综掘机载式液压临时护顶技术的研究与应用.pdf

第2 9 卷第8 期煤炭技术V 0 1 ．2 9 。N o ．0 8 2 0 10 年8 期 C o a lT P r h n o I I I 鲥 A u g u 、l ，2 0 1 0 - - ●- _ 一l171 - - 综掘机裁式液压临B 寸护顶技木韵研究与应用 姬婧，刘先玉 平顶山工业职业技术学院，河南平顶山4 6 7 0 0 1 摘要基于国内及中平能化集团综掘I 临时支护技术的现状，研究了与掘进机配套使用的机载式临时支护装置。该 装置以掘进机为载体，通过铰接在工作臂两端上的铰接耳轴将两折叠一伸缩架可变纵梁送至掘进工作面的空顶区， 以实现临时支护。结果表明，增加液压临时支护，可成功实现综掘临时支护的机械化，为综掘巷道的快速掘进和施工 安全提供有效的设备。 关键词综掘工作面；机载式；液压临时支护；护顶装置 中图分类号T D 3 5 3文献标识码A文章编号1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 1 0 0 8 0 0 7 0 - - 0 2 R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o no fT e m p o r a r yH y d r a u l i cR o o f S u p p o r to fM e c h a n i z e dE x c a v a t i o nT e c h n o l o g y J IJ i n g ，L I UX i a n y u IP i n g d i n g s h a nI n d u s t f i a lC o l l e g eo ft e c h n o l o g y ，P i n g d i n g s h a n4 6 7 0 0 1 ，C h i n a A b s t r a c t B a s e do nt h ec u r r e n ts i t u a t i o no ft h ed o m e s t i cm e c h a n i z e de x c a v a t i o nt e m p o r a r ys u p p o r t t e c h n o l o g yi nP i n g d i n g s h a nE n e r g yI n d u s t r yG r o u p ，t h ea i r b o r n e - t y p et e m p o r a r ys u p p o r td e v i c eo f t h et u n n e l l i n gm a c h i n ei sr e ．a r c h ，w h i c hu s e sa r t i c u l a t e da r mw o r kh i n g e do nb o t he n d so ft h e t w of o l d i n gt r u n n i o nt ot h e u n s u p p o r t e d r o o fareasi no r d e rt oa c h i e v et h et e m p o r a r y s u p p o r t w i t h h e a d i n gm a c h i n e sa 8t h ec a r r i e r ．T h er e s u l ts h o w s t h a ti tc a na c h i e v eaf u l l m e c h a n i z e d e x c a v a t i o na n dp r o v i d ea ne f f e c t i v es a f e t ye q u i p m e n tf o rs p e e d yd r i v a g eb yi n c r e a s i n gh y d r a u l i c t e m p o r a r ys u p p o r t ． K e yw o r d s m e c h a n i z e d e x c a v a t i o nf a c e ；a i r b o r n e m e t h o d ；h y d r a u l i ct e m p o r a r ys u p p o r t ；r o o f p r o t e c t i o nd e v i c e 0 概述 巷道支护历来是地下工程施工中技术难度最大、可靠 性要求最高、施工工艺最复杂的一r 程。随着综采T 作面生产 能力的提高，采准工作面布置量日趋增加，采准巷道的快速 掘进和支护成为矿井高产高效、安全生产的关键点。目前我 国煤矿综掘巷道采用的机载式临时支护装置存在不同的问 题与缺陷，不能投入实际工业性应用。为了从整体上协调掘 锚T 艺，提高掘锚的速度，研究一种快速而安全的机械化液 压临时支护装置已迫在屑捷。 目前我国推行锚杆支护的综掘巷道．由于巷道围岩多 为中等稳定和不稳定状况，顶板较破碎，支护形式为多种联 合支护，使用的形式有非机载式和机载式。非机载式特点 没有初撑力，安全可靠性差；前探梁与顶板为点接触，不能 对空顶Ⅸ顶板进行有效保护；操作过程复杂。其移动靠手工 作业，支护作业时间长，减少了掘进作业时间；人员必须进 入到空顶区进行作业，存在极大的安全隐患，工人劳动强度 大。机载式特点比原先使用的掘进机速度快。缩短了单循环 时间，提高了掘进效率，解决了掘进机临时支护的技术难 题；但需要增加i 套液压系统，操作不方便，只能崩于断面 较大的巷道，不能用于凸凹不平的顶板及倾斜巷道。虽然国 内有掘进机厂进行掘进机临时支护配套研究，但一般仅在 掘进机的截割臂或回转盘上安装1 个连杆机构，该方式护顶 力小，护顶梁不能进入掘进后的空顶区，不能满足一掘多锚 且机械化程度高的临时支护的要求。 1 综掘机载式临时支护装置的研究 由中平能化集团一矿使用的E B z 一1 2 0 T P 型掘进机为试 验机型，研制机载式液压临时护顶装置，已成功解决了综掘 巷道机械化临时支护的难题。机载式液骶临时支护装置主要 由掩护梁部件、折叠架部件、折叠左 右 架体、前 后 框架、 摆动底座、连杆、掩护梁油缸、折叠架油缸、架体主油缸、架体 副油缸、摆动底座油缸，以及管路、控制阀等组成 见图1 。 图l 机载式液压临时护顶装置图 1 ．托梁2 琏杆3 ．支臂4 ．折叠架5 ．油缸6 ．框架 液压系统按完成动作需要而设计，力求简单，更注重于 安全可靠，各元件附装在各自油缸外而免除了集中阀组。其 液压系统的双向液压锁、安全阀、节流阀、截止阈附装在各 自油缸体外，液压胶管集束理顺连接到装在司机台前的操 收稿日期2 0 0 9 1 2 1 6 ；修订日期2 0 1 0 - 0 4 - 1 6 作者简介姬婧 1 9 7 0 - - ，女，河南西平人，副教授。1 9 9 2 年毕业于原焦作矿业学院矿山测量专业．2 0 0 5 年获得测绘工程专业硕 士学位，主要从事测绘、地质、煤矿开采、采掘机械等方面的教学与研究工作．E m a i l l x y 6 0 0 5 2 8 s i n a ．c o m 。 万方数据 第8 期姬婧，等综掘机载式液压临时护顶技术的研究与应用7 1 纵阀组，液压源来自掘进机，收拢后不影响司机掘进作业， 液压系统设计如图2 所示。 图2 机载式护顶机液压系统原理图 机载式液压临时支护机的升降都是采用掘进机液压源 实现的，掘进机液压系统由布置在液压泵箱的粗过滤器、油 泵、高压安全阀、液控换向阀、左右升降油缸 附有液压锁和 安全阀 和有关管路组成。 2 机载式液压临时支护装置工作原理 该机载临时支护机在掘进机截割掘进时，收拢后沿轨 道退至机身后部，将主臂抬至适当的位置，以不挡掘进机司 机视线为准。待掘进机掘进至规定距离后，将掘进机后退到 已经支护的区域，停放在巷道的一侧，切断掘进机的电源。 待挂好网片和钢带后，启动临时支护装置，将临时支护装置 从掘进机的后部开至前部。摆动和伸出主臂，展开双层护顶 板将网片展平，护顶板到位后，将其压紧巷道顶板，关闭临 时支护装置动力源。此时，工人进入掘进工作面进行锚杆支 护作业。 机载临时支护机由两折叠一伸缩架带动折叠框架及可 倾斜顶板梁及配套液压系统等组成，采用全液压传动。其中 两折叠一伸缩架对称布置于掘进机叉升架两侧，与之铰接 的框架及可倾斜顶梁板处于回收状态时匍匐于叉升架上 部。主折叠油缸尾部铰耳与掘进机叉升架铰轴同轴，主折叠 架铰耳座与又升架周连接。操纵阀组安装在司机台，双向液 压锁、安全阀、节流阀、节流截止阀附装在各自油缸体外。液 压胶管集柬理顺连接，液压源来自掘进机。机载式护顶机收 拢后的状态如图3 所示。 图3 机载式护顶机静止状态示意图 机载式护顶机完成支护工作的流程，掘进与支护采用 循环作业方式，先掘后支，其作业程序如下 1 当掘进机作业时，支护机处于回收状态时匍匐于叉 升架上部。不影响掘进机作业及操作司机的视线。 2 掘进机完成截割作业后，掘进机退出截割步距停 止，并将截割头落地。 3 操纵阀组使支护机完成动作，直到其顶梁板与顶板 面接触形成临时支护。 4 锚同作业完成后，按相反的动作操纵阀组把支护机 折叠起来，又可开始掘进作业。 3综掘机载式临时支护装置的特点 由平顶山工业职业技术学院、中平能化集团等单位共 同研究的机载式液压临时护顶技术，在平煤一矿E B Z 一12 0 掘进机上得到了应用。自2 0 0 8 年1 2 月份使用至今，该装置 工作稳定，取得了较好的应用效果。 该项目研制的机载式临时护顶装置，可以直接配装在 E B Z 一1 2 0 掘进机的两侧，不需对掘进机进行改制，不干扰掘 进机的运动、截割和装载作业功能，掘进机司机在支护区域 内进行操作，简便怏捷安全，实现r 对空顶区及时支护的目 的。经过应用证明，该装置与国内外同类产品相比具有如下 特点 1 采用整体纵梁设计，对顶板施加一定的初撑力，支 护面积大，在其掩护下的锚杆机作业空间大。在顶板条件允 许下可实现一掘多锚。 2 采用综掘机液压系统控制，掘进结束后即可对空顶 区进行及时支护，使顶板快速处于安全支护状态，实现了对 空顶区有效快速的支护。 3 支护系统安装在综掘机顶部，可随综掘机一起推 进，减少了二次锚杆支护的辅助时间以及临时支护的时间， 提高了开机率。 4 护顶粱的上护板及侧护板采用铰接方式连接，可满 足矩形、拱形等不同巷道断面的使川． 5 对空顶区支护时，操作人员在安全区操作，避免了 人员进入空顶区，增加了安全性。 6 设计新颖，配套简便，操作简单，速度快。大大减轻 了工人劳动强度，减少了现场操作人员数量。提高了工效。 4 效益分析 4 ．1 经济效益分析 通过井下试验，将综掘机载临时护顶装置与目前我国煤 矿普遍使用的窜管方式试验进行了对比。采用综掘机载临 时护顶装置要比窜管方式纯临时支护1 效提高3 倍，辅助运 输等1 效提高3 0 ％，每年可多进尺181 4I n ，护顶力大，主动支 护，有自动报警功能，安全好。 4 ．2 社会效益分析 机载式液压临时护顶装置应用，使掘进巷道临时支护 实现了机械化，且该护顶机采用机载式配装在掘进机的中 上部，选位合理，配套简便，对掘进机顶机采用机载式配装 在掘进机中上部，选位合理，配套简便，对掘进机的改制量 小．不千扰掘进机的运动和截割、装载作业功能。 该护顶机以护为主，护顶梁的承载匀大约为8 t ，大大高于 用3 根4 , 7 5m m 、高3 ．5m 钢管支护达到的1 t 左右的支撑 力，满足了临时支护的要求。在其掩护下的锚杆机作业空间 大，在顶板条件允许下，可实现一掘多锚。护顶梁的上护板 及侧护板采用铰接方式连接，可满足矩形、拱形等不同巷道 断面的使用。上护板与侧护板采用铰接方式，成对油缸同一 管路供油，更能适应顶板不规则和巷道顶板变化的工况。使 用护顶机可以每循环实现3 排。减少了二次锚杆支护的辅 助时间以及临时支护的时间，同时该装备机械化程度高，可 大大减轻工人的劳动强度。 5 结语 中平能化集团机载式液压l 临时支护装置及其技术研 究、现场工试及获得的显著绩效证明，在我国煤矿现行综掘 巷道布置形式和工况条件下，采用该装置完成液J K 临时支护。 可加快掘锚速度，缓解普遍存在的采掘失调、接续紧张的被 动局面．增强临时支护的可靠性。该装置的推广应用，对提升 综掘快速掘进和临时支护的机械化有着现实和深远的意义。 参考文献 川1刘先玉．综掘机械f M 】．北京中国物资出版社，2 0 0 5 ． 【2 】孙执书采掘机械与液压传亏咖徐州中国矿业大学出版社，1 9 9 6 ． 责任编辑王凤英 万方数据 综掘机载式液压临时护顶技术的研究与应用综掘机载式液压临时护顶技术的研究与应用 作者姬婧， 刘先玉， JI Jing， LIU Xian-yu 作者单位平顶山工业职业技术学院,河南,平顶山,467001 刊名 煤炭技术 英文刊名COAL TECHNOLOGY 年，卷期2010，298 被引用次数0次 参考文献2条参考文献2条 1.刘先玉 综掘机械 2005 2.孙执书 采掘机械与液压传动 1996 相似文献5条相似文献5条 1.期刊论文 徐锁庚.XU Suo-geng 综掘工作面机载式临时护顶机的设计研究 -煤矿机械2008,295 综掘巷道采用锚杆支护时,临时支护是必不可少的一道工序.临时支护的可靠与否直接影响到锚杆支护作业的安全.针对目前临时支护现状时常发生伤 亡事故,阐述了机载式临时护顶机的主要结构、工作原理及其主要技术参数,介绍该设备井下使用的情况,并与窜管式临时支护方式进行对比. 2.期刊论文 徐锁庚.XU Suo-geng 综掘工作面机载式锚杆钻装机的设计研究 -煤矿机械2007,289 针对目前煤矿综掘巷道锚杆支护速度较慢的现状,提出了综掘锚杆支护用机载式锚杆钻装机的设计思路及原则,介绍了该机载式锚杆钻装机的结构和 性能特点,描述了该钻机在煤矿机掘巷道中的应用前景. 3.期刊论文 杜贻晶.顾颖诗.苏显明 机载式临时支护装置在济宁二号煤矿的应用 -煤矿现代化2010,““2 基于国内综掘临时支护技术的现状,研究了与掘进机配套使用的机载武临时支护装置.该临时支护装置利用掘进机为载体,通过在机身中前部安装临时 支护顶架和配套的液压系统,将顶架送至掘进工作面的空顶区,以实现临时支护.结果表明,增加了临时支护的强度,成功地实现了综掘临时支护的机械化 ,缩短了工序时间,为综掘巷道的安全高效掘进和施工安全提供了有效的设备. 4.期刊论文 薛峰.徐锁庚.XUE Feng.XU Suo-geng 机载式除尘风机的研究与探讨 -能源技术与管理2007,““6 通过对综掘巷道除尘技术的现状及分析,提出一种新型的可调整位置和角度的机载式除尘风机.对其结构和掘进机相配套的方式进行研究,以实现快速 除尘的效果,改善综掘工作面的作业环境. 5.期刊论文 胡林.HU Lin 综掘临时支护技术的研究与应用 -煤炭科学技术2008,366 基于国内综掘临时支护技术的现状,研究了与掘进机配套使用的机载式临时支护装置.该装置利用掘进机为载体,通过滑台在机身滑道上的移动和内设 油缸双层套筒式主臂的伸缩,将可变面幅的柔性护顶梁送至掘进工作面的空顶区,以实现临时支护.结果表明,增加了临时支护的强度,成功地实现了综掘临 时支护的机械化和一掘多锚工艺,为综掘巷道的快速掘进和施工安全提供了有效的设备. 本文链接 授权使用哈尔滨工业大学hebgydx，授权号8f337055-8629-4bd3-b82b-9e16012db827 下载时间2010年10月21日