(gè)過程的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且作業(yè)人員的數(shù)量大大降低。整個(gè)平臺(tái)在使用起來非常方便，具有良好的可移動(dòng)性，對(duì)于煤礦井下巷道支護(hù)作業(yè)的優(yōu)勢(shì)十分明顯。此外，整個(gè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，具有良好的可拆卸性，在掘進(jìn)完成后可以很方便的進(jìn)行巷道運(yùn)輸。

3 快速支護(hù)鉆架平臺(tái)的工作原理

在進(jìn)行煤礦巷道的掘進(jìn)時(shí)，快速支護(hù)鉆架平臺(tái)通常布置在綜掘機(jī)后30～50m遠(yuǎn)的位置。隨著綜掘機(jī)的截割而快速支護(hù)鉆架平臺(tái)移動(dòng)，快速支護(hù)鉆架平臺(tái)跟在掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)液壓支架后移動(dòng)，快速支護(hù)鉆架平臺(tái)采用液壓自移式移動(dòng)，在作業(yè)完成后，平臺(tái)的移動(dòng)非常方便。鉆架的移動(dòng)最大步距為1000mm，移動(dòng)一次能對(duì)掘進(jìn)的巷道進(jìn)行一次全斷面支護(hù)。在進(jìn)行巷道的錨桿支護(hù)時(shí)，錨桿支護(hù)間排距為900mm。當(dāng)綜掘機(jī)截割一個(gè)循環(huán)完成后，移動(dòng)臨時(shí)支護(hù)液壓支架一個(gè)排距，快速支護(hù)鉆架平臺(tái)跟著自移一個(gè)排距后穩(wěn)定好，操作人員站在快速支護(hù)平臺(tái)上操作液壓操控閥實(shí)現(xiàn)對(duì)頂部與幫部鉆機(jī)的操控，開始鉆眼，注錨索。每名工人操控1臺(tái)鉆機(jī)，由于采用的是配套的油壓鉆機(jī)，鉆機(jī)的鉆速快，額定壓力大、扭力矩大，能實(shí)現(xiàn)5min一個(gè)鉆孔，兩部鉆機(jī)六個(gè)鉆孔15～20min之內(nèi)施工完畢，加上注錨索、錨桿的時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定30min內(nèi)能完成一個(gè)循環(huán)的支護(hù)?？焖僦ёo(hù)鉆機(jī)平臺(tái)在作業(yè)的同時(shí)綜掘機(jī)同時(shí)進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的截割。

在快速支護(hù)鉆架平臺(tái)上只需一人操作一部鉆機(jī)，同時(shí)開鉆，同時(shí)完成一個(gè)支護(hù)循環(huán)，因此快速支護(hù)鉆架平臺(tái)上配備2～4個(gè)工人作業(yè)就能完成支護(hù)作業(yè)。原支護(hù)方式一部風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)就要配備2～3人。

快速支護(hù)鉆架平臺(tái)上布置一臺(tái)BRW80/35乳化液泵一臺(tái)RX640泵箱供鉆架平臺(tái)液壓自移式移動(dòng)、升降以及、鉆機(jī)的角度擺動(dòng)；配備一臺(tái)電動(dòng)油壓泵是鉆機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及上下升降的動(dòng)力源；還有操作開關(guān)?？焖僦ёo(hù)鉆架平臺(tái)移動(dòng)通過乳化液泵站壓力供給快速支護(hù)鉆架平臺(tái)固定的多個(gè)伸縮千斤來完成。

4 鉆架的應(yīng)用意義

液壓移動(dòng)鉆架平臺(tái)配合掘進(jìn)過程中的臨時(shí)支護(hù)裝置有效地提高了巷道的支護(hù)速度，促進(jìn)了巷道掘進(jìn)效率，對(duì)證礦井的銜接具十分重要的意義。隨著煤礦綜采技術(shù)的發(fā)展，推進(jìn)速度越來越快，這對(duì)于煤礦的掘進(jìn)產(chǎn)生了重大影響。由于煤礦巷道的掘進(jìn)設(shè)計(jì)到掘進(jìn)和支護(hù)兩個(gè)過程，兩個(gè)過程協(xié)調(diào)不好，掘進(jìn)的速度會(huì)非常慢，這很容易導(dǎo)致采掘緊張問題。當(dāng)發(fā)生采掘緊張問題時(shí)，勢(shì)必會(huì)影響到工作面的高效的生產(chǎn)。同時(shí)液壓移動(dòng)鉆架在井下投入使用是實(shí)現(xiàn)快速支護(hù)、巷道斷面的一次成形，實(shí)現(xiàn)礦井建設(shè)高效高進(jìn)的必要保證，與此同時(shí)也是建設(shè)高效、綠色、環(huán)保、無染礦井的一個(gè)革命性的突破。這對(duì)于礦井的減員增效與推進(jìn)礦井現(xiàn)代化具有很重要的意義。2018年在2號(hào)煤總回風(fēng)巷的工作面，采用掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)與鉆架平臺(tái)組成快速掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，截止到2018年11月實(shí)現(xiàn)了月進(jìn)500m速度，這是煤礦綜掘工作面掘進(jìn)最好水平。