支护装置（共3篇）
支护装置 篇1
1 掘进机临时支护装置概述
目前煤矿井下巷道多以锚网支护技术在广泛应用, 国内煤矿井下巷道临时支护技术普遍采用窜管前探梁和支柱加横梁2种方式[1]。这, 2种方式在作业时都存在支护工人在空顶区锚固作业的安全隐患, 同时, 由于操作过程繁琐也制约着掘进机工作时的掘进效率。在国外, 掘进机临时支护装置受到广泛重视, 一些国家明确规定不允许直接销售没有配置临时支护装置的掘进机。近年来, 临时支护装置在国内也同样受到很高的重视, 许多煤矿在购买掘进机时要求必须配置临时支护装置, 并且对已购置正在使用的掘进机逐步进行加装临时支护装置的改造。
2 掘进机临时支护装置设计原则
目前, 通过对煤矿井下使用的临时支护装置的调研, 并结合井下不同巷道使用条件设计出了一款适用范围广, 实用性高的掘进机机载式临时支护装置, 替代原有的窜管前探梁和支柱加横梁临时支护方式。该装置装配在掘进机悬臂的中上部, 选位合理, 结构简单, 对掘进机的改造量很小, 该装置液压油源利用掘进机本身油源, 无需单独提供油源。当掘进机进行截割作业时该临时支护装置不会干扰掘进机的正常截割作业功能。该机载式临时支护装置在作业过程中满足临时支护安全作业的同时也可以托起锚网、钢带或槽钢, 实现了机械化支护作业, 降低了作业强度, 提高了掘进效率, 锚护工人的安全得到了有效的保障[2]。根据掘进机的性能和巷道支护的工艺特点, 该机载式临时支护装置具有以下优点:不干扰掘进机的运动和截割作业, 不阻碍操作司机的视线;操作简单, 安全可靠, 便于井下安装、拆卸和维修;支撑高度和支撑角度能够适当调整, 以满足不同顶板的使用要求;能够支撑顶板并且能起到托锚网及钢带的作用;能对顶板施加一定的初撑力, 但不损坏顶板;机载临时支护装置借用掘进机的液压系统, 可实现掘进机与机载临时支护的动作互锁;装置安装后, 不得损害掘进机的工作部件, 不影响掘进机正常使用寿命。
该装置的主要技术经济指标。支护参数:额定初撑力为15 k N;支护强度为3.5 k N/m2;适用巷道断面为矩形、拱形、梯形;巷高为2.8~4.2 m, 巷宽为2.8~5.4 m;超出截割头距离≥800 mm;折叠后最小高度≤150 mm;整架重量约为2 t。液压系统参数:额定压力为16 MPa;额定流量为50 L/min。
3 结构设计及工作原理
该装置装配在掘进机悬臂的中上部, 对掘进机的改造量很小, 安装后不干扰掘进机的正常截割作业功能。该机载临时支护装置采用左右对称设计, 顶架为分体式设计, 在井下巷道运输时可拆分, 安装时只需拆卸下原掘进机截割臂升降用销轴, 换上新设计的支护专用连接销, 然后安装好支撑套筒组合及折叠油缸, 再分别与支护顶架上的2对十字头通过销轴进行连接液压管路即可完成机载临时支护的安装, 见图1。
掘进机机载临时支护装置的主来液与掘进机左星轮马达进液管并联, 通过一个两位三通阀控制, 工作时将两位三通换向阀来液切换到机载临时支护装置系统, 通过操控控制箱的多路换向阀分别控制折叠油缸、前支撑油缸、左右后支撑油缸、伸缩油缸, 实现支护上升、打开、调整及支撑等动作, 从而完成支护, 在支护顶架与顶板结合时应使顶架对顶板施加适当的初撑力。在整个液压系统中需同时动作的油缸使用了分流集流阀, 保证了该装置操作时动作的一致性, 见图2。
4 关键技术创新点
1) 分体式顶架设计, 解决了井下运输难题。
2) 不干扰掘进机的运动和正常截割作业功能。
3) 该装置选位合理, 对掘进机的改造量小;不干扰掘进机的运动和正常截割作业功能;结构简单, 可靠性好, 易于安装。
4) 利用掘进机液压系统为动力源, 无需另外配备泵站。掘进机截割作业结束后即可对空顶区进行有效支护, 速度快, 操作简单[3]。
5) 顶架可实现前后、左右一定的摆动倾角。
6) 该装置安装在掘进机的截割臂上, 无需搬运, 可随掘进机一起行走, 缩短了支护作业时间, 从而极大提高临时支护效率, 加快掘进速度。
5 结束语
综上所述, 机载式临时支护装置有效地将临时支护与掘进机相结合, 工作方式灵活, 适用范围广, 对改善矿工的作业安全和降低劳动强度, 具有极大的意义。而且该掘进机机载式临时支护装置通过在西山煤电集团公司各矿进行广泛使用, 对提高工作效率和安全保障具有很高的实用价值, 是综掘工作面临时支护的一个重要发展方向。
摘要：基于国内煤矿综掘支护的现状, 研制一种配套掘进机的机载临时支护装置, 在井下掘进工作面顶板锚固作业时, 为顶板提供临时支护, 增加井下支护工作的安全性, 降低作业强度, 提高掘进效率。
关键词：掘进机,机载,支护
参考文献
[1]李辉.综掘工作面锚杆支护临时支架设计分析[J].煤炭科学技术, 1999, 27 (5) :24-25.
[2]徐锁庚.综掘工作面机载式临时护顶机的设计研究[J].煤矿机械, 2008, 29 (5) :1-3.
[3]简博.掘进机机载液压临时支护的研制与应用[J].煤炭技术, 2007, 26 (7) :9-10.
支护装置 篇2
潞安集团古城矿井项目的主斜井施工由中煤第五建设公司第一工程处承担。主斜井的表土及基岩风化段采用冻结法施工, 掘进施工设备采用三一重装公司生产的EBZ160型掘进机。掘进机掘进后采用36U型金属支架架棚支撑, 棚间距为800 mm。由于掘进巷道毛断面高度达到6 500 mm, 人工架棚施工作业难度非常大, 导致作业劳动强度大, 施工速度慢, 施工效率较低。为了架设U型金属支架机械化, 减轻工人劳动强度, 加快架设U型金属支架的速度, 提高施工效率, 研究一种大断面斜井巷道综掘机配置机载前探支护装置兼载人作业平台。
在该巷道掘进后架棚时, 该装置作为架棚作业装置, 将施工人员和U型金属支架送入迎头, 为架棚作业提供施工作业平台, 实现快速施工, 并提高架棚作业安全性;当巷道施工进入基岩段, 改用普通施工法, 掘进机撤出该巷道施工后移至其它施工巷道时, 对其适当调整后可以作为机载前探支护装置使用, 做到一机多用, 满足现场施工需要。
2 装置的组成结构和工作原理
该装置主要有护顶梁 (兼作载人平台) 、主臂、油缸等结构部件以及外配套液压操作控制系统等组成, 其结构组成如图1所示。该装置具有相对于掘进机独立的运动和临时支护功能, 同时又兼做施工作业平台功能。该装置采用两机叠加的配套方式安装在掘进机截割臂上, 掘进机作业时该装置停放位置如图2所示。
2.1 载人平台结构组成
载人平台由左、中、右三部分组成, 其结构组成如图3所示。平台的左右侧平台与中部平台采用铰接方式连接。使用时侧平台可翻转180°, 与中部平台平齐, 加大其面积, 展开后尺寸为2 000 mm×4 000 mm, 横向尺寸可以由2 m扩展到4 m, 满足大断面斜井施工架设U型金属支架的施工需要。平台的侧平台向外翻转展开后与中部平台成水平, 形成一个平台, 为施工人员、U型金属支架及千斤顶等施工机具提供一个作业平台, 施工人员在该平台上可方便快速地完成U型金属支架架设施工, 提高施工速度。为确保施工人员在作业平台上施工中的安全, 在作业平台上采取安全保护措施。一方面, 在平台侧平台展开形成平台后, 在其平台四周设置有安全护栏。考虑到其收放方便, 不影响掘进机的掘进作业, 采用立柱上挂环链方式, 形成软性环形连接安全护栏。该护栏可快速地拆卸或组装, 拆卸后放在中部平台上或掘进机机身上, 并对其进行固定, 防止掘进机截割时振动滑落伤人。待装置的平台翻至前面时, 先将立柱安装并牢固在平台上, 再以立柱为骨架, 用环链将立柱能连成一体, 形成一个整体环形安全护栏, 以确保其作业人员安全。另一方面, 采取个人安全保护措施, 作业人员配备有安全保护带。平台上四周焊接安全带固定生根环, 作业人员的安全保护带与其相连, 为作业人员在作业平台上意外滑落时的安全保障。作为载人作业平台时, 平台上用带孔花形钢板封闭, 花形钢板可以起到防滑作业, 形成一个载人平台, 带孔花形钢板与平台框架采用螺栓固定, 以供架设U型钢作业之用。
当载人平台功能转换为临时支护功能时, 可将带孔花形钢板以及平台上四周安全辅助围挡群全部拆除, 平台就变成框架式结构, 即成为可作为机载临时支护装置使用时的护顶梁结构。根据巷道锚杆布置形式, 选好位置, 将金属网和钢带一起撑上顶板, 可以进行锚杆孔施工。
该装置在掘进机截割时, 护顶梁上护栏和底板拆除, 两侧翻转与中梁叠合, 叠合后其结构如图4所示。
2.2 主臂结构组成
主臂采用两级方套式伸缩结构, 由内、外方套组成, 如图5所示。主臂内有主臂油缸, 油缸的活塞杆和缸体分别与内外方套的铰接孔相连, 油缸不受力, 能够带动内方套在外方套内滑动, 从而实现主臂的伸缩。
主臂作为载人作业平台的主要支撑, 其强度安全性要求更高。需要对主臂内外套筒所用材料进行重新分析, 主臂油缸进行重新选用, 主臂受力进行重新分析校核, 以确保载人平台工作时的安全。
2.3 两机配套连接方式
机载临时支护兼载人装置自身不具有行走功能, 其依附于掘进机, 载在掘进机上, 以掘进机作为该装置的安装基础, 提供装置提供行走的功能。为此, 该装置与掘进机的连接方式直接影响到掘进机的功能。更换掘进机的截割臂与机身连接的销轴和掘进机支臂油缸和截割臂前端连接的销轴, 提供装置的安装位置, 实现掘进机与装置一体化。截割臂与机身连接的销轴加长, 提供翻转油缸的生根点, 通过其变幅, 使得装置主臂翻转, 达到装置展开或收拢功能。支臂油缸和截割臂前端连接的销轴加长, 与装置主臂铰接, 为装置支护提供生根点。装置的自重和护顶力均作用在该轴上。
2.4 掘进机液压系统改造
为了简化该装置以及掘进机与装置交叉使用, 同时装置的使用时间较短, 该装置使用不会给掘进机的液压系统带来油温升高等影响, 为此, 该装置自身没有配置动力源, 而是借用掘进机的液压动力系统, 与掘进机的液压系统共用, 引用掘进机上的刮板运输机 (一运) 驱动马达压力油作为动力源。在掘进机的液压系统上设置有两位两通切换阀。当装置工作时, 切换阀将一运驱动马达压力油切换提供给该装置使用, 驱动该装置工作, 掘进机仅仅提供动力源, 装置自身操作和控制系统成为一个独立的系统;当掘进机截割作业时, 切换阀将压力油切换回掘进机一运驱动马达, 不影响掘进机正常工作。当装置到位后, 掘进机的电源关闭, 整个设备全部停止运行, 所有压力依靠液压锁来锁住压力, 从液压系统上进一步确保装置的安全可靠。两个液压系统改造原理图如图6所示。
2.5 工作原理
该装置主要具有临时支护和架设U型钢梁载人作业平台两种功能。根据其功能不同, 其工作原理也有所不同。
2.5.1 作为机载临时支护装置使用时的工作原理
将围栏立柱和链条等上面辅助安全部分全部拆除, 同时将护顶梁上铺设的花纹钢板全部拆除。这样护顶梁即可称为框架式结构, 满足锚杆支护作业施工的要求。掘进机作业时装置的立柱收回, 装置卧在掘进机截割臂的护板上, 侧梁上翻重叠在中间护梁上。等掘进机完成截割时, 操作装置的翻转油缸手柄, 将护顶梁立起, 手动翻转侧梁, 使得支护面积达到最大, 将金属网放在护顶梁上, 由吸铁石将网吸住, 并前倾伸向掘进机截割头前面;操作立柱油缸手柄, 将伸出立柱, 并调整位置及护顶梁前后角度, 将护顶梁压在巷道顶板上。这时可以进行锚杆支护作业施工。待完成锚杆支护作业后, 按照相反的操作顺序, 将护顶梁停放在掘进机截割臂上, 开始下一个掘进循环。
2.5.2 作为架设U型钢梁载人作业装置使用时的工作原理
先将花纹钢板等附件安装在护顶梁上, 使护顶梁变成一个载人作业平台, 掘进机作业时装置的立柱收回, 装置卧在掘进机截割臂的护板上, 侧梁上翻重叠在中间护梁上。等掘进机完成截割时, 操作装置的翻转油缸手柄, 将护顶梁立起, 手动翻转侧梁, 使得载人面积达到最大。将围栏立柱、链条等装上护顶梁形成一个上开式箱式结构。将两架U型支架放在平台, 人员带上安装工具进入平台, 所有人员必须挂上保险带, 防止人员意外跌落, 将平台送入巷道中。待平台到位后, 加上辅助支撑系统, 确保设备在特殊情况下的安全。作业人员按照U型支架作业规程进行作业。完成作业后, 安装相反操作顺序, 收回平台, 拆除围栏立柱等, 将平台停放在掘进机截割臂护板上, 开始下一个掘进循环。
3 装置主要技术特点
该装置一机多用, 具有临时支护和架设U型钢梁载人作业平台双重功能, 在不同场合使用, 发挥不同的功能;该装置作为架设U型钢梁载人工作平台使用时, 可将U型钢架和作业人员随平台一起送到迎头, 实现快速作业, 提高作业效率;该装置采用多重安全保护系统, 提高其安全性能;该装置采用翻转叠合式护顶梁, 展开面积大, 满足大断面斜巷载人作业平台使用要求。
4 应用情况
该装置与三一重装公司生产的EBZ160型掘进机配套形成了掘进、临时支护以及载人平台一体化机。该装置在潞安集团古城矿井项目的主斜井施工中使用。该装置的研制应用提高了巷道架棚速度, 从而提高了综合掘进施工速度, 同时, 减轻了作业劳动强度, 为作业人员提高安全保障。试验成功后, 正向其它类似掘进巷道推广应用, 必将产生巨大的社会经济效益。
5 结论
该装置采用一体化设计, 实现了临时支护机械化和架梁载人作业装置的互换性设计, 实现了一机多用, 增加装置的使用功能;该装置采用载人平台式结构设计, 成功解决斜井大巷施工中架棚机械化的难题, 加快综合掘进速度, 减轻作业劳动强度;该装置增加了辅助支撑和安全保险带, 提高了装置的使用安全性, 确保作业人员的安全。
摘要：针对斜井施工中存在的问题, 研制机载前探支护兼架棚装置, 对装置的载人平台、主臂结构、液压系统及工作原理进行了阐述, 该装置在潞安集团古城矿井主斜井施工中的应用, 成功解决了斜井大巷施工中架棚机械化的难题, 加快了综合掘进速度, 减轻了作业劳动强度。
支护装置 篇3
煤矿综掘工作面临时支护的安全问题, 是长期困扰煤炭生产的技术难题, 煤矿顶板事故受顶板岩性、巷道断面形状和参数确定、支护形式、开采深度、矿压等因素制约, 巷道掘进后顶板裸露, 不能得到及时支护, 容易发生顶板冒落造成伤人事故。在实际煤矿巷道断面设计、施工过程中, 如何在工作面选择临时支护至关重要。为解决煤矿掘进工作面临时支护的安全问题, 金川矿业有限公司塔什店煤矿在8304综掘工作面掘进作业中引入了液压超前支护装置, 同时针对其在应用过程中存在的技术问题进行了改进, 确保了设备和现场人员的安全, 大大提高了掘进效率。
2问题提出的背景
8304 工作面皮带顺槽掘进工作面掘进初期至掘进500m时由于煤层埋藏浅, 巷道压力小, 采用被动式支护, 即吊挂环穿管式前探梁临时支护, 满足安全、生产需要。但随着掘进里程的不断增加, 煤层埋藏深度增加, 巷道压力增大, 风爆现象严重, 同时严重威胁了掘进工作面的人员和设备的安全运行, 原有的临时支护方式不能满足安全、生产需要, 要进行技术改进。
3 临时支护的对比说明
3.1 吊挂环穿管式前探梁临时支护装置
吊挂环穿管式前探梁临时支护装置, 是用4 个带螺母的活动吊环固定在巷道顶锚杆上, 每侧前后方向各安装2个, 每2 个吊环前后间隔1 m (一个排距) , 用2 根3 m长的40 钢管分别窜入前后布局的2 个吊环中, 钢管上安装5 块400mm宽5mm厚3000mm长的木板, 随掘进前移。悬臂伸出长度始终保证将待挂顶锚网支撑起来, 临时支护杆后端挂设小链向前固定在吊环或顶网上。
吊挂环穿管式前探梁临时支护装置总体布置如图1所示。
8304 综掘面常常出现风爆现象, 前梁木板多次被砸断, 钢管被砸弯, 人工手动操作费工费时, 掘进迎头正常掘进至少配备6 人现场作业, 每排 (0.8m) 掘进完成都需要2人去进行串梁后才能进行挂超前顶网支护, 每排影响时间约20 分钟, 一班只能正常进尺4 排 (3.2m) , 作业效率低。在5 月份进尺74m, 6 月份进尺105m, 7 月份进尺157m。
3.2 液压超前支护装置
针对吊挂环穿管式前探梁临时支护装置使用中存在的问题, 我矿自主设计了液压超前支护装置, 该装置的应用实现了由被动式改为主动式支护方式, 杜绝了人员进入空顶区域作业, 满足了我矿综掘进工作面支护要求。
①装置组成。液压超前支护装置是由装配在掘进机的中上部, 主要由金属结构件与液压泵站及液压元件三部分构成, 分别是顶梁钢架, 翻板架, 支臂, 尾座架, 前支座, 支撑液压千斤, 伸缩液压千斤、双向锁、高压油路管、控制操作阀等组成。
②装置的特点:
1) 整体框架结构, 多柱支撑, 稳定性好。
2) 实现“掘进—无支护—临时超前支护—永久性支护”的衔接过渡。
3) 人员在装置下方开展支护作业, 安全系数高。
4) 装置由液压系统控制, 能实现自移支护和各种动作。
5) 利用掘进机的液压系统, 减少了设备投入。
③技术特征:
顶梁钢架长度:2500mm;宽度:1000mm;翻板长度:500m m, 宽度:1000mm;泵站压力:15.7 MPa;操作方式:手动操作。伸缩千斤:柱径:Ф80 mm, 行程:2500mm, 数量:1个;支撑千斤:柱径:Ф40 mm, 行程:850mm, 数量:2 个;伸缩筒:外筒150mm×150mm, 内筒120 ×120mm, 长度3500mm;底座500mm×500mm。
④工作原理:
工作时用综掘机的泵站供油, 溢流阀到操作阀, 供经分流集流阀分流, 进入双向锁, 双向锁打开进入液压千斤, 主支撑液压千斤打开升起, 伸缩液压千斤打开升起, 顶梁钢架升高, 直到所需要的高度, 角度停止。
超前支护装置总体布置如图2 所示。
按以往的作业方式, 现场须配备4 个作业人员。8304综掘面迎头掘进时引入了超前支护装置, 现场只须配备1个专业司机和1 个现场监护, 每排影响时间约5 分钟, 每班正常进尺5~6 排 (约4m~4.8m) , 工作效率大大提高, 同时也避免了人员在空顶区下作业的隐患, 现场作业的安全系数大大提高。本工程在8 月份进尺174m, 9 月份进尺205m, 10 月份进尺243m, 工作效率非常高。
4 液压超前支护装置注意事项
超前支护的两个作用, 一是控制巷道掘进到位后顶板煤岩层不松动, 二是确保顶板未正规支护时有一个安全可靠的环境。所以超前支护除正确使用外, 必须支护及时。巷道掘进到位后, 必须及时进行敲帮问顶, 将顶板和巷道正前方活动的煤岩处理掉, 开始操作液压超前支护装置首先将顶梁钢架按照顶板支护要求, 看现场情况是否需要调整翻板架, 其次通过操作手柄将支撑液压千斤和伸缩千斤支起, 让顶梁钢架与巷道顶帮平行, 并与顶板接实, 最后待液压超前支护装置支护完毕, 必须将综掘机停电闭锁后, 人员方可进入综掘机前方进行打眼作业。顶网支护完毕后, 开动掘进机液压系统, 首先将支撑液压千斤收起使顶梁板离开巷道顶板, 然后将伸缩液压千斤收回到位, 最后将支撑液压千斤收回到位, 使支臂落到缓冲座上, 各部件达到收缩最小状态后, 方可进行下一排掘进作业。
5 结束语
液压超前支护装置在我矿综掘工作面中的运用, 改变了塔什店煤矿传统的掘进超前支护方式, 是一次掘进超前支护的技术改造, 该装置适应综掘掘进、支护时间和空间要求, 作业空间内顶板得到了有效支护, 消除了安全隐患, 减轻了工人手工移动超前支护的劳动强度, 提高了机械化操作水平, 改善了工作环境。该装置重量轻、稳定性好, 便于运输、安装和拆卸, 在液压系统出现故障时顶梁板不会掉下伤人, 适用在煤矿综掘工作面进行推广。
摘要：本文对塔什店煤矿液压超前支护装置进行了概述, 对掘进工作面临时支护进行了对比分析, 是一次掘进超前支护的技术改造, 解决了生产过程中设备及人员的安全问题, 提高了工作效率。
关键词：液压支护,安全,应用
参考文献
[1]倪兴华, 苗素军, 杨永杰.综放工作面端头及顺槽超前液压支架支护技术[M].煤炭工业出版社, 2009.
[2]毛好喜.液压与气动技术[M].人民邮电出版社, 2009.