掘进工作面临时支护技术研究及应用.pdf

总第2 0 9期 2020年第9期 机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Total 209 No.9, 2020 机械分析与设计 D0110.16525/l4-1134/th.2020.09.065 掘进工作面临时支护技术研究及应用 李 波 山 西 宏 厦 第 一 建 设 有 限 责 任 公 司 ， 山 西 阳 泉045000 摘 要 针 对 传 统 的 带 帽 顶 柱 、 悬吊式钢管、 内注式单体液压支护技术很难全面保障掘进工作安全的问题， 分析 几种常用的机械式支护装置在临时支护中的应用。利用当下最先进的掘进机机载临时支护装置， 可大幅度提升 临时支护效果， 保障掘进工作面的安全， 提升掘进工作效率。 关键词 掘 进 工 作 面 临 时 支 护 支 护 技 术 应 用 中图分类号TD825.3 文献标识码A 文章编号 1003-773X 202009-0155-02 引言引言 在矿井煤巷掘进过程中， 临时支护技术的应用， 可有效避免顶板发生变形和沉降离层，确保永久支 护施工顺利进行， 故在巷道掘进工作中， 必须要采取 合理的临时支护。煤矿资源主要集中在地质复杂环 境下,随着开采深度的增加， 煤矿分布范围和数量呈 直线上升趋势， 且地质条件表现得更为复杂， 煤巷围 岩破坏强烈、 围岩变形和稳定性差， 故为了确保施工 的安全性， 必须要使用大量的临时支护， 确保施工安 全， 而传统的带帽顶柱、 悬吊式钢管、 内注式单体液 压支护技术很难全面保障掘进工作的安全，故需要 借助先进技术设备，利用当下最先进的掘进机机载 临时支护装置， 可大幅度提升临时支护效果， 保障掘 进工作面的安全,同时还能提升掘进工作效率[ 1 ] 。 1工作面临时支护技术工作面临时支护技术 临时支护是相对永久支护提出的一种重要支护 方式， 是在煤巷开挖后， 永久支护前， 使用顶板加以 防护,提高围岩自支撑能力， 防止在后续施工过程中 发生顶板离层以及开挖扰动导致冒顶事故。临时支 护的作用是暂时的， 安全保护空顶作业人员。 通常情 况下巷道开挖后， 都需要及时进行临时支护， 因为永 久支护耗时长、 要求高,直接进行永久支护很容易引 发围岩破坏， 造成严重的安全事故， 对永久支护来说 还会增加支护费用， 降低永久支护的可靠性[ 2 ] 。 所以 在永久支护前， 为了减少冒顶事故的发生， 必须要根 据实际情况， 采取有效的措施， 在掘进工作面进行临 时支护， 常见的临时支护技术有掘锚一体机支护、 移 动式支架支护、 架棚机支护和前探梁临时支护。 2掘进工作面临时支护技术的应用掘进工作面临时支护技术的应用 2 . 1掘锚机组临时支护掘锚机组临时支护 掘锚机组是一种新型掘进一体化设备，是在悬 收稿日期202〇-0 6 -〇6 作者简介李波1984 男， 本科， 毕业于中国矿业大学,矿建工 程师， 研究方向为矿建掘进。 臂式掘进机和连续采煤机的基础上演变而来，主要 用于高效、 高产矿井煤巷掘进中。 掘锚机组是集快速 掘进、 护盾防护、 超前钻探与疏放、 同步锚护等各种 功能于一体的多功能煤矿巷道快速掘进装置，其特 点有一次成型大截割面， 适用全岩巷、 半煤岩巷、 煤 巷,振动小、 大机重、 稳定高、 结构紧凑， 满足大、 中型 巷道[ 3 ] 。 掘锚机组最大的优势在于将临时支护装置和 掘进有效整合起来， 具体装置有临时护顶装置、 两台 侧帮锚杆钻机和四台顶板锚杆钻机，这种设备可大 大减少支护工艺和掘进之间的切换时间。 掘锚机组只适用较大断面巷道，且只能掘进矩 形断面巷道， 因为掘锚机组整体宽度较大， 对顶板和 底板要求较高，若顶板易破碎或者松软也不能使用 掘锚机组。另外掘锚机组受到采掘技术和配套设备 的影响， 导致临时支护工艺复杂， 很难实现自动化快 速支护。 2 . 2悬臂式掘进机机载临时支护悬臂式掘进机机载临时支护 悬臂式掘进机机载临时支护装置是在悬臂式掘 进机的基础上，将掘进机和临时支护系统有效集成 在一起， 在各个煤矿开采中都比较常见， 其中有两种 形式， 一种是临时支护装置在掘进机机身上部如图 1所示） ，利用轨道的方式将临时支护装置移动到机 头位置， 实现实时掘进和临时支护的目的； 另一种临 时支护装置是直接安装在切割部的正上方（ 如 图 2 所示） ,利用升降装置实现临时支护的目标。 以上两种临时支护装置都具有较好的支护效 果 ， 且满足部分断面形状巷道掘进要求， 在快速掘进 的过程中， 既能实现良好的支护效果,还能提高巷道 图 1机身机载临时支护装置 图 2截割部机载临时 支护装置 156. 宁几械管理幵发 jxglkfbjb 第3 5卷 支护强度和掘进工作面的安全，促使巷道掘进面工 作效率大幅度提升， 实现机械化巷道掘进的目的， 并 减少工作人员的劳动强度，增加了锚护时工作人员 的安全性， 实现了锚网的机械化铺架[ 4 ] 。 截割部机载临时支护装置的类型有很多， 具体 包括多用途锚网钢带型临时支护、 工字钢型临时支 护 、U型棚型临时支护， 不同临时支护类型有不同的 用途。无论是哪种支护形式都能从根本上改变传统 支护形式， 且操作简单方便， 大大降低了工人劳动 强度。 截割部机载临时支护装置的主要技术参数主要 包括以下方面适用巷道断面为矩形、 梯形;适用巷 道尺寸为巷道净高支护超 出 炮 头 的 距 离 为 0.6 2m; 顶架横向倾斜角为 -20。 20。 ； 顶架前后倾斜角为0。 120。 悬臂式掘进机机载临时支护装置并非是完美 的， 相比而言存在一定问题， 比如临时支护装置安置 在截割部位的正上方，会影响到整个掘进机的工作 性能， 同时还会影响到截割视线。 悬臂式掘进机本身 体积不大， 机载临时支护面积最大为9.4 m2,有效支 护空间较小， 且只能支护巷道断面的正上方位置， 对 巷道断面形状局限性影响较大，无法实现全断面支 护掘进巷道[ 5 ] 。悬臂式掘进机的动力来源是液压泵， 额定压力为16 MPa,额定流量为50 IVmin。 可见在巷 道掘进面掘进过程中，掘进机必须要始终处于开机 状态，如果临时支护的工作机构和掘进机的工作机 构互锁不可靠， 那么在掘进过程中， 就会因人员操作 不当而引发安全事故。 2 . 3可伸缩支柱加托梁式临时支护可伸缩支柱加托梁式临时支护 在大中型煤矿掘进开采中，支护加托梁式临时 支护方式比较少见， 随着技术人员不断研究， 对传统 支柱加托梁式临时支柱装置进行优化和完善。如今 已经研发出可伸缩式支柱加托梁式临时支护装置 如图3 所示） ，该临时支护装置具有方便快捷运输 特点， 可有效避免重复支护， 同时支护面积大， 辅助 作业时间短， 工人劳动强度较小， 可有效保障矿井掘 进工作面的生产安全问题，因此在小型矿井中得到 广泛的应用，并有效解决了掘进工作锚速和掘进速 度失衡等问题， 实现了永久支护作业安全的问题M 。 2 . 4前探梁架棚临时支护前探梁架棚临时支护 在大中型矿井中，前探梁架棚临时支护装置比 较少见， 前探梁架棚如图4 所示结构简单， 主要由 木板、 前探梁钢管、 吊环、 吊梁卡等主要结构组成， 前 图 3可伸缩支柱加托梁式临时支护装置 临 时 护 帮 装 置 临 时 梯 子 梁 ， 永 久 梯 子 梁 / 、前 探 梁 管 图 4前探梁临时支护示意图 \ 前 探 梁 卡 探梁架棚主要依靠迎头岩壁预留孔支撑、迎头支护 锚杆上的吊环悬吊悬起，在永久梯子梁的上放搭铺 绞顶木板， 在绞顶木板上方安置临时护帮装置， 可有 效防止迎头空顶区顶板意外掉落[ 7 ] 。但是前探梁临 时支护存在承载力小、 支护面积小、 铺网作业安全性 差等问题， 故应用领域较小[ 8 ] 。 3结语结语 掘进机机载式临时支护装置的应用可大大提高 临时支护强度和安全性， 减轻工人劳动强度， 满足快 速掘进、 安全高产的需求， 对我国煤矿生产具有重要 意义。 参考文献 [ 1 ] 刘剑.煤矿掘进面临时支护液压支架设计方案[JL煤矿开采， 2017,22620-21；28, [ 2 ] 郗钊.掘进面轻型支柱临时支护研究及应用[J].当代化工研究， 20197118-119, [ 3 ] 郭光辉， 朱阳阳， 庹文敏， 等.基于ANSYS WOTlchench的掘进 机用ZU-15机载临时支护装置的分析设计[J ].煤矿机械， 2016,37990-92, [ 4 ] 辛致远.基于EBZ160型掘进机机载临时支护的连锁护帮机构 设计和应用[J].内蒙古煤炭经济，2019 13 94-95. 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As a new design scheme, it solves the questions of the capacity of traditional collector ring is limited and the wireless signal of point-to-point transmission is unstable in the large-scale mining shovel。 Key words industrial wireless technology; IPCF roaming; control signal transmission 上 接 第1 5 6页 ） Research and Application of Support Technology in Heading Work Li Bo Shanxi Hongsha No. 1 Construction Co” Ltd.， Yangquan Shanxi 045000 Abstract Aiming at the problem that the traditional hydraulic support technology with cap top column, suspended steel pipe and internal injection single is difficult to ensure the safety of tunneling, the application of several commonly used mechanical support devices in temporary support is analyzed. The use of the current state-of-the-art roadheader airborne temporary support device can greatly improve the temporary support effect, ensure the safety of the tunneling face, and improve the efficiency of the tunneling work Key words tunneling face; temporary support; support technology; application