CN103174448A - 巷道综掘作业及时支护方法 - Google Patents

Abstract

一种巷道综掘作业及时支护方法，解决了现有巷道掘进作业存在的不能够有效限制和防止围岩变性破坏、作业效率低等问题，包括与综掘机配合作业实现对巷道综掘工作面新暴露顶板的临时支护，利用巷道掘进交错式支护装置辅助进行巷道的永久支护作业，以及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，安全可靠，将原来掘进作业的小循环、频繁交换作业工种的方式，改变为长距离、大循环，减少不同工序之间交替所浪费的准备时间，满足巷道支护与综掘机进行配套作业的要求，实现对巷道综掘工作面刚刚暴露顶板的临时支护以及巷道的永久支护的机械化及时作业。显著提高巷道的支护质量和掘进作业的效率。

Description

巷道综掘作业及时支护方法

技术领域

本发明涉及一种井下巷道掘进作业的支护方法，特别是一种采用巷道掘进交错式支护装置与综掘机（综合机械化掘进机的简称）配合作业进行现场临时支护、永久支护的巷道综掘作业及时支护方法，主要用于井下巷道综掘工作面，掘进机掘进作业的刚刚暴露的顶板、两帮的铺网和打锚杆等的及时机械化支护，为作业人员的支护操作提供有效的安全保障。属于巷道掘进支护工艺技术领域。

背景技术

目前的矿山开采，尤其是煤矿的井工开采中，井下巷道的掘进作业是所有其他开采作业的先决条件。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，现有掘进作业的方式支护手段落后、效率很低，安全性差，使得综掘机的优势无法发挥。

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作业及时支护方法，解决现有巷道掘进作业存在的不能够有效限制和防止围岩变性破坏、作业效率低等问题，其工艺设计合理，支护和移动稳定，安全可靠，完全符合现场及时支护的使用条件，较好地满足井下巷道支护与综掘机进行配套作业的要求，实现对巷道综掘工作面刚刚暴露顶板的临时支护以及巷道的永久支护的机械化及时作业。显著提高巷道的支护质量和掘进作业的效率。

本发明所采用的技术方案是：该巷道综掘作业及时支护方法包括与综掘机进行配套作业实现对巷道综掘工作面刚刚暴露顶板的临时支护，利用巷道掘进交错式支护装置辅助进行巷道的永久支护作业，以及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：巷道综掘作业及时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始终有一组处于接顶状态；随着综掘机向前掘进，利用巷道掘进交错式支护装置实现连续的对掘进暴露出的顶板的及时支撑支护，并通过前梁组件进行金属网、钢带的铺设作业；桥式皮带转载机的前皮带架与综掘机后部连接，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，综掘机截割下的煤经带式输送机的机尾架运出；

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进行连续支护并实现自移行走，此时，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，继续利用前梁组件将金属网、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；然后重复步骤二所述的综掘机掘进、巷道掘进交错式支护装置连续支护掘进工作面的顶板、铺设金属网和钢带的作业；

步骤四、根据掘进巷道的作业条件，重复步骤二和步骤三，使巷道掘进交错式支护装置跟随综掘机连续进行前移和铺网循环达到进度要求后，将综掘机连同其后部连接的桥式皮带转载机一起停机、后退；作业人员进入到巷道掘进交错式支护装置掩护的下方进行永久支护作业，即运用辅助打锚杆装置对新掘出的巷道区域再统一的进行顶板和两帮的有效永久支护作业；

步骤五、完成步骤四的永久支护作业后，在前移综掘机的同时，拖拽桥式皮带转载机和带式输送机一起向前移动，保持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的初始位置；连续重复上述步骤二～步骤四，不断进行下一截割、支护的循环作业。

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，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，实现自移行走。

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、托辊及滚筒相互连接而成。

本发明具有的优点及积极效果是：由于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)，配合综掘机截割作业，对新暴露的顶板进行支护和辅助铺金属网和打锚杆的综掘支护作业，所以本发明工艺设计合理，支护和移动稳定，安全可靠。在巷道掘进过程中，实现连续的掘进和对顶板的支撑支护；显著提高巷道顶板的支护质量和掘进作业的效率，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。这种巷道综掘作业及时支护方法，能提高综掘机连续掘进的时间和步距，将原来掘进作业的小循环、频繁交换作业工种的方式，改变为长距离、大循环，减少不同工序之间交替所浪费的准备时间；变“掘进—支护—掘进”的小循环为“掘进—掘进—支护—掘进—掘进”的大循环，提高掘进效率。因此，本发明解决了现有巷道掘进作业存在的不能够有效限制和防止围岩变性破坏，效率低等问题，完全符合现场实际生产的使用条件，较好地满足综掘巷道支护与综掘机进行配套作业的要求，实现对巷道掘进工作面刚刚暴露顶板的临时支护以及巷道的永久支护的机械化及时作业，避免了作业装置的重复搬运，提高掘进作业效率。

附图说明

图1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沿A－A线的剖视图；

图3是本发明的一种综掘机停机后，实现巷道掘进交错式支护装置自移行走和在迎头进行金属网、钢带预先铺设作业的示意图；

图4是本发明的一种连续进行掘进和铺网循环后，综掘机后退，集中对新掘出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5是图1中的巷道掘进交错式支护装置的一种结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明的一种桥式皮带转载机的结构示意图；

图8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桥式皮带转载机、4带式输送机、5金属网、6钢带、7锚杆机、8前梁组件、9前梁液压缸、10主梁架、11移架液压缸、12辅梁架、13辅助打锚杆装置、14液压立柱、15前皮带架、16过渡架、17中间架、18后皮带架、19行走装置、20机尾架、21输送带、22托辊、23机头架、24滚筒。

具体实施方式

根据图1～8详细说明本发明的具体操作步骤。该巷道综掘作业及时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工作面刚刚暴露顶板的临时支护，利用巷道掘进交错式支护装置1（公布号为CN102654060A）辅助进行巷道的永久支护作业，以及运用桥式皮带转载机3和带式输送机4将综掘机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10与辅梁架12以及液压立柱14构成的分组框架交错式支护结构。辅梁架12的侧部设置辅助打锚杆装置13，主梁架10的前端与进行铺网工作的前梁组件8铰接，并利用铰接在主梁架10与前梁组件8之间的前梁液压缸9驱动前梁组件8绕主梁架10前端的铰接轴的轴线转动，主梁架10与辅梁架12之间铰接的移架液压缸11分别交错驱动主梁架10或辅梁架12同步移动。

桥式皮带转载机3由前皮带架15、过渡架16、中间架17、后皮带架18、行走装置19等部件相互连接而成。在工作时，桥式皮带转载机3的前皮带架15与综掘机2的后部连接在一起，使整部桥式皮带转载机3可随综掘机2的掘进移动。

带式输送机4由机头架23、机尾架20、输送带21、托辊22、滚筒24等部件相互连接而成。在工作时，带式输送机4的机尾架20与桥式皮带转载机3的行走装置19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3输送到带式输送机4上，运出工作面。

本发明的巷道综掘作业及时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10与辅梁架12之间铰接的移架液压缸11的伸出和收回，分别交错驱动主梁架10或辅梁架12相互推拉行走，实现同步自移行走，使主、辅梁架10、12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的前梁组件8辅助进行巷道顶板金属网5、钢带6的铺设作业。综掘机2后部与桥式皮带转载机3的前皮带架15连接，桥式皮带转载机3的后皮带架18的行走装置19与带式输送机4的机尾架20相互搭连衔接，综掘机2截割下的煤经带式输送机4的机尾架20运出掘进工作面。

步骤二、综掘机2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拖拽其后部连接的桥式皮带转载机3一起向前截割一个步距后停机，此时，与桥式皮带转载机3相衔接的带式输送机4仍停在掘进工作面原工作位置不动，并确保在迎头处的综掘机2截割下的煤能够从工作面前部运出掘进工作面；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，将预先安设在前梁组件8上的金属网5、钢带6自动铺设在新暴露的巷道顶板上，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进行巷道两帮的金属网5和钢带6的铺设，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8，通过两端分别与主梁架10和前梁组件8相铰接的前梁液压缸9的收回，驱动其绕主梁架10前端的铰接轴的轴线向下摆动，作业人员将金属网5和钢带6预先布置在装置的前梁组件8上之后，前梁液压缸9伸出，驱动前梁组件8上摆回至初始接顶位置；重复步骤二的综掘机2向前掘进、巷道掘进交错式支护装置1随综掘机2掘进连续支护掘进工作面的顶板、安设顶板及两帮的金属网5和钢带6等作业。

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，使巷道掘进交错式支护装置1跟随综掘机2的掘进，连续地进行对顶板的临时支撑支护、交错自移行走以及金属网5和钢带6布置的循环达到进度要求后，巷道掘进交错式支护装置1保持不动，将综掘机2连同其后部连接的桥式皮带转载机3一起停机，并后退到巷道掘进交错式支护装置1的后部；作业人员进入到巷道掘进交错式支护装置1掩护下的巷道区域，运用辅助打锚杆装置13上设置的锚杆机7对之前新掘出的巷道区域再统一进行巷道顶板和两帮打锚杆的有效永久支护作业。

步骤五、完成步骤四中对巷道顶板和两帮打锚杆的永久支护作业后，将综掘机2向前移动，同时拖拽其后部的桥式皮带转载机3和带式输送机4一起前移，当综掘机2移动到掘进工作面迎头处时停止移动，并保持综掘机2后部与桥式皮带转载机3的前皮带架15连接、桥式皮带转载机3的后皮带架18的行走装置19与带式输送机4的机尾架20相互搭连衔接的初始位置，准备进行掘进作业；连续重复上述步骤二～步骤四，不断进行下一截割、支护的循环作业。

从而实现“掘进—掘进—支护—掘进—掘进”的大循环，提高掘进效率。

Claims (4)

1.一种巷道综掘作业及时支护方法，包括与综掘机进行配套作业实现对巷道综掘工作面刚刚暴露顶板的临时支护，利用巷道掘进交错式支护装置辅助进行巷道的永久支护作业，以及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：巷道综掘作业及时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始终有一组处于接顶状态；随着综掘机向前掘进，利用巷道掘进交错式支护装置实现连续的对掘进暴露出的顶板的及时支撑支护，并通过前梁组件进行金属网、钢带的铺设作业；桥式皮带转载机的前皮带架与综掘机后部连接，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，综掘机截割下的煤经带式输送机的机尾架运出；

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进行连续支护并实现自移行走，此时，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，继续利用前梁组件将金属网、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；然后重复步骤二所述的综掘机掘进、巷道掘进交错式支护装置连续支护掘进工作面的顶板、铺设金属网和钢带的作业；

步骤四、根据掘进巷道的作业条件，重复步骤二和步骤三，使巷道掘进交错式支护装置跟随综掘机连续进行前移和铺网循环达到进度要求后，将综掘机连同其后部连接的桥式皮带转载机一起停机、后退；作业人员进入到巷道掘进交错式支护装置掩护的下方进行永久支护作业，即运用辅助打锚杆装置对新掘出的巷道区域再统一的进行顶板和两帮的有效永久支护作业；

步骤五、完成步骤四的永久支护作业后，在前移综掘机的同时，拖拽桥式皮带转载机和带式输送机一起向前移动，保持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的初始位置；连续重复上述步骤二～步骤四，不断进行下一截割、支护的循环作业。

2.根据权利要求1所述的巷道综掘作业及时支护方法，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，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，实现自移行走。

3.根据权利要求1所述的巷道综掘作业及时支护方法，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。

4.根据权利要求1所述的巷道综掘作业及时支护方法，其特征在于：所述带式输送机由机头架、机尾架、输送带、托辊及滚筒相互连接而成。

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