煤矿巷道快速掘进中支护工艺研究.pdf

万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 Key words temporary support; Roadway excavation; Excavationtechnology; Support technology; Coal mining ThesisApplication Research 万方数据 目 录 I 目 录 1 绪 论.......................................................................................................................................1 1.1 选题的背景...................................................................................................................1 1.2 国内外的研究动态及发展趋势...................................................................................2 1.2.1 国外井巷掘进及支护技术研究现状.................................................................2 1.2.2 国内井巷掘进技术研究现状.............................................................................3 1.2.3 国内井巷支护技术研究现状.............................................................................6 1.3 论文研究的价值和意义...............................................................................................9 1.4 研究内容.......................................................................................................................9 2 掘进工艺与支护原理研究...................................................................................................10 2.1 现有掘进工艺的简介.................................................................................................10 2.2 煤矿巷道的支护原理及应用.....................................................................................11 2.3 不同巷道断面、煤层地质变化对于锚杆支护的影响.............................................13 2.4 煤矿巷道支护设备对于掘进工艺的要求.................................................................14 2.5 本章小结.....................................................................................................................14 3 掘进工艺对支护设备的整体要求及受力分析...................................................................15 3.1 适应现有掘进工艺支护设备的整体结构说明.........................................................15 3.2 适应现有掘进工艺支护设备主要特点.....................................................................17 3.3 适应现有掘进工艺支护设备工作过程.....................................................................18 3.4 适应现有掘进工艺支护设备承载原理.....................................................................19 3.5 适应现有掘进工艺支护设备基本参数确定方法.....................................................20 3.5.1 支护强度...........................................................................................................20 3.5.2 立柱技术参数...................................................................................................21 3.5.3 立柱初撑力与泵站额定工作压力....................................................................21 3.5.4 立柱工作阻力确定...........................................................................................21 3.6 适应现有掘进工艺支护设备受力分析.....................................................................22 3.6.1 巷道支护顶板的力学模型建立与分析...........................................................22 3.6.2 基于薄板理论的顶板静力学模型...................................................................23 3.6.3 基于厚板理论的顶板静力学模型...............................................................24 3.6.4 基于薄板理论的顶板动力学模型...................................................................25 3.6.5 基于厚板理论的顶板动力学模型...................................................................27 3.6.6 平面杆系下新型支护设备的结构力学分析...................................................28 3.7 适应现有掘进工艺支护设备常规力学结构强度计算.............................................30 万方数据 目录 II 3.8 本章小结.....................................................................................................................33 4 掘进工艺对支护设备零部件结构设计要求.......................................................................34 4.1 说明.............................................................................................................................34 4.2 适应现有掘进工艺支护设备承载结构件结构设计要求.........................................35 4.2.1 顶梁结构设计要求...........................................................................................35 4.2.2 底座结构设计要求...........................................................................................35 4.2.3 前探梁结构设计要求.......................................................................................36 4.2.4 侧护装置结构设计要求...................................................................................36 4.2.5 护帮装置结构设计要求...................................................................................37 4.2.6 防倒装置结构设计要求...................................................................................38 4.2.7 网的选择...........................................................................................................38 4.3 适应现有掘进工艺支护设备配套永久支护系统要求.............................................38 4.4 液压油缸选型要求.....................................................................................................39 4.4.1 立柱设计要求...................................................................................................39 4.4.2 液压千斤顶设计要求.......................................................................................40 5 基于 CAXA 与 Soliderworks 支护设备设计......................................................................41 5.1 适应现有掘进工艺支护设备整体结构及零部件的模型建立.................................41 5.2 适应现有掘进工艺支护设备的虚拟装配.................................................................43 5.3 适应现有掘进支护工艺支护设备主要受力部件的数值模拟分析.........................45 5.4 本章小结.....................................................................................................................50 6 结论与展望...........................................................................................................................51 6.1 主要结论......................................................................................................................51 6.2 展望..............................................................................................................................52 致谢.......................................................................................................................................53 参考文献...................................................................................................................................54 附录.......................................................................................................................................57 万方数据 1 绪论 1 1 绪 论 1.1 选题的背景 随着社会的不断进步，国家对资源的需求也越来越高。由于我国具有丰富的煤炭资 源，煤炭开采在我国的发展水平一直在提高。对于当下的煤矿开采行业来说，所采用的 开采形式一般是井工开采。但是，煤矿业的开采水平在不断进步，对于开采量和开采面 积一直在扩大，因此对于作业场所的要求也在不断提高。目前，煤矿企业为了提高开采 效率，要求推行持续作业的工作模式。在这种模式下，如果要保证不间断地进行开采， 那么就要在作业的同时做好下一工时的预备措施。这种工作模式就需要提前进行巷道的 掘进准备，即在一定时间内，开采出相应数量的工作面和采区，以保证满足计划产量的 需要；当上一阶段的工作结束之前，必须完成下一阶段的预备工作，这样才能够保证持 续作业顺利进行。因此，只有对煤矿开采以及巷道掘进进行比较完善的设计，才能够保 证持续作业顺利进行，不断推进煤矿开采的效率。对于煤矿巷道的开采，需要保证掘进 支护工艺有利于开采工作的进行， 不能够出现煤矿巷道掘进支护工艺同工作方式不匹配 的情况，从而对实际工作效率产生一定的影响。 对于我国煤矿作业情况来说，作业地形比较复杂，巷道周围情况比较多变，因此对 于巷道的开采以及支护的设置难度比较高。对于目前的采矿业来说，巷道的快速掘进以 及快速支护成为了提升作业安全和效率的重要方式[1]。 要想提高作业水平以及安全作业， 就要对支护过程进行研究规划，保证作业的效率和安全。所以目前虽然支护过程在不断 进步，但是在实际过程中所遇到的问题非常多。我国的地形条件十分地复杂，矿井周围 的地形条件又十分多变，矿道顶部结构不完整，因此在作业中一般使用永久支护方式。 所谓永久支护，就是利用多种材料以及结构如锚杆、网、梁结构等等进行支护[2]。目前 对于我国采矿业来说，使用的一般是风动单体式的锚杆钻机，这种设备的工作周期比较 长，工作效率比较差，所以导致开采的进展比较缓慢。另外，由于煤矿作业不注重临时 支护项目的开展，因此安全事故频发。据有关数据显示，顶板事故在矿业开采事故中的 比重约八成，另外，掘进过程中的事故引起的人员死亡占顶板事故人员死亡的二成[3]。 因此，对于煤矿生产来说，当务之急是要加强对于巷道掘进中的支护工作的重视。 针对于煤矿掘进的具体研究，总结出了近些年一些影响煤矿开采的主要原因，即永 久支护的工作效率低，周期长，影响了掘进工作的进行[4]。另外，采掘安全性的保证可 以通过对临时支护进行改善来完成 [5]。 研究设计出一种全新的能够将永久支护与临时支 护相结合的支护设备，以期能够改进支护工艺，提高煤矿生产效率势在必行。 万方数据 西安科技大学全日制工程硕士学位论文 2 1.2 国内外的研究动态及发展趋势 1.2.1 国外井巷掘进及支护技术研究现状 煤矿开采工作效率的提高，欧美国家已经在早些年进行了比较详细的研究。为了达 到日产量上万吨的掘进项目，设计出了一套比较完善的一体化工作设备，不仅能够提升 掘进的效率，还能够保证永久支护的效果，这套装置一般被称为掘锚联合机组装备。目 前，这种装置在欧洲、澳洲等一些发达国家已经大面积推广，并且成效显著，在开采面 积较大的掘进项目中，每月掘进能够达到 15002000m[6-7]。这种设备在国外已经推广 有多年， 对于所存在问题也进行了比较完善的改进， 在澳洲具有 80以上的覆盖率 [8-15]。 对于欧美等地区而言，所采用的掘进方式主要有三种 （1）悬臂式掘进机单体锚杆钻机掘进 这种系统比较多地被欧洲、澳洲国家所推广应用。这种装置的开发时间比较久，在 市场上的应用面比较广， 但是存在掘进和支护只能单独运行， 无法保证工作效率等缺陷。 因此目前也需要升级改造。 （2）连续采煤机组锚杆钻机掘进 上世纪八十年代之后，这种装置在美国采矿业大面积推广。这种装置一方面能够实 现多巷道的交叉工作，还能够通过不间断的运煤体系推动大面积的迅速开道。这种系统 大大推动了美国采矿业生产效率的进步。 （3）掘锚联合机组掘进 对于国外采矿业来说， 由于地形条件良好， 巷道顶板的稳固性比较强， 巷道面积大， 因此采用掘锚联合机组能够实现比较好的作业保障。这种系统的运用，所采用的支护方 式不包括临时支护，但是在采用永久支护之后，通过使用距离长、强度大、力度好的锚 杆，可以达到比较好的支护效果。国外的这种体系设计的前提是采矿地形条件、顶板条 件都比较好，不会发生比较大的地质影响，因此能够使用这种方式保证作业安全。一般 来说，作业人员的头顶会进行顶接板铺设。在欧美等发达国家，这些系统的应用时间比 较长，具有良好的实用性。而其他国家矿业生产以及支护水平的进步，也不断设计出了 具有本国特色的掘锚机组装置[16]，具体情况见表 1.1。 万方数据 1 绪论 3 表表 1.1 国外国外掘锚掘锚采煤采煤机组的机组的性能简介性能简介 由于国外的煤层地质条件普遍较好，所以在开采的过程中临时支护以及永久支护方 面较为单一。一般只使用永久支护方式，通过使用距离长、强度大、力度好的锚杆，可 以达到比较好的支护效果。因顶板条件好，所以不易发生较大的顶板沉降和变形。 1.2.2 国内井巷掘进技术研究现状 采矿作业安全性的需要，对巷道的设计提出了新的要求。因此对于巷道的要求从数 目转变成了对巷道进行优化设计，巷道的设计需要依据更高的原则。同时，煤巷锚杆、 锚喷和锚杆网支护技术的研究与完善，更有利于煤巷的大量开掘，为使用机械化、自动 国 家美国德国奥地利英国 公司久益保拉特阿尔卑尼安德森安德森 机型12CM20E20ABM20KBIIRH45 截割形式可伸缩横滚筒可伸缩横滚筒可伸缩横滚筒 可伸缩横滚筒纵轴式 截割宽度/m4.2-4.844.4-4.94.2-5.0可摆动 截割高度/m1.9-3.92.5-3.52.0-3.51.6-3.22.2-4.25 截割功率/kw2x115.52x1402503x100150、 200 装煤形式刮板机蟹爪四星轮蟹爪蟹爪 行走动力直流电机液压液压液压液压 主泵功率/kw90902x100150 总功率 /kw437400522500400 顶板锚杆机/台44442 巷帮锚杆机/台22合用 掘支空顶距/m0.81.211.40.75 万方数据 西安科技大学全日制工程硕士学位论文 4 化程度更高的采掘设备奠定了基础。设备的安全性很高，也能有比较快的速度，并且提 升了机械化水平，因此大大提升了采矿面积，单产量能够达到 59Mt/a，同时对于巷道 的开掘长度也有了很大的提升，超过了三千米。因此对于掘进的效率有了更高的要求。 在目前的掘进工作中，需要对掘进的速度进行提升，并且要提升安全水平。采用这种方 式，不仅能够提高长距离的工作面的掘进效率，并且也不干扰下一轮的开采，所以这种 技术的应用面比较广，提升了安全开采的水平[17]。 在当前，对于巷道自动掘进的技术设计，主要有两个方向一种是综合掘进，另一 种是开采掘进。这两种分别使用的装置是综合掘进装置和不间断性采煤机。综合掘进装 置中，主要有 S100，AM50 代表设备另外应用比较多的还有 EBJ-160 ，ELMB55 等。 上世纪末，我国对不间断性采煤机进行了相关引进，在一些矿区进行了应用，取得了一 些成效。但是在煤矿、煤巷以及半煤岩巷道的掘进上，效率仍然不是很高，这种现象主 要有以下几个原因其一，矿区的管理制度和管理水平有比较大的不同，另外矿区环境 也相差较大。其二，巷道的支护工作同掘进设备存在不匹配的现象。 我国对采掘设置的自主设计工作是从上世纪六十年代开始的。早期阶段，对于设备 的设计主要是小功率的小型采掘设备，一切工作都是比较初期的，处于不断寻找方法的 阶段。进入八十年代，对于采掘设备的设计考虑了自动化需要，对国外的先进设备进行 了引进，主要有 AM50 型、S-100 型悬臂式采掘设备等，另外，对于煤层掘进以及采矿 掘进的综合装置也有相应的研究，已经生产出了二十多种设备。这些自主设计的设备， 对于我国采矿设备自动化有了非常大的推动[17]。 针对我国采矿业的现状，对于设备的自动化设置中，比较多的是采用掘锚一体化组 件，这种组件主要是由悬臂式掘进机和单体锚杆钻机组成。这种方式具有一定的缺点， 即掘进机需要持续地进出撤退， 开机率不是很高。 另外， 这种设备需要的人力也比较高， 对于采掘的工作速度不是很高，单独工作的效率也比较低。另外，在我国许多采矿地区 所使用的仍然是悬臂式掘进机。掘锚一体化的生产设备推广面积比较小，但是也在不断 推广当中，取得了非常显著的技术经济效益[18-20]。 近些年，我国对于采矿技术的研究比较多，采掘的效率也在逐步提升，对于回采技 术的需求在逐步上升，回采的主要问题是要解决巷道的设计，才能够提升采矿的速度和 效率。近些年来，多数矿业企业都对于自主设计进行了大力推进，但是对于回采技术的 发展依然比较落后，开采的效率一直止步不前。所以对于目前矿业生产来说，最重要的 是要提升综合掘进的水平。如果能够提升掘进的速度，那么就能够提升采矿量，还能够 提升生产的效率。目前我国对于现代化采矿设备以及技术的发展投入了比较大的精[21]。 目前国内煤矿巷道常用掘进方法有 （1）悬臂掘进机与单体锚杆钻机共同施工 对于规模比较大的矿区来说，上世纪已经引进了比较多的自动化采掘设备，对掘进 万方数据 1 绪论 5 技术进行了比较多的研究，不断推动了我国自主设计矿产技术设备的发挥暂，经过了技 术攻克以及应用推广之后， 已经在市场中得到了比较大的应用， 占据了比较大的市场[21]。 我国自主设计的掘进设备主要分为两种一是悬臂式掘进机和独立锚杆钻机的结合，二 是悬臂式掘进机机载锚杆机，这种设备的市场比较广。我国设备的设计水平，虽然起步 比较晚，但是也迅速达到了国际水平，甚至比国外的发展更为快速。最为典型的便是悬 臂式掘进设备的发展， 在技术成熟之后迅速在全国矿区中推进， 大大提升了采矿的效率。 但是这种设备也存在一定的缺点，不能够进行准确的定位，不能够通过计算机对截割工 作进行控制， 数字化发展并不高。 因此， 这种设备一般会再不间断采掘的单向巷道运用。 另外， 这种设备不能够同时进行支护作业， 因此综合效率不是很高。 对于单向巷道来说， 必须要采取单体锚杆支护， 因此如果采掘不能够同时进行， 就会大大降低了生产的效率。 （2）连续采煤掘进工艺 连续采煤机是一种新型的掘进设备，能够在面积较大的工作面进行。另外，这种设 备还具有占地面积小、操作灵活、工作速度快等优点。在工作中，一般可以使用蓄电池 运输设备、锚杆钻机以及皮带传输设置等进行共同作业，能够进行两个巷道或者多个巷 道同时掘进。一般使用锚杆钻机进行支护[22]。这种双向或者多向的采掘，能够在地质条 件比较好的矿区推广，对于工作面的要求是矩形、具有比较大的空间。因此，这种作业 线在我国的神东、万利等地区进行了主要的推广，取得了比较好的效果。这种设备可以 对长距离回采巷道进行作业，虽然无法连同支护项目，但是在多巷道掘进中仍然有比较 高的效率。这种装置的主要运行流程是连续采煤机首先进行开路，掘进出巷道，之后 通过连接巷道进行转移作业，这样能够实现连续作业，其工作效率就有了明显的提升， 加快了开采的速度。但是这种设备在我国的推广面并不广，主要由于以下几个方面的限 制其一，对矿区的地形地质条件要求比较高，顶部有比较大的空间。其二，无法在单 向的巷道中作业，对巷道的要求必须是多条的，才能够提升效率。因此这种作业线在我 国地质条件比较好的矿区进行了推广，比如如神东、晋城、鲁能等矿区等，在工作面较 大、短距离的作业中取得了比较好的效果。 ；例如，神化矿区利用这种设备，达到了巷 道年进尺 22324m 的作业水平[23]。 （3）掘锚联合机组掘进 掘锚联合机组是一种对连续采煤机进行进一步升级改造的新型生产设备。这种设备 比较综合化，能够将采掘、运输、支护等工作协调作业，能够提升采掘的效率，并且保 证一定的安全。掘锚机有一些配备的辅助设备，如行走补给破碎转载机、桥式胶带转载 机，还有可伸缩带式输送机[24-27]。这种作业线能够将采掘和支护进行结合，进行统一的 作业。在实际工作中，这种机组不仅能够进行切割、装运，还能够进行锚杆的装置，进 行及时的支护。这种装置不仅能够具有动力单一、操作灵活、工作效率高等特点，还能 够保证不间断的作业、及时支护作业，展现了当代采矿技术的最先进技术，是未来采矿 万方数据 西安科技大学全日制工程硕士学位论文 6 技术发展的大方向。这种装置首先在神东、兖州等进行了应用，取得了比较好的效果 [28-33]。这种方式能够突破连续采煤机的局限，对地质条件的适应性更强，适用范围非常 广，对于顶板环境复杂的条件也能够完成作业。掘锚一体化代表了当今采矿技术的最先 进发展，在我国要大力推动其发展[34-37]。目前，我国引进了一些比较先进的掘锚一体化 设备，主要有 ABM20 型和 12CM15-15DDVG 型。但是，这种设备对于复杂的地形能够 比较好的适应，对地形还是有一定要求的。尤其是对于我国复杂多变的地理条件来说， 如何改进掘锚机组在我国的适用性，是当前掘锚机推广中需要解决的关键技术问题。对 现今设备进行引进之后，要根据矿区作业的基本条件进行一定的改进，才能够推动掘锚 机的大范围应用。 目前， 我国对 MB670 型掘进设备进行了引进， 并实现了适应性推广[38]。 这种设备突破了连续采煤机的缺点，能够实现掘锚一体化作业。这种设备在工作室，其 切割工作和装运工作是单独运行的，互不影响，因此能够提高操作的效率，而且方便了 作业。这种装置的主要作业流程如下底盘是固定的，在不同油缸的作用下进行掘进、 采割，同时，锚杆支护工作也同时进行。随后，主机架进行移动，再进行重复作业。目 前我国规模比较大的矿区已经大范围推广这种设备。 对于国外矿区来说，其地理条件比较好，就能够推广一些比较小型的掘锚一体化机 组，实现比较高的采掘效率。 1.2.3 国内井巷支护技术研究现状 对于综合掘进作业来说，我国自主设计方面已经有了一些成果，但是其发展水平仍 然比较局限，在实用度上有比较大的缺陷。研究机构针对我国采矿业的现状，结合国际 现今的机械设计，对掘锚一体化的设计进行了大量的研究，设计出了多种形式的临时支 护作业体系。这些临时支护项目也有了一定的效果。我国自主设计的临时支护装置，在 适用范围上分为炮掘支护设备、综掘支护设备；在结构上分为前探梁临时支护、自移式 巷道支护设备，还有架棚机等等；在前进方式上分为人工以及自动等。对于我国当前矿 业现状来说， 我国矿业机构主要使用的是窜管前探梁和单体液压支柱配合金属铰接顶梁 两种方式。前者是一种被动支护，其力学强度低，保护范围小，效率不高，安全系数不 高，因此在实际作业中容易引发安全事故[39]；后者也是一种被动支护，在我国的适用范 围比较大，但是也有许多技术上的缺陷[40]，比如安全系数低、工作速率低、费用高等等 缺陷，限制了作业的效率，而且易引起安全事故。 目前，我国对于临时支护设备有了比较大的重视，主要的研究方向有 （1）机载临时支护设备 这种临时支护设备的主要优点是能够实现掘锚一体化，操作灵活，对环境要求不 高，能够比较方便地对现有设备进行升级完成支护设施。一般来说，这种加装设置能够 有效地满足综掘作业中对临时支护的需求， 费用比较低， 但是支护效果是有一定保障的， 万方数据 1 绪论 7 对作业的影响不是很大。 这种支护方式主要安装在采掘设备的中部， 由以下几部分组成 顶梁结构、连接装置、油缸装置、翼架设备、插装式双向锁，还有高压输油管路、分流 集流阀、两位三通阀和溢流阀、高压过滤器等等。安装之后，按照如下流程进行工作 掘进机进行切割作业→切割结构伸出→支护顶梁结构伸出→临时支护网结构的铺设→ 顶梁结构伸出到顶板→进行闭锁工作、中断运行→锚杆钻机进行工作。这种设备的液压 系统运行原理主要是运行时，利用掘进机的油缸进行供油，利用二位三通阀，通过高 压输油管路经过过滤，这之后在输送到溢流阀，随后传输到操作阀，将其进行分流，闭 锁装置开启，输送到油缸中。随后，主架开始伸出，顶架逐渐打开升高，主架升高，到 达所需的位置停止[41]。 优点①对采掘设备的限制性不高，装配位置在中部靠前，改装比较简单，不复杂； ②进行顶板支护的时候能够有一定的支撑，能够提供初始源动力，可以对顶板实现比较 好的支护；③操作效率高，能够大大节约人工时间；经过井下运行，能够显著提升作业 效率。 缺点主要使用掘进机的液压泵进行动力提供，因此强度有局限；设备的组件比较 多，因此维修比较复杂。针对其动力提供方式，在实际操作中存在的问题比较多，可能 无法长时间稳定运行。 。 结论通过井下试验发现，机载临时支护设备具有操作灵活、工作面积达、适应性 强，安全性能高等优点，具有比较大的发展潜力。但是设备在动力提供、维修方面还存 在一定的缺陷，对于推广应用来说有一定的难度。 （2）前探梁支护 前探梁临时支护，是一种我国适用度比较高的临时支护方式。这种方式的优点是 组装程序不复杂、操作灵活。一般的结构是，由工字钢或者一定尺寸的圆管制造前探梁 结构，安装在顶梁的底部。在巷道掘进的过程中，随着推进不断地移动。在顶梁上有一 些方木结构进行接顶。这种支护方式中，前探梁的主要结构是四个吊环，和一根方木。 在开采过程中，吊环在切割作业前，就要吊在锚杆上，并且要注意留出一定空隙，以进 行后续的铺设加固。另外，还要铺设四根纵向的梁木，完成切割之后，移动吊环和梁体， 再进行支护网的铺设，利用木结构进行固定，对顶部进行支护。 前探梁临时支护方式目前在国内掘进工作面中使用较为广泛，其结构简单，制作方 便且成本低，能够应对掘进端头空顶作业，但也存在一些问题对顶板不能施加撑力， 接触面积小，耗费时间多，支护效果差，劳动强度大，还有待于改进和发展。 （3）多功能架棚机 对于我国来说，应用比较多的还有多功能架棚支护设备。这种设备中，多数使用 U 型钢、工字钢作为主体进行永久支护。但是也存在一定缺点，即其设置多采用撬杠、导 链等，安全系数比较低，安装比较复杂。如果巷道的工作面较大，那么使用的主体材料 万方数据 西安科技大学全日制工程硕士学位论文 8 也比较多，因此如果使用人工铺架就比较费时费力。使用多功能架棚机，就能有效地解 决这个问题。这种设备能够进行支护，同时也能够进行一些材料的运输，降低人工劳动 强度。典型的多功能架棚机一般由以下几个部分构成起重梁结构、牵引结构、架设部 件、动力供应等等。所采用的前进方式主要由沿轨道、油缸迈步等等。对于这种设备， 我国也有相关的研究。研制出的 DJ 型多功能架棚机，能够节约巷道的空间，操作全面 性比较高，而且在实际中有比较好的工作效率。这种设备的特点是，能够预留比较大的 空间进行作业，结合铺设支护设备和物料运输于一体，具有大的实用价值，上世纪八十 年代经过一段时间的使用，有比较好的效果。另外，还研制出了 YZ1 型多功能架棚 机， 这种设备主要沿轨道行走， 有一个作业平台， 也能够进行材料运输和支护设备铺设。 这种设备的特点是，利用工字钢作为悬吊，能够伸缩托梁架，并且棚紧贴围岩，力学强 度比较大。经过工业性试验，效果明显。一方面能够保证支护工作，另一方面也提升了 自动化水平[42]。 多功能架棚机的设计，对我国煤矿巷道道架棚铺设的水平以及安全性有了很大提 升。 特别是对于炮掘工作面的作业环境进行了改善。 但是这种设备的适用范围比较局限， 对于综掘作业面比较小的情况下并不适用。 （4）自移式巷道临时支护设备 这种设备主要是通过分组支护来完成工作，一般来说进行支护时会有两组作业组进 行循环工作。我国于 19 世纪 80 年代对这种模式进行了比较多的研究，并研制出了 HQZ900/25/31 型综掘工作面自移式巷道临时支护设备。这种设备的主要结构是多个单 体支护架构，每个单体是由横梁、立柱以及纵梁构成的。如果两个单体组合在一起，就 能够对一片区域进行支护。一般来说，会有六组两两连接的支护结构，在单体上依据巷 道宽度进行纵梁的安装，并且在推进时相互制成。这种设备的主要动力源是液压系统， 能够在运行时循环交替。当时，这种设备经历了两次井下作业，但是支护效果都并不理 想。因此虽然这种设备的支护思路从理论上是可行的，但是还存在一定的缺陷。 对于这种支护设备，为临时支护注入了新的动力，拥有一定的优势。其优点在于 安装方便，易于维修，并且效率比较高。另外能够对梁体进行调整，工作面比较多变， 范围比较大；通过液压装置进行移动，提升了自动化水平；不干扰采掘作业，能够实现 比较好的支护效果。实验过程中发现的缺陷主要有设备在前进空间比较小的时候难以 移动，缺少护帮结构，对巷道两侧的变形无法进行支护。 针对国内外的掘进支护现状比对，我国掘进效率还远远落后于开采效率的情况，研 究掘进过程中的临时支护问题并将研究成果应用于煤矿开采过程中，对于煤矿行业来说 意义深远。 万方数据 1 绪论 9 1.3 论文研究的价值和意义 依据我国煤矿安全规程相关规定，掘进机在移动过