CN103382844B - 一种履带式液压组合支架临时支护与永久支护平行作业掘进工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种履带式液压组合支架临时支护与永久支护平行作业掘进工艺及设备。该工艺将掘进工作面分为临时支护区和永久支护区；掘进机作业区为临时支护区，其后为永久支护区；临时支护区采用履带式液压组合支架前支后回工艺进行临时支护；永久支护与掘进机截割同时作业。该工艺设备包括履带式前支后回临时支护液压组合支架及移架设备两部分。该工艺和设备，提高了掘进与支护的效率，具有广泛的应用前景。

Description

一种履带式液压组合支架临时支护与永久支护平行作业掘进工艺及设备

技术领域

本发明涉及一种地下工程安全高效快速施工的巷道支护工艺及配套设备。

背景技术

地下工程综合机械化掘进施工工艺，因其安全可靠、单进效率远高于传统的炮掘工艺，目前已被广泛推广应用。综合机械化掘进施工工艺一个循环的主要耗时在于掘进机截割和巷道支护。如何实现掘进机截割与巷道支护平行作业，自上个世纪五十年代至今，国内外采矿界进行了大量的探索，并产生了很多技术与装备。其中主要的技术点涉及两个方面，即快速实施安全可靠的临时支护和掘进机截割与永久支护的平行作业。

临时支护是为防止巷道开掘后围岩冒落坍塌伤人，为保证永久支护作业人员的安全而设的，对于开采深度较浅且围岩强度高、开挖后自支撑稳定可靠、地质构造简单等适合条件，可以不作临时支护，直接进行永久支护，一般情况下的巷道施工在巷道开挖后要先在掘进迎头附近实施临时支护，在临时支护的保护下实施巷道的永久支护。

现有掘进巷道临时支护方式主要有6种类型：

1、传统的临时支护方式有吊环加钢管(或轨道、型钢)等，通过前窜钢管(或轨道、型钢)等再加护顶材料临时支护顶板。

2、掘进机机架式托梁护顶方式。

3、掘锚一体化掘进机。

4、前后推拉式或成对交替迈步式液压自移支架。

5、德国研制的单轨吊架棚机。

6、TBS遂道施工掘进机临时支护形式。

现有临时支护存在的主要问题：

1、传统的临时支护前窜时需人工铺网、上接顶材料，劳动强度大，空顶下作业不安全，对顶板支护力几乎没有，只能对作业人员起到有限的保护作用，常出现现场作业人员图省事、怕麻烦、不使用现象。

2、掘进机机架托梁式临时支护，铺网作业仍在空顶下，支护面积达不到全断面，机架强度及与掘进机连接强度受限，支护力很小，实施临时支护及永久支护时掘进机就无法平行作业。

3、掘锚一体化掘进机。从六十年代第一代掘锚机诞生至今已进行过两次变革，第三代掘锚一体化，虽然实现了掘锚平行作业，但锚杆空顶距大，一般在1.2-1.5米以上，支护不能紧跟迎头，所以，仅适用于采深不大、矿压小、围岩条件较好的大断面矩形或梯形巷道，因此，一直没有得到广泛的推广应用。像我国绝大部分矿区及德国、波兰等国家开采深度较深，矿压大，围岩松软破碎等条件，锚杆密集，甚至还需要掛网、锚索支护，支护工作量大，不仅空顶距离满足不了要求，支护时间远大于截割时间，也很难与截割同步。

4、前后推拉式或成对交替迈步式液压自移支架，每一个循环对顶板反复支撑一次，易破坏顶板，不利于对顶板的支护，顶板条件不好时，必须停机支护，不能实现掘进机截割与永久支护平行作业。

5、德国研制的单轨吊架棚机。可以实现永久支护的机械化操作，避免人员进入无支护区作业，但该设备结构太复杂，外形尺寸大，只能适用于大断面巷道施工，支护与掘进截割在同一区域，相互干挠，影响平行作业效率。

6、TBM岩石掘进机有敝开式、双护盾、单护盾等，遂道施工临时支护形式是与全断面截割掘进机一体化的支护方式。该支护方式掘进迎头对顶帮的支护是通过护盾全长对围岩的整体支撑、收缩、前移、再支撑，反复支撑易破坏围岩，仅适用于拐弯曲率半径大、大断面、围岩条件较好的遂道施工，遇断层、破碎带易被卡住。

针对上述问题，本发明公布了一种履带式临时支护与永久支护平行作业掘进工艺及设备。

发明内容

一种履带式液压组合支架临时支护与永久支护平行作业掘进工艺先将掘进工作面分为临时支护区和永久支护区；掘进机作业区为临时支护区，其后为永久支护区；临时支护区采用履带式液压组合支架前支后回工艺进行临时支护；永久支护与掘进机截割同时作业。履带式液压组合支架，由若干个液压支架组成，每一个液压支架主要包括顶梁、角梁、可伸缩侧支撑、超静定平衡油缸。

所述前支后回工艺是，若干个液压支架沿掘进巷道轴线方向并排布置以支撑临时支护区，随着掘进机的推移和永久支护的跟进，临时支护区尾部的临时支架撤回，运输到临时支护区的前方，重新支撑，如此循环。

实现该工艺的设备主要包括履带式前支后回临时支护液压组合支架及移架设备两部分组成。

每一排永久支护排用一个液压支架，液压支架个数根据临时支护区长度确定；临时支护支架随掘进机截割及时架设，如同履带的带板相对静止于地面一样，一直保持其对围岩的支护至组合架架尾，对于临时支护区无反复支撑破坏围岩问题。

用于临时支护的液压支架是可收缩或折叠的；临时支护液压支架是与移架设备配合，避开巷道内掘进机及通风防尘等设备设施，整体运移至组合架前再支护的。

根据巷道断面形状临时支护的支架为矩形、或梯形、或拱形、或拱梯形、或斜梯形。

移架设备至少要包括三个系统：随着巷道掘进自前移系统；运移临时支架系统，即能够将临时支架避开掘进机和通风防尘等设施，从临时支护区尾部运至前部；辅助临时支架升降系统。

移架设备有掘进机机架托载式、移动绗架托载式、轨上龙门托载式、临时支架配套导轨自移式四种形式。

如机架托载式，机架位于掘进机之上，即可随着掘进机前移而前移；掘进机位于机架内侧，通风防尘等设施也固定于机架内侧，机架上设有载架移动系统，可以将临时支架从机架的外侧前移；机架上设有临时支架升降的辅助系统，以辅助临时支架的升降。

一种履带式液压组合支架临时支护与永久支护平行作业掘进方法，其步骤为：

步骤一：掘进机截割完成一个步距；

步骤二：将临时支护区尾端回撤下来的一个临时支架，利用移架设备移动至前方待支护空间；

步骤三：升临时支架即完成临时支护；

步骤四：掘进机进行截割；

步骤五：在掘进机进行截割的同时，降临时支护区尾端的临时支架并前移临时支架；

步骤六：临时支护区的液压支架前移后，立即进行永久支护；

步骤七：重复上述步骤进行下一个循环。

本发明所述一种地下综掘巷道临时支护的循环快速技术与实施装置系统，具有以下特点：

1.将掘进工作面分为临时支护区(一般为掘进机工作区，下略)和永久支护区；实现了临时支护与永久支护、永久支护与掘进机截割的同时作业。

2.对临时支护区采用履带式前支后回临时支护液压组合支架支护，有效解决了反复支撑对围岩的破坏问题。

3.临时支架能够根据围岩特性给定初撑力，既可以足够的初撑力限制围岩变形，也可以适当的初撑力和工作阻力释放围岩应力，可以适应于各种适合综合掘进机工艺的围岩条件以及巷道断面形状。

4.永久支护在永久支护区，有利于锚杆、锚索安装平行作业，有利于提高工程质量。

5.可以大幅度提高巷道掘进速度。

6.职工作业环境安全可靠，自动化程度高，劳动强度低、效率高。

附图说明

图1-3本发明的示意图

1-掘进机；2-移架设备；3-液压支架；4-临时支护区；5-永久支护区

具体实施方式

一种履带式液压组合支架临时支护与永久支护平行作业掘进工艺先将掘进工作面分为临时支护区(4)和永久支护区(5)；掘进机作业区为临时支护区(4)，其后为永久支护区(5)；临时支护区(4)采用履带式液压组合支架前支后回工艺进行临时支护；永久支护与掘进机截割同时作业。履带式液压组合支架，由若干个液压支架(3)组成。

所述前支后回工艺是，若干个液压支架(3)沿掘进巷道轴线方向并排布置以支撑临时支护区(4)，随着掘进机(1)的推移和永久支护的跟进，临时支护区尾部的临时支架撤回，运输到临时支护区的前方，重新支撑，如此循环。

实现该工艺的设备主要包括履带式前支后回临时支护液压组合支架及移架设备(2)两部分。

每一排永久支护排用一架液压支架(3)，液压支架架数根据临时支护区长度确定；临时支护支架随掘进机截割及时架设，如同履带的带板相对静止于地面一样，一直保持其对围岩的支护至组合架架尾，对于临时支护区无反复支撑破坏围岩问题。

用于临时支护的液压支架是可收缩或折叠的；临时支护液压支架(3)是与移架设备(2)配合，避开巷道内掘进机(1)及通风防尘等设施，整体运移至组合架前再支护的。

移架设备至少要包括三个系统。随着巷道掘进自前移系统；运移临时支架系统，即能够将临时支架避开掘进机和通风防尘等设施，从临时支护区尾部运至前部；辅助临时支架升降系统。

移架设备有掘进机机架托载式、移动绗架托载式、轨上龙门托载式、临时支架配套导轨自移式四种形式。

如机架托载式，机架位于掘进机之上，即可随着掘进机前移而前移；掘进机位于机架内侧，通风防尘除尘等设施也固定于机架内侧，机架上设有载架移动系统，可以将临时支架从机架的外侧前移；机架上设有临时支架升降的辅助系统，以辅助临时支架的升降。

一种履带式液压组合支架临时支护与永久支护平行作业掘进方法，其步骤为：

步骤一：掘进机截割完成一个步距；

步骤二：将临时支护区尾端回撤下来的一架临时支护液压支架，利用移架设备移动至前方待支护空间；

步骤三：升临时支护液压支架即完成临时支护；

步骤四：掘进机进行截割；

步骤五：在掘进机进行截割的同时，降临时支护区尾端的临时支护液压支架并前移临时支护液压支架；

步骤六：临时支护区的液压支架前移后，立即进行永久支护；

步骤七：重复上述步骤进行下一个循环。

Claims (5)

1.一种履带式液压组合支架临时支护与永久支护平行作业掘进工艺，将掘进工作面分为临时支护区(4)和永久支护区(5)，掘进机作业区为临时支护区(4)，其后为永久支护区(5)；临时支护区(4)采用履带式液压组合支架前支后回工艺进行临时支护；永久支护与掘进机截割同时作业；所述掘进工艺采用的设备包括掘进机(1)、移架设备(2)和液压支架(3)；若干个液压支架组合成支护临时支护区的履带式液压组合支架，以前支后回工艺进行临时支护；所述液压支架是可伸缩折叠的；所述移架设备至少要包括随着巷道掘进自前移系统、运移临时支架系统和辅助临时支架升降系统；所述前支后回工艺是，若干个液压支架(3)沿掘进巷道轴线方向并排布置以支撑临时支护区(4)，随着掘进机(1)的推移和永久支护的跟进，临时支护区尾部的临时支架撤回，运输到临时支护区的前方，重新支撑，如此循环。

2.一种如权利要求1所述的掘进工艺，其特征是：每一排永久支护排用一架液压支架(3)，液压支架架数根据临时支护区长度确定，临时支护支架随掘进机截割及时架设，如同履带的带板相对静止于地面一样，一直保持其对围岩的支护至组合架架尾，对于临时支护区无反复支撑破坏围岩问题。

3.一种履带式液压组合支架临时支护与永久支护平行作业掘进设备，包括掘进机(1)、移架设备(2)和液压支架(3)；若干个液压支架组合成支护临时支护区的履带式液压组合支架，以前支后回工艺进行临时支护；所述液压支架是可伸缩折叠的；移架设备至少要包括三个系统：随着巷道掘进自前移系统；运移临时支护液压支架系统，即能够将临时支护液压支架避开掘进机和通风防尘设施，从临时支护区尾部运至前部；辅助临时支护液压支架升降系统；所述前支后回工艺是，若干个液压支架(3)沿掘进巷道轴线方向并排布置以支撑临时支护区(4)，随着掘进机(1)的推移和永久支护的跟进，临时支护区尾部的临时支架撤回，运输到临时支护区的前方，重新支撑，如此循环。

4.一种如权利要求3所述的掘进设备，其特征是：移架设备有掘进机机架托载式、移动绗架托载式、轨上龙门托载式、临时支架配套导轨自移式四种形式。

5.一种使用如权利要求3所述的履带式液压组合支架临时支护与永久支护平行作业掘进设备进行掘进的方法，其步骤为：

步骤一：掘进机截割完成一个步距；

步骤二：将临时支护区尾端回撤下来的一个临时支护液压支架，利用移架设备移动至前方待支护空间；

步骤三：升临时支护液压支架即完成临时支护；

步骤四：掘进机进行截割；

步骤五：在掘进机进行截割的同时，降临时支护区尾端的临时支护液压支架并前移临时支护液压支架；

步骤六：临时支护区的液压支架前移后，立即进行永久支护；

步骤七：重复上述步骤进行下一个循环。