牛曉波

摘 要：介紹液壓自移式超前支護的性能、特點、相關(guān)技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)原理和使用效果，并且研究其制造工藝性及步驟，為今后綜采工作面巷道超前支護機械自動化的發(fā)展提供可以借鑒的資料。

關(guān)鍵詞：液壓 自移式 超前支護

中圖分類號：TD355.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-078-02

我國的煤炭資源豐富，煤炭的生產(chǎn)和消費在我國能源消費比重中都占據(jù)主導(dǎo)地位。我國位于亞洲大陸東南部，屬亞歐板塊與太平洋板塊、印度板塊拼合地區(qū)，煤田的地質(zhì)構(gòu)造情況復(fù)雜，對我國的煤炭開采帶了一定困難。為此，國家制定了《煤礦安全規(guī)程》，其中對于煤炭開采的安全生產(chǎn)作出了詳細(xì)的規(guī)定，確認(rèn)了在采煤工作面所有安全出口與巷道連接處20米范圍內(nèi)必須強制性采取支護措施，使用機械化作業(yè)的工作面巷道高度必須大于1.8米，防止頂板冒落，保證工人安全作業(yè)。

目前，我國煤礦機械化開采工作面大部分還使用傳統(tǒng)的單體液壓支柱進行超前支護，當(dāng)需要移動工作面時，則需要由人工將后部單體支柱撤換到前部重新進行安裝支護，增加了工人的勞動強度和難度，生產(chǎn)效率不高。為實現(xiàn)巷道支護機械自動化，自移式超前支護應(yīng)運而生。

1 概述

煤礦的巷道支護有永久支護、臨時支護和超前支護。所謂永久支護，一般有混凝土支護、料石碹支護、錨網(wǎng)噴支護等，具體選擇哪種支護方式，要根據(jù)巷道圍巖的穩(wěn)定程度不同，選擇既能滿足巷道支護需要，又更易施工、更符合經(jīng)濟合理性原則的型式。

所謂臨時支護，是指永久支護未完成，臨時維護巷道圍巖穩(wěn)定，為施工作業(yè)提供安全作業(yè)條件的支護。像錨網(wǎng)支護、金屬棚支護等。

所謂掘進工作面超前支護，是指在掘進工作面迎頭臨時支護前方空頂處控制頂板、戴帽點柱支護和懸頂梁支護等。

《煤礦安全規(guī)程》明確規(guī)定，掘進工作面嚴(yán)禁在空頂下作業(yè)，所謂空頂，指在巷道新掘進后，對頂板還沒有進行任何支護，這個時候的巷道頂板稱為空頂。

《作業(yè)規(guī)程》規(guī)定，最小空頂距不得大于0.4m，最大空頂距不得大于2.4m，空頂距過大，巷道的頂板會變得不穩(wěn)定，容易發(fā)生掉頂、冒頂現(xiàn)象，引發(fā)人身傷害和頂板事故。超前支護就是讓作業(yè)人員避免空頂作業(yè)的有效型式。

2 液壓自移式超前支護的特點

液壓自移式超前支護一般由架體、工作機構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)及相關(guān)附件組成，架體包括頂梁、連桿、掩護梁、側(cè)護板、底座等構(gòu)件；操作閥、控制閥、減壓閥和供液、回液軟管等組成了液壓系統(tǒng)；附件主要包括防滑、防倒、防轉(zhuǎn)等必要的安全機構(gòu)；

液壓自移式超前支護可分為前架、中架、后架和端頭支架，前架與后架結(jié)構(gòu)相同，都是四連桿機構(gòu)，立柱支撐。超前支架安裝于軌道順槽內(nèi)與端頭支架排列成一列，液壓自移式超前支護的特點是：

（1）采用主、副架結(jié)構(gòu)，主副架的頂梁之間、底座之間采用鉸接結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)不平整的頂板、地板。

（2）調(diào)架千斤頂設(shè)置在主副架的頂梁和底座底座之間。

（3）支架的前移靠推拉千斤頂實現(xiàn)。

（4）依靠四根立柱支撐主副架。

（5）主副架后部頂梁設(shè)置可以支護架間頂板的尾梁。

（6）為保證頂梁不出現(xiàn)“前仰后爬”的現(xiàn)象，在主副駕中間設(shè)置由底座、前后連桿和頂梁組成的四連桿機構(gòu)。

自移式超前支護的主、副架結(jié)構(gòu)和承受載荷完全相同。前架與后架結(jié)構(gòu)完全相同，只是長度根據(jù)工作面和轉(zhuǎn)載機的布置有所不同。

3 液壓自移式超前支護主要技術(shù)參數(shù)

近年來，針對巷道掘進支護實現(xiàn)機械自動化的研究方向主要圍繞改善傳統(tǒng)巷道掘進技術(shù)的支護效果，研制和開發(fā)新型機械自動化的支護方式，同時實現(xiàn)自動扒裝，并提高勞動效率、減輕勞動強度和提高安全性。主要支護設(shè)備研究對象是液壓自移式超前支護，該支架與掘進轉(zhuǎn)載極相互連接配套，安裝在巷道掘進迎頭。

主要技術(shù)參數(shù)如下：（1）型號：ZZ2400/18/30；（2）支架高度：1.8-3米；（3）單架寬度：0.435米；（4）整架寬度：中心距1.65米；（5）初撐力：920千牛；（6）工作阻力：2400千牛；（7）支護強度：0.35兆帕；（8）支護長度：1.6米；（9）底板比壓：0.9兆帕；（10）立柱缸徑/柱徑：0.14米；（11）推移千斤頂行程：1.5米；（12）重量：13噸。

主要技術(shù)特征：（1）該支架使用了全液壓控制，手動控制液壓閥，操作簡便，支架前部支護空間足夠滿足采掘設(shè)備掘進作業(yè)安全性要求，符合國家相關(guān)規(guī)定。（2）實現(xiàn)了機械化支護效果，使用手動液壓控制即可實現(xiàn)移動支架，推進作業(yè)工作面。（3）支架主要部件包括前后頂梁、伸縮梁、挑梁、聯(lián)動梁、掩護梁、連桿機構(gòu)、底座等，均采用鉸接方式連接，支架的機械動作機構(gòu)由立柱、調(diào)架千斤頂、推移千斤頂及支架液壓控制系統(tǒng)等實現(xiàn)。（4）掘進轉(zhuǎn)載機與掘進超前支護連接配套，并通過配合動作實現(xiàn)自動封裝。（5）采用手動控制液壓閥輕松實現(xiàn)支架的所有機械自動化動作，操作簡便，節(jié)省了時間和人力。

4 液壓自移式超前支護工作原理

巷道支架前移時，其工作原理是：

（1）推前架：以中間架為支點，完成推前架動作。

推主架：開通尾梁下降閥，使尾梁下降，使立柱接通高壓乳化液體，打開高壓乳化液體控制單向閥，閥芯與閥座之間有間隙，液體流回油箱。主架下降脫離頂板后，開動換向閥，推動主架向前移動一個步距。操作主架下降，這時頂梁與頂板之間仍然有一定壓力。防倒調(diào)架千斤頂?shù)幕钊麠U可隨主架前移被拉出，防倒千斤頂也可以調(diào)整底座和頂梁之間的相對位置。高壓乳化液可以經(jīng)過活塞腔回液進入油箱，使立柱中壓力逐漸增大，使得主架逐漸接近頂板，達(dá)到初撐力要求時停止供液，尾梁被挑起。

推副架：通過換向閥降低尾梁，使高壓乳化液進入到立柱有桿腔中，與此同時，打開高壓乳化液控制單向鎖，在閥芯與閥座之間有間隙，液體流回油箱，副架降架并推移到位后，調(diào)整架間距，升副架，尾梁被挑起。

（2）拉中架：中架和前架的液壓控制系統(tǒng)和操作方法完全相同，所不同的是以前架為支點，其動作順序簡要描述為：

主架支撐、降尾梁、降副架、拉副架、升副架、挑尾梁；

副架支撐、降主架、拉主架、升主架、挑尾梁。

（3）拉端頭支架：

主架支撐、降副架、拉副架、升副架；

副架支撐、降主架、拉主架、升主架、挑尾梁。

自移式超前支護移動過程應(yīng)注意：推拉自移式超前支架時，必須有一側(cè)支架推拉并升起達(dá)到初撐力后，經(jīng)檢測確認(rèn)后才可推拉另一側(cè)支架。為保證頂梁接頂嚴(yán)密和底板受力均勻，在遇冒落帶、底板不平、頂板或底板變坡較大時可用老料襯平。

5 液壓自移式超前支護應(yīng)用效果

超前支護的主要作用是維持工作面兩巷圍巖的穩(wěn)定性并提供有效的作業(yè)空間和足夠的通風(fēng)斷面。

（1）支護強度高：液壓自移動式超前支護的支護強度時頂板壓力的6倍左右，足以保證巷道的安全。

（2）安全程度高：不再需要人工前移前探梁而在空頂下作業(yè)，取而代之以采用全液壓控制機械自動化支護方式，提高了作業(yè)安全性。

（3）支架依靠自身動力和推拉油缸實現(xiàn)了超前支護的自行移動。

（4）實現(xiàn)了自動扒裝：使用轉(zhuǎn)載機自身攜帶的鏟板，通過支架和轉(zhuǎn)載機的交替互移，可快速將迎頭煤矸扒出，節(jié)省了作業(yè)時間，提高了效率。

（5）采用一部40噸固定掘進轉(zhuǎn)載機與超前支護連接，減少了一部移動設(shè)備，降低了移架的勞動強度和耽誤的人工循環(huán)作業(yè)時間，安全性也得到了大幅度提升。

使用后的經(jīng)濟效益：

（1）應(yīng)用液壓自移式掘進超前支架后，每10平方米的巷道僅需要6名作業(yè)人員，節(jié)省了人力資源，減輕了企業(yè)負(fù)擔(dān)。

（2）刨掘迎頭原來單頭推進速度大約為180-200米/月，使用后加快了扒裝速度，節(jié)省了循環(huán)作業(yè)時間，單頭推進速度達(dá)到了300米/月以上，效率提高了一倍以上。

（3）液壓自移式掘進超前支護可以適應(yīng)不同地質(zhì)條件和頂板支護條件，且支護面積大，實現(xiàn)了巷道掘進機械自動化支護，加快了煤炭的開采速度和產(chǎn)能。

6 液壓自移式超前支護的制造工藝要求

（1）主、副架各個部件主筋、頂板、底板、蓋板及部分筋板需要采用Q460及以上高強度鋼板，其他可采用16Mn鋼板。

（2）液壓支架所有構(gòu)件焊接需采用二氧化碳?xì)怏w保護焊。

（3）液壓支架設(shè)計制作需要符合《液壓支架設(shè)計規(guī)范》和《液壓支架通用技術(shù)條件》，各零部件也應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）液壓支架制作前，應(yīng)對各階段工作內(nèi)容詳細(xì)分工，落實責(zé)任人，并對制造工作進行專項考核。

（5）液壓支架制作時對幾大部件的主筋板進行組隊瓶裝加工，保證其一致性。部件拼裝時，為確?？孜患庸ふ_，應(yīng)統(tǒng)一裝配基準(zhǔn)，通常以加工后的主筋板下底面為基準(zhǔn)。焊接時應(yīng)嚴(yán)格按照焊接順序及工藝要求，減小和控制焊接變形

7 結(jié)束語

巷道液壓自移式超前支護的應(yīng)用，大大提高了支護效果，節(jié)省了支護費用，安全性高，取得了很好的社會效果，值得進一步推廣應(yīng)用。