煤巷掘进气动液压自移支护支架研究与应用.docx

          煤巷掘进气动液压自移支护支架研究与应用                    摘 要：煤矿井下煤巷掘进一般采用掘进机施工，掘进机切割后碛头顶板采用前探梁+木板进行临时支护为改变煤巷掘进碛头顶板临时支护时间长、人员多、支护强度低、安全风险大等现状，通过设计横式超前自移支架代替传统使用的前探梁+木板临时支护方式，配备气动注液泵向自移支架供液，控制支架前移和升降，掘进临时支护效率及掘进单进水平得到大幅提高关键词：煤巷掘进；气动注液泵；自移支架0 引言当前矿井煤巷使用的前探梁+木板作为临时支护，存在临时支护时间长，效率低，影响掘进进尺的提高通过使用横式超前自移支架代替传统使用的前探梁+木板临时支护，安设移动方便的气动注液泵供液，达到煤巷掘进快速高效、安全可靠煤巷掘进工作面采用综掘机截割，皮带机出煤，掘进工作面每截割一个循环，将掘进机后退一定距离，启动乳化泵，操作组合操作阀控制横式超前自移支架前移至碛头位置，预先铺设并连接好钢筋网，再抬升支架顶梁将钢筋网紧贴顶板通过气动注液泵供液，超前自移支架自动推移和抬升，实现煤巷掘进顶板临时支护自动化、智能化1 工程概况1.1 工作面顶底板情况煤巷综掘工作面煤层走向北偏东，倾向北西，倾角3°～7°，平均5°,厚度介于1.0m～3.86m，平均1.8m。

煤层顶板主要为基本顶、直接顶、伪顶三大类其中基本顶为中厚层状粉晶灰岩（f=10～12），平均厚度20.48m；直接顶为砂质泥岩及薄层砂岩，f=6～8，平均厚16.28m；伪顶岩性为碳质泥岩，f=4～6，厚度为0m～0.5m煤层底板分为直接底、基本底两大类，其中直接底泥岩、砂质泥岩、砂岩，f=6～8，厚度约为3.71m；基本底岩性为铝质泥岩，f=6～8，厚度约为2.29m1.2 断面及支护参数巷道断面形状为异性断面，全煤巷或半煤巷，巷道掘进断面13.5㎡，掘高2.7m，掘宽5.0m，净断面12.48㎡，净高2.6m，净宽4.8m采用锚网支护，顶锚杆选用Φ=22mm，L=2.0m的树脂锚杆，碟状托盘规格为120mm×120mm×10mm，螺母为防松螺母，锚固剂为ck2370树脂锚固剂，顶板锚杆间排距为800mm×800mm帮锚杆选用Φ=16mm，L=1.8m的金属胀壳式可回收锚杆，帮锚杆间、排距为800mm×1000mm选用Φ15.24mm钢绞线切割成的锚索加强护顶，锚索长度7.5m，采用两条ck2370树脂锚固剂锚固锚索，锚固长度1.4m，双排布置，间距3.2m，沿空护巷补强锚索按间距1.6m布置。

1.3 掘进工艺流程掘进工作面采用掘进机一次性全断面切割成形，巷道水沟在切割巷道时一并割出工艺流程为：安全检查→切割出煤→退掘进机→安全检查→临时支护→锚网（锚索）支护→清浮煤→延伸皮带2 掘进工作面设备情况2.1 气动注液泵ZBQ-7.5/25型煤矿用气动注液泵是一种煤矿井下风动高压乳化液泵站，主要适用于煤矿井下工作面临时快速升柱支护，本产品具有体积小、质量轻、输出压力高、受用范围广等特点ZBQ-7.5/25型煤矿用气动注液泵由气动换向机构总成、液力机构系统、专用滤液器、进出液阀总成、乳化液箱体、专用耐震压力表和连接管路系统等组成2.2 超前自移支架巷道掘进横式超前自移支架由两组横式顶梁、底座、跑道、立柱、抬底缸、推移千斤顶、组合操作阀、液压管路等组成采用横式顶梁，迈步自移立柱缸底加鞋套，避免插底ZTYC7600/24/34煤巷综掘自移式超前支架重量为8吨/组，铺网机构1吨，总重约为17吨，其结构件材料中Q550为30%，其余为Q460；主要销轴采用30CrMnTi，其余采用40Cr材料；销轴、导杆均镀锌、钝化处理；无缝钢管采用27SiMn；架间主进液管路采用31.5D高压胶管，主回液管路采用B40高压胶管，架内主进回液选用Ф19mm高压胶管；操纵阀采用200L/min组合阀，立柱安全阀采用200L/min；高压钢编胶管及接头等附件均选用专供煤矿井下使用的优选系列型号。

2.3 设备配合使用情况2.3.1 工艺配合煤巷综掘工作面碛头采用EBZ160A型掘进机切割煤矸，掘进机后方铺设1台DSJ80/40/2×55型皮带输送机运输煤矸至工作面煤仓；碛头临时支护采用ZTYC7600/24/34型超前自移支架，由ZBQ-7.5/25型气动注液泵通过管路向自移支架供液；MQT-130锚杆机支护顶锚杆和锚索；YT7655气腿凿岩机施工帮锚杆；MLGF-20/8-132G空气压缩机向锚杆机提供压风2.3.2 时间和空间配合每班进班进行安全检查后启动皮带输送机和综掘机，开始切割碛头一次成型，每循环进度为2.4m；将综掘机退后约8m，启动启动注液泵，操作超前自移支架迈步前移至碛头并铺钢筋网对切割出的顶板进行临时支护；使用2台锚杆机同时施工顶锚杆，结束后将超前自移支架后退约6m停止，使用2台气腿凿岩机施工帮锚杆，结束后进行下一个循环2.4 气动注液泵使用2.4.1 产品特点（1）质量轻：约25kg，一人可轻松移动；（2)输出压力高：最大液体输出压力可超过20MPa；(3)体积小：约650mmX500mmX470mm；(4)适用范围广:工作介质可谓乳化液、水，并且可靠性高，维护简便且寿命较长；(5)操作安全：采用气体驱动，无电弧及火花，可在危险场所使用；(6)维护简便：本产品零部件及密封件数量少，维护简便，大大减少工人维护设备所需时间及维护费用。

2.4.2 使用方法（1）煤矿井下作业面为煤矿用气动注液泵压缩空气气压范围应为：0.4-0.63MPa；（2）在乳化液箱体中加满配比好的乳化液（不允许机械油或液压油）；（3）将注液枪连接至该气动升柱机的出液口；（4）连接进气管，固定牢稳；（5）打开气源，即可向单体支柱或综采液压支架内注液2.4.3 注意事项（1）开机前检查各部件是否连接牢固，确认无松动现象；（2）乳化液箱体内加注符合要求的工作介质；（3）本气动注液泵在使用前应在地面检查各机件有无漏水的异常现象；（4）注液泵正常工作温度为20～65°，温度过高或过低都必须采取降温或保温措施，以防机件损坏；（5）本注液泵不得超载作业，管路距离限制在200m以内；（6）操作人员要经常检查乳化液箱液位，不允许无液工作，不允许离岗操作2.4.4 常见故障及排除方法（1）出水无力原因：供气压力不高；进液单向阀总成不清洁或损坏；出液单向阀总成损坏排除方法：调整供气压力；清洗修复更换损坏部件；更换出液单向阀总成2）流量不足原因：乳化液箱体内液体太少；过滤网堵塞；出液阀总成不正常；进液单向阀总成损坏排除方法：添加乳化液；清洗滤网；清洗检修，更换损坏部件；更换进液单向阀总成。

3）接头处渗漏原因：螺纹连接处松动；接头处密封圈或密封垫损坏排除方法：拧紧螺纹；更换密封圈或密封垫4）不启动原因：供气气压偏低排除方法：提高气压3 实施效果通过设计横式超前自移支架代替传统使用的前探梁+木板临时支护方式，配备气动注液泵向自移式支架供液，使用组合操作阀集中控制横式超前自移支架移动和升降，人员在临时支护下方进行顶板铺网和锚杆支护作业2017年5月，横式超前自移支架在井下综掘工作面安装、调试，经过近3个月的现场使用，气动注液泵配合自移支架工艺在综掘工作面使用，具有移动方便、操作简单，安全可靠、省时省力、护顶效果好的优点，正常掘进期间巷道月掘进进尺达200m以上气动注液泵配合自移支架工艺在煤巷综掘工作面使用后，节约了人工移设前探梁时间，巷道每循环掘进进度可达到2.4m，比传统1.8m增加0.6m按每班掘进1个循环，“三八制”作业，月正规循环25天计算，与传统人工移设前探梁+木板进行临时支护相比，月增加进尺45m，正常掘进情况下月进尺达200m以上按每个煤巷掘进头年增加掘进进尺495m（按年生产330天计算），回采工作面按长200m，煤厚1.6m，煤炭容重1.45t/m3计算，每年可多圈回采煤量约23万t，可有效缓解采掘接替紧张矛盾。

4 结论为改变煤巷掘进临时支护时间长、人员多、支护强度低、安全风险大等现状，设计横式超前自移支架代替传统使用的前探梁+木板临时支护方式通过配备气动注液泵向自移支架供液，操作组合操作阀控制横式超前自移支架前移至碛头位置，预先铺设并连接好钢筋网，再抬升支架顶梁使钢筋网紧贴顶板，实现煤巷掘进碛头顶板临时支护自动化、智能化，掘进临时支护效率及掘进单进水平得到大幅提高1  -全文完-。