CN103195457A - 巷道综掘无退机作业支护方法 - Google Patents

Abstract

一种巷道综掘无退机作业支护方法，解决了传统巷道综掘退机支护作业安全可靠性差，操作过程复杂等问题，包括与综掘机进行配套作业实现对巷道综掘作业新暴露顶板的临时支护以及利用巷道掘进交错式支护装置对迎头处进行金属网、钢带铺设的支护作业，利用移动式锚杆机支护平台对综掘机后部的巷道区域进行顶板和两帮打锚杆的永久支护作业，运用桥式皮带转载机和带式输送机将综掘机截割下的煤运出作业，其工艺设计合理，支护和移动稳定，杜绝掘进巷道空顶作业，安全可靠，改变掘一步一退机、频繁交替作业工序的传统作业方式，使得综掘机能够在不进行向后退机的情况下连续地掘进。实现掘进和永久支护机械化并行作业，显著提升掘进机开机率和掘进效率。

Description

巷道综掘无退机作业支护方法

技术领域

本发明涉及一种井下巷道掘进作业的支护方法，特别是一种采用技术成熟的巷道掘进交错式支护装置与综掘机配合作业，进行现场及时支护与永久支护的巷道综掘无退机作业支护方法，主要用于井下巷道综掘工作面，掘进机掘进作业暴露出巷道的顶板和两帮的铺网、打钢带以及打锚杆等操作的机械化支护。属于巷道掘进支护工艺技术领域。

背景技术

目前，井下巷道的掘进作业是矿山开采，尤其是煤矿的井工开采中所有其他开采作业的先决条件，但回采工作面产量大幅增加，伴随大量的巷道消耗，掘进跟不上回采需要的矛盾在许多矿区越来越突出。巷道掘进率低，与掘进的支护方式等有着密切的关系。

传统的掘进与永久支护的工艺步骤大致为：综掘机割煤出煤—敲帮问顶—临时支护—刷帮清理—永久支护，即综掘机掘进一个步距，停机并向后退机，进行临时支护，作业人员到迎头铺网，在完成打钢带和打锚杆等永久支护后，综掘机拉动相关设备前移。然后，按上述步骤继续进行掘进下一个步距、停机、退机、永久支护等的循环作业。综掘机截割完成后，大部分时间是人工在停机情况进行架棚、铺网、安设钻机、打锚杆等支护作业，且无论掘进巷道围岩条件如何，一次掘进进尺都不能过大，否则会面临片帮、冒顶事故威胁。因此，现有掘进退机作业的方式效率很低，安全性差，使得综掘机的优势无法发挥。其根本原因就是现有的巷道综掘支护方式，需要频繁地交换掘进作业工种、重复地搬运各作业装置，并缺少能够掩护综掘机正常掘进、对掘进暴露的巷道顶板进行有效临时支护的安全设备以及配合快速掘进的永久支护设备。巷道的掘进已经成为许多煤矿企业的生产瓶颈，所以，研究能够有效限制和防止围岩变性破坏、解决掘进巷道临时支护问题、为永久支护作业提供安全、便捷的作业环境的综掘支护工艺，对于提高巷道掘进的质量和效率具有重要意义。

综掘支护工艺步骤主要包括临时支护和永久支护。现有的综掘临时支护，除临时点柱外，主要包括采用前探梁临时支护、支柱加托梁式临时支护和综掘机机载临时支护等几种方式。上述几种临时支护方式，实际上仍然是依靠人工进行支护和前送，无法从根本上解决空顶作业及支护效率低等问题。近几年，随着综掘机的发展出现的综掘机机载式临时支护，则是利用综掘机的机身做支点，在掘进一个步距停机后，对掘进刚暴露的顶板进行临时性支护。但实践证明这种方式的支护范围和强度十分有限，不能有效地解决掘进中的安全支护问题。永久支护主要是采用预应力锚固高强锚杆锚索组合支护系统的方式对掘进巷道进行顶板支护和两帮支护。本申请人曾针对传统的巷道综掘支护工艺手段落后，需要频繁地交换掘进作业工种、重复地搬运作业装置，并缺少能够掩护综掘机正常掘进、对掘进刚暴露的巷道顶板进行有效临时支护安全设备的状况，设计出公布号为CN102654060A的“巷道掘进交错式支护装置”。其采用由主梁架与辅梁架以及液压立柱构成的分组框架交错式支护结构，辅梁架的侧部设置辅助打锚杆装置，主梁架的前端与进行铺网工作的前梁组件铰接，并利用铰接在主梁架与前梁组件之间的前梁液压缸驱动前梁组件绕主梁架前端的铰接轴的轴线转动，主梁架与辅梁架之间铰接的移架液压缸分别交错驱动主梁架或辅梁架同步移动。因此，该巷道掘进交错式支护装置的结构设计合理，支护和移动稳定，在巷道掘进过程中互为支撑，通过移架液压缸相互推拉行走，并保证在主、辅梁架的移动过程中有一组框架始终处于接顶状态，实现连续的对顶板的支撑支护；显著提高巷道顶板的支护质量，消除了传统掘进工作面工人直接在暴露的顶板下高危作业的风险。

但是，在实际应用中，由于现有巷道退机掘进作业还存在不能够有效限制和防止围岩变性破坏、仍然无法从根本上解决掘进巷道临时支护问题、不能为永久支护作业提供安全便捷作业环境的综掘支护方法，掘进退机作业效率低，已经成为制约很多煤矿企业生产的瓶颈。由此可见，充分利用上述“巷道掘进交错式支护装置”与综掘机配合作业，满足更好的现场临时支护、永久支护的巷道综掘无退机作业，实现机械化的及时支护，对于提高综掘效率具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种巷道综掘无退机作业支护方法，解决了传统巷道综掘退机支护作业安全可靠性差，操作过程复杂等问题，其工艺流程设计合理，掘进移动稳定，无退机支护作业安全可靠，杜绝掘进巷道空顶作业，实现掘进和永久支护机械化并行作业，提升掘进机开机率和掘进效率。

本发明所采用的技术方案是：该巷道综掘无退机作业支护方法包括与综掘机进行配套作业实现对巷道综掘作业新暴露顶板的临时支护以及利用巷道掘进交错式支护装置对迎头处进行金属网、钢带铺设的支护作业，利用移动式锚杆机支护平台对综掘机后部的巷道区域进行顶板和两帮打锚杆的永久支护作业，运用桥式皮带转载机和带式输送机将综掘机截割下的煤运出作业，其技术要点是：巷道综掘无退机作业支护的具体操作步骤如下：

步骤一、通过布置在掘进工作面迎头处的单独罩在综掘机外部的巷道掘进交错式支护装置的移架液压缸，分别交错驱动主梁架或辅梁架相互推拉，实现自移行走，使主、辅梁架的移动过程中有一组框架始终处于接顶状态，形成对顶板连续的支撑支护；并利用巷道掘进交错式支护装置辅助进行金属网、钢带的铺设；顶板和两帮打锚杆的支护作业，则通过跨在桥式皮带转载机上并与综掘机后部通过推移液压缸相连的移动式锚杆机支护平台辅助锚杆机完成；综掘机后部与桥式皮带转载机的前皮带架连接，桥式皮带转载机的后皮带架的行走装置与带式输送机的机尾架相互搭连衔接，经带式输送机的机尾架运出综掘机截割下的煤；

步骤二、综掘机正常掘进时，拖拽后部的桥式皮带转载机，向前截割一个步距后停机，巷道掘进交错式支护装置按步骤一所述的作业方法对掘进工作面的顶板连续支护和实现自移行走，此时，与综掘机后部相连的移动式锚杆机支护平台的推移液压缸伸出，保持移动式锚杆机支护平台暂不随综掘机移动；与桥式皮带转载机相衔接的带式输送机仍停在原工作位置不动，继续将综掘机截割下的煤从工作面前部运出；巷道掘进交错式支护装置随综掘机向前自移行走的同时，将预先安设在装置前梁组件上的金属网、钢带自动铺设在新暴露的顶板上，并在巷道掘进交错式支护装置的掩护下通过人工作业方式进行两帮的金属网和钢带的铺设；

步骤三、通过驱动巷道掘进交错式支护装置前梁组件的前梁液压缸，使前梁组件绕主梁架前端轴线下摆转动，将金属网和钢带预先布置在前梁组件上，再把前梁组件上摆回至初始位置；同时，移动式锚杆机支护平台的推移液压缸收回，驱动整个平台向前移动一个步距，在巷道掘进交错式支护装置后部的掩护下，通过移动式锚杆机支护平台上设置的锚杆机，对综掘机后部的巷道区域的顶板和两帮进行永久支护作业；

步骤四、根据掘进巷道的作业条件，重复步骤二和步骤三的综掘机掘进、巷道掘进交错式支护装置连续支护掘进工作面的顶板、安设金属网和钢带，对综掘机后部的巷道区域的顶板和两帮进行永久支护作业，截割、支护至少二个步距；为了确保综掘机截割下的煤运出工作面，带式输送机依靠自身的移动机构向前移动一段距离，以保持桥式皮带转载机的后皮带架的行走装置与带式输送机的机尾架的相互搭连衔接；

步骤五、连续重复上述步骤二～四，不断进行下一截割、支护的循环作业，综掘机能够在不进行向后退机的情况下连续地掘进。

所述巷道掘进交错式支护装置采用由主梁架与辅梁架以及液压立柱构成的分组框架交错式支护结构，主梁架的前端与进行铺网工作的前梁组件铰接，并利用铰接在主梁架与前梁组件之间的前梁液压缸驱动前梁组件绕主梁架前端的铰接轴的轴线转动，主梁架与辅梁架之间铰接的移架液压缸分别交错驱动主梁架或辅梁架，实现自移行走。

所述移动式锚杆机支护平台采用由底座、升降机构和作业平台构成的门式结构，两端分别与综掘机后部和移动式锚杆机支护平台底座相铰接的推移液压缸驱动移动式锚杆机支护平台跟随综掘机向前移动，负责进行打锚杆作业的锚杆机与作业平台上设置的滑轨机构相连接。

所述桥式皮带转载机由前皮带架、过渡架、中间架、后皮带架及行走装置相互连接而成。

所述带式输送机由机头架、机尾架、输送带、托辊、滚筒和移动机构相互连接而成。

本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明采用本申请人的在先专利申请的“巷道掘进交错式支护装置”（公布号为CN102654060A）以及移动式锚杆机支护平台、桥式皮带转载机和带式输送机与综掘机配合作业，随综掘机向前掘进而移动，对新暴露的巷道区域进行临时支护以及顶板、两帮的金属网和钢带的辅助铺设，并通过移动式锚杆机支护平台进行打锚杆的机械化综掘支护作业，所以本发明工艺流程设计合理，掘进移动稳定，无退机支护作业安全可靠，杜绝掘进巷道空顶作业，实现掘进和永久支护机械化并行作业，避免传统掘进工作面作业人员直接在暴露的顶板下高危作业的风险，有效提高巷道顶板的支护质量。这种综掘支护方法，使得综掘机能够在不进行向后退机的情况下连续地掘进，改变原来掘进作业掘一步一退机、频繁交换作业工序的方式，实现在综掘机后部进行机械化永久支护作业，减少不同工序之间交替所浪费的准备时间，显著地提高掘进效率。因此，本发明解决了煤矿回采巷道掘进过程中传统支护方法安全可靠性差，人员需进入空顶区作业，操作过程复杂，综掘机开机率低，巷道掘进速度缓慢，不能适应矿井正常生产需要等问题，满足井下巷道综掘工作面顶板的临时支护和巷道的永久支护等作业与综掘机有效配合的要求，实现综掘工作面由掘进机掘进向永久支护作业的机械化过渡，改变传统的掘进和支护工艺流程，显著提高掘进机的开机率，为作业人员的支护操作提供有效的安全保障。

附图说明

图1（a）、（b）是本发明的一种综掘机在巷道掘进交错式支护装置的掩护下向前掘进及时支护作业的示意图；

图2是图1（a）沿A－A线的剖视图；

图3（a）、（b）是本发明的一种综掘机停机后，在迎头进行金属网、钢带预先铺设及对综掘机后部的巷道区域进行顶板和两帮打锚杆的永久支护作业的示意图；

图4是图1（a）中的巷道掘进交错式支护装置的一种结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是图1（a）、图3（a）中移动式锚杆机支护平台的一种结构示意图；

图7是图6的侧视图；

图8是本发明的一种桥式皮带转载机的结构示意图；

图9是本发明的一种带式输送机的结构示意图。

图中序号说明：1巷道掘进交错式支护装置、2综掘机、3移动式锚杆机支护平台、4锚杆机、5桥式皮带转载机、6带式输送机、7金属网、8钢带、9前梁组件、10前梁液压缸、11主梁架、12移架液压缸、13辅梁架、14液压立柱、15推移液压缸、16底座、17升降机构、18作业平台、19滑轨机构、20前皮带架、21过渡架、22中间架、23后皮带架、24行走装置、25移动机构、26机尾架、27输送带、28托辊、29机头架、30滚筒。

具体实施方式

根据图1～9详细说明本发明的具体操作步骤。该巷道综掘无退机作业支护方法包括与进行巷道掘进作业的综掘机2进行配套作业实现对巷道综掘作业新暴露顶板的临时支护，以及利用巷道掘进交错式支护装置1（公布号为CN102654060A）对迎头处进行金属网7、钢带8铺设的支护作业，利用移动式锚杆机支护平台3对综掘机2后部的巷道区域进行顶板和两帮打锚杆的永久支护作业，运用桥式皮带转载机5和带式输送机6将综掘机2截割下的煤运出作业等。其中巷道掘进交错式支护装置1基本结构仍采用在先专利申请中的由主梁架11与辅梁架13以及液压立柱14构成的分组框架交错式支护结构。主梁架11的前端与进行铺网工作的前梁组件9铰接，并利用铰接在主梁架11与前梁组件9之间的前梁液压缸10驱动前梁组件9绕主梁架11前端的铰接轴的轴线转动，主梁架11与辅梁架13之间铰接的移架液压缸12分别交错驱动主梁架11或辅梁架13同步移动；为有效地掩护移动式锚杆机支护平台3在综掘机2后部进行永久支护作业，主、辅梁架11、13的后部可根据实际使用要求适当加长。

移动式锚杆机支护平台3采用由底座16、升降机构17和作业平台18构成的门式结构，两端分别与综掘机2的后部和移动式锚杆机支护平台3的底座16相铰接的推移液压缸15驱动移动式锚杆机支护平台3跟随综掘机2向前移动，负责进行打锚杆作业的锚杆机4与作业平台18上设置的滑轨机构19相连接；在工作时，移动式锚杆机支护平台3横向跨在桥式皮带转载机5上，通过升降机构17的伸缩，配合滑轨机构19及其上连接的锚杆机4进行综掘机2后部的巷道区域的永久支护作业。

桥式皮带转载机5由前皮带架20、过渡架21、中间架22、后皮带架23及行走装置24相互连接而成。在工作时，桥式皮带转载机5的前皮带架20与综掘机2的后部连接在一起，使整部桥式皮带转载机5可随综掘机2的掘进移动；出于对移动式锚杆机支护平台3移动及综掘机2前、后行走空间的考虑，适当增加桥式皮带转载机5的前皮带架20和过渡架21的长度。

带式输送机6由机头架29、机尾架26、输送带27、托辊28、滚筒30和移动机构25相互连接而成。在工作时，带式输送机6的机尾架26与桥式皮带转载机5的行走装置24相互搭连衔接，以便综掘机2截割下的煤从桥式皮带转载机5输送到带式输送机6上，运出工作面；在综掘机2连续前进割煤过程中，为保持桥式皮带转载机5与带式输送机6的有效搭连衔接，带式输送机6可依靠设置在其机头架29和机尾架26处的移动机构25向前移动。

本发明的巷道综掘无退机作业支护的具体操作步骤如下：

步骤一、将巷道掘进交错式支护装置1布置在掘进工作面迎头处，单独罩在综掘机2的外部，并通过装置主梁架11与辅梁架13之间铰接的移架液压缸12的伸出和收回，分别交错驱动主梁架11或辅梁架13相互推拉行走，同步移动，使主、辅梁架11、13的移动过程中有一组框架始终处于接顶状态，实现连续的对顶板的支撑支护。随着综掘机2向前掘进，及时地支护掘进暴露出的顶板，并利用巷道掘进交错式支护装置1辅助进行金属网7、钢带8的铺设；顶板和两帮打锚杆的支护作业，则通过跨在桥式皮带转载机5上并与综掘机2的后部通过推移液压缸15相连的移动式锚杆机支护平台3上，与作业平台18上设置的滑轨机构19相连接的锚杆机4完成；综掘机2的后部与桥式皮带转载机5的前皮带架20连接，桥式皮带转载机5的行走装置24与带式输送机6的机尾架26相互搭连衔接，运出综掘机2截割下的煤。

步骤二、正常掘进时，巷道掘进交错式支护装置1连续支护掘进工作面的顶板，综掘机2拖拽后部的桥式皮带转载机5向前截割一个步距后停机，此时，两端分别与综掘机2的后部和移动式锚杆机支护平台3的底座16相铰接的推移液压缸15伸出，保持移动式锚杆机支护平台3在原工作位置、暂不随综掘机2移动；负责将综掘机2截割下的煤从工作面前部运出，并与桥式皮带转载机5的行走装置24相衔接的带式输送机6仍停在掘进工作面后部的原工作位置不动；自移行走的巷道掘进交错式支护装置1随综掘机2的掘进而向前移动的同时，将预先安设在装置前梁组件9上的金属网7、钢带8自动铺设在掘进新暴露的顶板上；并在巷道掘进交错式支护装置1的掩护下，通过人工作业方式再进行两帮的金属网7和钢带8的安设，为后续的永久支护做相应的准备。

步骤三、巷道掘进交错式支护装置1前部铰接的前梁组件9，通过两端分别与主梁架11和前梁组件9相铰接的前梁液压缸10的收回，驱动其绕主梁架11前端的铰接轴的轴线下摆转动，作业人员将金属网7和钢带8预先布置在装置的前梁组件9上，然后前梁液压缸10伸出，驱动前梁组件9上摆回接顶位置；同时，两端分别与综掘机2的后部和移动式锚杆机支护平台3的底座16相铰接的推移液压缸15收回，驱动整个移动式锚杆机支护平台3向前移动一个步距，并在巷道掘进交错式支护装置1后部的掩护下，通过移动式锚杆机支护平台3上设置的锚杆机4，对综掘机2后部的巷道区域的顶板和两帮进行打锚杆的有效永久支护作业。

步骤四、根据掘进巷道的顶板和围岩的作业条件，重复步骤二和步骤三的综掘机2掘进、巷道掘进交错式支护装置1连续支护掘进工作面的顶板、安设金属网7和钢带8，利用移动式锚杆机支护平台3对综掘机2后部的巷道区域的顶板和两帮进行永久支护作业，截割、支护至少二个掘进步距；综掘机2连续前移的过程中，出于确保截割下的煤能够顺利运出工作面的考虑，带式输送机6依靠设置在其机头架29和机尾架26处的移动机构25向前移动一段距离，以保持桥式皮带转载机5的行走装置24与带式输送机6的机尾架26相互搭连衔接的初始位置。

步骤五、连续重复上述步骤二～四，不断进行下一截割、支护的循环作业，通过这种综掘作业支护方法，使得综掘机2能够在不进行向后退机的情况下连续地掘进。

从而实现掘进和永久支护的机械化并行作业，改变原来掘进作业掘一步一退机、频繁交换作业工序的方式，显著地提高掘进效率。

Claims (5)

1.一种巷道综掘无退机作业支护方法，包括与综掘机进行配套作业实现对巷道综掘作业新暴露顶板的临时支护以及利用巷道掘进交错式支护装置对迎头处进行金属网、钢带铺设的支护作业，利用移动式锚杆机支护平台对综掘机后部的巷道区域进行顶板和两帮打锚杆的永久支护作业，运用桥式皮带转载机和带式输送机将综掘机截割下的煤运出作业，其特征在于：巷道综掘无退机作业支护的具体操作步骤如下：

步骤一、通过布置在掘进工作面迎头处的单独罩在综掘机外部的巷道掘进交错式支护装置的移架液压缸，分别交错驱动主梁架或辅梁架相互推拉，实现自移行走，使主、辅梁架的移动过程中有一组框架始终处于接顶状态，形成对顶板连续的支撑支护；并利用巷道掘进交错式支护装置辅助进行金属网、钢带的铺设；顶板和两帮打锚杆的支护作业，则通过跨在桥式皮带转载机上并与综掘机后部通过推移液压缸相连的移动式锚杆机支护平台辅助锚杆机完成；综掘机后部与桥式皮带转载机的前皮带架连接，桥式皮带转载机的后皮带架的行走装置与带式输送机的机尾架相互搭连衔接，经带式输送机的机尾架运出综掘机截割下的煤；

步骤二、综掘机正常掘进时，拖拽后部的桥式皮带转载机，向前截割一个步距后停机，巷道掘进交错式支护装置按步骤一所述的作业方法对掘进工作面的顶板连续支护和实现自移行走，此时，与综掘机后部相连的移动式锚杆机支护平台的推移液压缸伸出，保持移动式锚杆机支护平台暂不随综掘机移动；与桥式皮带转载机相衔接的带式输送机仍停在原工作位置不动，继续将综掘机截割下的煤从工作面前部运出；巷道掘进交错式支护装置随综掘机向前自移行走的同时，将预先安设在装置前梁组件上的金属网、钢带自动铺设在新暴露的顶板上，并在巷道掘进交错式支护装置的掩护下通过人工作业方式进行两帮的金属网和钢带的铺设；

步骤三、通过驱动巷道掘进交错式支护装置前梁组件的前梁液压缸，使前梁组件绕主梁架前端轴线下摆转动，将金属网和钢带预先布置在前梁组件上，再把前梁组件上摆回至初始位置；同时，移动式锚杆机支护平台的推移液压缸收回，驱动整个平台向前移动一个步距，在巷道掘进交错式支护装置后部的掩护下，通过移动式锚杆机支护平台上设置的锚杆机，对综掘机后部的巷道区域的顶板和两帮进行永久支护作业；

步骤四、根据掘进巷道的作业条件，重复步骤二和步骤三的综掘机掘进、巷道掘进交错式支护装置连续支护掘进工作面的顶板、安设金属网和钢带，对综掘机后部的巷道区域的顶板和两帮进行永久支护作业，截割、支护至少二个步距；为了确保综掘机截割下的煤运出工作面，带式输送机依靠自身的移动机构向前移动一段距离，以保持桥式皮带转载机的后皮带架的行走装置与带式输送机的机尾架的相互搭连衔接；

步骤五、连续重复上述步骤二～四，不断进行下一截割、支护的循环作业，综掘机能够在不进行向后退机的情况下连续地掘进。

2.根据权利要求1所述的巷道综掘无退机作业支护方法，其特征在于：所述巷道掘进交错式支护装置采用由主梁架与辅梁架以及液压立柱构成的分组框架交错式支护结构，主梁架的前端与进行铺网工作的前梁组件铰接，并利用铰接在主梁架与前梁组件之间的前梁液压缸驱动前梁组件绕主梁架前端的铰接轴的轴线转动，主梁架与辅梁架之间铰接的移架液压缸分别交错驱动主梁架或辅梁架，实现自移行走。

3.根据权利要求1所述的巷道综掘无退机作业支护方法，其特征在于：所述移动式锚杆机支护平台采用由底座、升降机构和作业平台构成的门式结构，两端分别与综掘机后部和移动式锚杆机支护平台底座相铰接的推移液压缸驱动移动式锚杆机支护平台跟随综掘机向前移动，负责进行打锚杆作业的锚杆机与作业平台上设置的滑轨机构相连接。

4.根据权利要求1所述的巷道综掘无退机作业支护方法，其特征在于：所述桥式皮带转载机由前皮带架、过渡架、中间架、后皮带架及行走装置相互连接而成。

5.根据权利要求1所述的巷道综掘无退机作业支护方法，其特征在于：所述带式输送机由机头架、机尾架、输送带、托辊、滚筒和移动机构相互连接而成。

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