单跨门式支架在综放工作面超前支护的应用.pdf

收稿日期２０２０􀆽 ０２􀆽 １７ 作者简介刘东明１９９１ － ꎬ男ꎬ山西怀仁人ꎬ助理工程师ꎬ从事煤矿机电技术管理工作ꎮ ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００５ －２７９８. ２０２０. ０７. ０２４ 单跨门式支架在综放工作面超前支护的应用 刘东明 大同煤矿集团 马道头煤业有限责任公司ꎬ山西 大同 ０３７１００ 摘 要为了提高综放工作面辅运巷超前支护强度ꎬ改善传统单体柱超前支护形式造成的行车通道不畅ꎬ 同时减少超前支护作业人员劳动强度ꎬ通过采用单跨门式支架来替代传统超前单体柱支护ꎬ现场应用后其 超前支护段支护质量显著提高ꎬ作业人员劳动强度得以降低ꎬ车辆可直达工作面尾端ꎬ取得了良好的技术 经济效果ꎮ 关键词门式支架ꎻ超前支护ꎻ综放工作面 中图分类号ＴＤ３５３ 文献标识码Ｂ 文章编号１００５􀆽 ２７９８２０２００７􀆽 ００６０􀆽 ０２ １ 工程背景 大同煤矿集团同忻矿综放工作面辅运巷传统的 超前支护采用单体支护配合“π”型钢梁进行支护ꎬ 为了满足支护强度要求ꎬ超前支护通常选用“一梁 四柱”或“一梁五柱” 支护形式ꎬ支护长度通常在 ５０ １００ ｍꎬ现场采用单体柱工作阻力不超 １８０ ｋＮꎬ 因此造成超前支护段支护密集、作业人员劳动强度 大、车辆及物料进出工作面不畅通的问题ꎮ 为此提 出采用单跨门式支架来代替传统超前单体支护ꎬ该 种支架具有支护强度高[１ －２]ꎬ单组支架工作阻力达 到 ２ １ ４１０ ｋＮꎻ支架搬运与升降自动化程度高ꎬ采 用专用防爆胶轮车进行搬运ꎬ作业人员劳动强度小ꎻ 支架结构简单ꎬ为“一梁两柱”型ꎬ巷道断面利用率 高ꎬ便于车辆与物料进出工作面ꎮ 本文以同忻矿 ８３１０ 综放工作面辅运巷为对象进行试验ꎬ该巷道为 矩形断面ꎬ巷道宽 ５ ２００ ｍｍꎬ高３ ９５０ ｍｍꎻ巷道永久 支护形式为“锚杆 ＋ 钢带 ＋ 锚索 ＋ 金属网”支护ꎬ超 前支护设计长度为 ５０ ｍꎬ巷道铺底厚度为 ２５０ ｍｍꎬ 采用混凝土强度等级为 Ｃ３０ꎮ ２ 单跨门式支架结构特征及参数 ＺＬＣ２Ｘ １４１０/２６. ５/４１. ５ 型单跨门式支架由一 根横梁、两根立柱通过销轴连接组成ꎮ 支架横梁长 度约 ４ ４００ ｍｍꎬ宽度４００ ｍｍꎬ厚度４００ ｍｍꎬ采用ｓ ＝ ６９０ ＭＰａ 的高强度合金结构钢板材焊接而成ꎬ焊缝 的抗拉强度不低于 ８００ ＭＰａꎬ横梁中央下表面设有 定位卡齿ꎻ立柱为 Ｄ２００ ｍｍ/ Ｄ１６０ ｍｍ 单伸缩双作 用油缸ꎬ采用 ２７ＳｉＭｎ 钢材切削加工而成ꎬ配套进口 密封件ꎻ立柱底部设有直径为 ５００ ｍｍ 的圆形铸钢 托盘ꎻ为了保证支护装置对顶、底板的适应性ꎬ托盘 与立柱底部采用球形铰接方式ꎬ并在托盘底部加装 带防滑条ꎻ所有液压控制阀均釆用不锈钢产品ꎬ其中 立柱液控单向阀流量为 ２００ Ｌ/ ｍｉｎꎬ安全阀流量为 ５００ Ｌ/ ｍｉｎꎬ开启压力 ４５ ＭＰａꎬ每个立柱带 １ 个指针 式抗震压力表ꎬ立柱进回液采用板式快插接头ꎻ支架 供液系统有两种类型ꎬ一是由防爆柴油机无轨胶轮 支架搬运车自身独立的乳化液泵站提供动力ꎬ二是 通过远程供液泵站供给支架的高压乳化液提供的动 力ꎬ单跨门式支架结构见图 １ꎬ其主要技术参数见 表 １ꎮ 图 １ 单跨门式支架结构ｍｍ ３ 支架的现场布置与前移 ３. １ 支架布置方式 单跨门式支架沿辅运巷中心线布置ꎬ超前支护 距离 ５０ ｍꎬ横梁两端距煤壁各为 ４００ ｍｍꎬ布置支架 时ꎬ第一架单跨门式支架距工作面前刮板输送机尾 煤壁线不小于 ７００ ｍｍꎬ支架的排距为 １ ８００ ｍｍꎬ经 计算辅运巷需 ２７ 架单跨门式支架对巷道进行长度 为 ５０ ｍ 的超前支护ꎮ 每个单跨门式支架应与相邻 的支架间用 Ｄ２４ ｍｍ 的矿用圆环链条相互拉紧连 接ꎬ以防止支护过程中支架倾倒ꎮ 使用单跨门式支 ０６ 实实用用技技术术 总第 ２５１ 期 架时ꎬ巷道两帮顶板落差不大于 ４５０ ｍｍꎻ对于顶板 条件较为破碎、存在局部冒落的巷道ꎬ要提前加固填 充ꎬ以保证支架的支护效果ꎻ对于顶板超高处ꎬ应提 前做假顶ꎬ以防单跨门式支架发生脱缸现象ꎻ底板不 平整时ꎬ应提前用垫木或混凝土进行补强保护措施ꎬ 以防单跨门式支架柱腿站地不稳ꎬ发生倒滑现象ꎮ 表 １ ＺＬＣ２ １４１０/２６. ５/４１. ５ 型支架技术参数 项目参数备注 支架 型式单跨式 高度/ ｍｍ２ ６５０ ４ １５０ 横梁宽度/ ｍｍ４００ 支架立柱间中心距/ ｍｍ４ ０００ 初撑力/ ｋＮ２ ９９０Ｐ ＝３１. ５ ＭＰａ 工作阻力/ ｋＮ２ １ ４１０Ｐ ＝４５ ＭＰａ 支护强度/ ＭＰａ０.３１５ 支护面积 ５.２ ５０ ＝２６０ ｍ２ 操作方式手动控制 立柱 型式单伸缩双作用２ 根/ 组 缸径/ ｍｍ２００ 杆径/ ｍｍ１６０ 行程/ ｍｍ１ ５００ 初撑力/ ｋＮ９９０Ｐ ＝３１. ５ ＭＰａ 工作阻力/ ｋＮ１ ４１０Ｐ ＝４５ ＭＰａ 重量/ ｔ３. ０５ ３. ２ 支架搬运车辆 单跨门式支架采用 ＷＣ３Ｙ Ｂ防爆柴油机无轨 胶轮车做为搬运车ꎬ该车以防爆柴油机为动力ꎬ采用 整体刚性焊接式车架ꎬ双向驾驶操纵ꎬ行车制动为背 压制动 ＋ 安全型湿式制动ꎬ驻车制动为安全型湿式 制动ꎬ行走部采用胶轮行走机构ꎬ具有车体窄、机架 强度高、驱动力大、通过性好、双向驾驶、爬坡能力 强、机动灵活、适应性强、安全高效、运输成本低等特 点ꎮ 该车用于煤矿Ⅰ类爆炸环境ꎬ当作业环境 ＣＨ４ 浓度达到 １％ 时ꎬ车辆立即停止运行并切断所有电 源ꎮ 车上装备了带有旋转机构的升降平台ꎬ本平台 上表面布置有定位卡齿ꎬ能够与单跨门式支架横梁 下表面的定位卡齿相互咬合ꎬ保证支设及回撤运输 时的稳定性ꎮ 车辆还配备了独立的乳化液泵站ꎬ为 单跨门式支架的液压系统提供动力ꎮ ３. ３ 支架前移方法 移架时将 ＷＣ３Ｙ Ｂ防爆柴油机无轨胶轮车开 至机尾部单跨门式支架下方ꎬ升降平台上旋转机构 的卡槽对准支护装置的横梁中部ꎬ将升降平台升起ꎬ 至横梁落入卡槽中ꎮ 将单跨门式支架的立柱完全收 回ꎬ降下升降平台使支架横梁上表面距离顶板５５０ ６５０ ｍｍꎬ再通过升降平台上的旋转机构将支架旋转 约 ６０ꎬ由胶轮车载着单跨门式支架至巷道超前支 护的前端ꎬ并距前端的单跨门式支架 １ ８００ ｍｍ 处ꎬ 通过旋转机构将所载的单跨门式支架摆正ꎬ将升降 平台升至支护横梁的上表面紧贴顶板ꎬ最后使用车 辆自带的液压系统对支架立柱进行打压ꎬ将支架的 立柱伸出至其完全撑紧顶板ꎬ待支架达到初撑力后ꎬ 结束打压并将升降平台收回进行下一个循环ꎬ移架 平面示意见图 ２ꎮ 图 ２ 单跨门式支架移架平面示意 ４ 结 语 单跨门式支架在同忻矿 ８３１０ 综放工作面辅运 巷超前支护段应用后ꎬ巷道支护质量显著提升ꎬ该项 技术应用改变了传统单体柱超前支护形式ꎬ减少了 作业人员的劳动强度ꎬ消除了作业人员支回单体柱 的安全风险ꎬ提高了超前支护的支撑强度ꎬ实现了超 前支护的机械化前移ꎬ畅通了超前支护段车辆与物 料运输空间ꎬ有力保障了矿井的安全生产ꎮ 参考文献 [１] 张 勇ꎬ王 炯ꎬ魏红印ꎬ等. 切顶留巷动压影响区门 式支架临时支护技术研究[Ｊ]. 煤炭科学技术ꎬ２０１８ꎬ ４６Ｓ１２３ －２６ꎬ３８. [２] 郑林杰. 巷道液压支架在冲击地压工作面的应用[Ｊ]. 中州煤炭ꎬ２０１１１２７１ －７４. [责任编辑常丽芳] 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 上接第 ４７ 页 参考文献 [１] 王亚健ꎬ赵翔ꎬ张嘉云等ꎮ 微细粒浮选精煤絮凝脱水试 验研究[Ｊ]. 煤炭加工与综合利用ꎬ２０１９３１１ －１５. [２] 马超ꎬ王文宾ꎬ高鹏. 浮选自动加药控制系统在常村煤 矿选煤厂的应用[Ｊ]. 选煤技术ꎬ２０１８６１６７ －１７０. [责任编辑常丽芳] １６ ２０２０ 年 ７ 月 刘东明单跨门式支架在综放工作面超前支护的应用 第 ２９ 卷第 ７ 期