綜掘工作中頂板防滅火技術研究

綜掘工作中頂板防滅火技術研究

0管前探梁與單體柱的巷道挖掘工作的過度支出長期以來一直是對煤炭生產技術的阻礙。由于道路開挖后屋頂無法立即有效維護，屋頂經(jīng)常倒塌、墜落和造成事故。國內煤礦目前普遍使用的臨時支護形式有竄管前探梁和單體支柱加橫梁等形式,但這些方式都存在著一定的缺陷,在安全方面存在薄弱環(huán)節(jié),影響掘進效率,不能從根本上解決安全問題。隨著掘進機械化程度和單產的快速提高,通風、運輸和開采工藝對順槽斷面尺寸要求越來越大,巷道寬度已經(jīng)達到4500~6000mm,高度已經(jīng)達到3000~4500mm,掘進機的功率也越來越大。傳統(tǒng)的竄管前探梁和單體支柱加橫梁的臨時支護從支護能力、支護高度、支護速度、自動化程度、可操作性和安全性等方面都不能滿足掘進臨時支護的要求,在很大程度上制約了高性能掘進設備高產高效能力的發(fā)揮。1吊掛環(huán)穿管式前探梁臨時支護目前,國外煤礦井下掘進工作面巷道的支護多采用多排單體液壓支柱加高強度工字鋼棚梁支護法,國內大多數(shù)煤礦井下掘進工作面普遍使用的臨時支護形式主要有:(1)吊掛環(huán)穿管式前探梁臨時支護;(2)掘進機機載臨時支護裝置;(3)采用多排單體液壓支柱加高強度工字鋼棚梁支護法等。這些方式雖然在一定程度上緩解了掘進工作面迎頭支護的壓力,改善了工作面的支護狀況,但實際使用過程中還存在著許多不足之處,安全上仍然存在較大的隱患。(1)吊掛環(huán)穿管式前探梁臨時支護吊掛環(huán)穿管式前探梁臨時支護,主要由吊掛環(huán)和前探梁組成,環(huán)由錨桿固定在頂板上,前探梁在吊環(huán)中,探出后支護頂板。其主要問題:(1)利用半圓木和木楔將鋼與頂板剎實背緊,沒有初撐力,存在極大的安全隱;(2)前探梁與頂板為點或線接觸,不能對空頂區(qū)全面進行有效支護,如遇到頂板破碎使用效果就更差;操作過程復雜,需要人工移動,勞動強度大,臨時支護速度慢、效率低;(3)錨網(wǎng)支護方式在鋪網(wǎng)時操作員必須進入空頂區(qū)作業(yè),存在極大的安全隱患。(2)掘進機機載臨時支護裝置裝置主要由左右底座、左右機架、左右翻轉架、左右折臂架和頂架梁組成,安裝在掘進機前中部。掘進機正常掘進時,該裝置折疊收縮在截割減速機背部,不干擾掘進機的運動和截割作業(yè)功能;需要支護時通過操作支護折疊架的液壓控制閥來控制折疊架的位置,使折疊架伸出支撐于頂板,完成支護功能。其主要缺點:(1)支護面積小,不能完全支護暴露的頂板;(2)錨網(wǎng)支護時操作人員仍在空頂下作業(yè),存在極大的安全隱患;(3)該裝置對頂板適應性差。掘進時遇到頂?shù)装迤鸱?巷道變低,機載支護不能完全施展開,達不到初撐力,存在較大安全隱患。(3)多排單體液壓支柱加高強度工字鋼棚梁支護法機掘后先迅速采用液壓單體支柱將空頂板支撐牢固,然后再進行敲幫問頂,待處理完掉活矸、浮石后,迅速用單體柱將工字鋼和鋼絲網(wǎng)頂?shù)巾敳科街辈糠?、連網(wǎng)、護住頂板。支設每根單體液壓支柱時至少3人配合進行超前支護,工人勞動強度大,成本高,回柱危險性大,存在安全隱患,并且影響人員及設備通行,支護效果和安全保障不理想。2快速掘進臨時支護裝置—交叉浸在此背景下,本文結合綜掘工作面的條件與特點,設計出一種可與大部分煤礦巷道綜掘工作面設備配套使用的快速掘進臨時支護裝置—交叉邁步式快速掘進臨時支護支架組。如圖1所示。2.1巷道支架組成交叉邁步式快速掘進臨時支護支架組由橫梁、縱梁、挑梁、立柱、推移千斤頂、挑梁千斤頂、調架千斤頂和防護片幫機構等組成。支架組主要由2組支架交叉布置組成,各支架由2根橫梁通過若干根縱梁連接而成,每根橫梁左右兩側各布設有柱窩,銷軸與立柱采用球面聯(lián)接,其中縱梁數(shù)主要根據(jù)巷道頂板每排的錨桿數(shù)決定。每根橫梁兩頭腔體中還布置有調架千斤頂。2個橫梁通過2個推移油缸連接。支架組前端設有挑梁,挑梁與縱梁通過銷軸聯(lián)接,挑梁主要由挑梁千斤頂來調節(jié)其下擺角度。支架組前端兩側均有防護片幫機構。2.2頂板冒落原因順梁機構支架與頂板接觸,順梁支撐頂板,是裝置的主要承載部件之一,其主要作用包括:(1)直接承受頂板壓力并保證頂板巖石的完整性;(2)為工作巷提供足夠的安全空間;(3)周期來壓時,順梁接觸面積較大,順梁可有效控制頂板冒落。(2)橫梁橫梁上部與順梁鉸接,下部與立柱相連,橫梁之間通過推移千斤頂連為一個整體,是支架的主要聯(lián)接和掩護部件,其主要作用包括:(1)承受順梁作用的水平分力和側向力,增強支架的抗扭性能;(2)橫梁與立柱、推移機構連接,保證裝置的前進與后退。(3)推移機構支架的推移機構由推移千斤頂和銷軸等組成,其主要作用是推移裝置和拉移裝置。(4)防護片幫機構支架兩側帶有2個防護片幫機構,可以增加對煤幫的防護面積,提供安全工作空間,防止頂板冒落傷人。(5)挑梁挑梁與順梁通過銷軸鉸接,主要作用:(1)實現(xiàn)支護頂板的作用;(2)實現(xiàn)機械化上網(wǎng)。(6)調架千斤頂調架千斤頂主要布置在橫梁兩側腔體內,當支架組向煤壁一側傾斜時,可通過調架千斤頂對其進行調正。2.3架千斤頂系統(tǒng)交叉邁步式快速掘進臨時支護支架組的液壓系統(tǒng),由主進液管、主回液管、各種液壓元件、立柱、推移千斤頂、挑梁千斤頂和調架千斤頂?shù)冉M成。采用快速接頭盒U形卡及O形密封圈連接,拆裝方便,性能可靠。在主進、回液到操縱閥之間,裝有球形截止閥、過濾器、回液斷路閥等,可根據(jù)需要接通或關閉某架液路,可以維修某一架膠管及液壓元件,過濾器能過濾主進液管來的高壓液,防止雜物進入架內管路系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)所使用的乳化液,是由乳化油與水配置而成的,乳化油的配比濃度為5%。2.4支持設施的牛奶注射液移動泵站選擇具有體積小、重量輕、操作簡便、移動靈活、工作平穩(wěn)可靠和高效、節(jié)能、安全的乳化液移動泵站。2.5臨時支護操作將支架跨騎在掘進機上,使支架挑梁前端與掘進面保持一定的安全距離,啟動掘進機向前掘進,當掘進機掘進至規(guī)程規(guī)定距離后停止掘進,開始移架。(1)(1)打開進液截止閥;(2)伸1、3橫梁(由挑梁向后數(shù))兩側的立柱,使1、3橫梁經(jīng)順梁完全接頂;(3)將挑梁放置最低位置;(4)收起2、4橫梁兩側立柱,使2、4橫梁經(jīng)順梁脫頂;(5)將推移油缸伸出,推動2、4橫梁前移;(6)伸出2、4橫梁兩側立柱,使2、4橫梁經(jīng)順梁完全接頂;(7)鋪網(wǎng),人員站在永久支護下將網(wǎng)連接好,放置挑梁上,用挑梁將網(wǎng)挑起接頂;(8)收起1、3橫梁兩側立柱,使1、3橫梁經(jīng)順梁脫頂;(9)將推移油缸收回,拉動1、3橫梁前移;(10)伸出1、3橫梁兩側立柱,使1、3橫梁經(jīng)順梁完全接頂;(2)按以上((3)~(10))的操作方法將支架移至規(guī)程規(guī)定地點;(3)重復(2)~(5)操作方法進行新一輪小循環(huán)掘進移架操作,將整個臨時支護達到規(guī)程規(guī)定后停止掘進;(4)從邁步式掘進超前支護支架組下退出掘進機;(5)確認支架梁與頂板接實后人員進入支架內進行頂幫錨桿支護。3空頂區(qū)頂板施工技術(1)具有結構緊湊,操作靈活,適應于掘進工作面煤礦巷道,能夠提高掘進速度和工作效率;(2)有足夠的支護強度,實現(xiàn)全斷面支護掘進工作面空頂區(qū)的頂板,保證掘進工作面的作業(yè)人員和掘進機處于安全狀態(tài);(3)實現(xiàn)自動鋪網(wǎng)功能,減少頻繁連接網(wǎng)片的麻煩,避免作業(yè)人員進入空頂區(qū)鋪設頂網(wǎng);(4)該設備與掘進機獨立作業(yè),互不干涉、性能可靠,移架迅速方便可靠;(5)該設備能有效地配合掘進機、機載二運和錨桿機的施工,實現(xiàn)高效掘進;(6)實現(xiàn)掘進-無支護-臨時超前支護-永久性支護的銜接過渡,在一定區(qū)域內可實現(xiàn)連續(xù)掘進與連續(xù)支護作業(yè)方式。4提高工作面高效低能耗能力可解決煤礦掘進工作面的超前機械化支護問題,替代傳