一种自移式非机载掘进超前支护装置的设计

宋明明

（晋能控股集团寺河煤矿， 山西 晋城 048204）

引言

目前，由于我国地质条件比较复杂，以及煤矿资源的不断开采，不仅质量较好的煤炭与地质在逐渐减少，而且煤矿井下地质也随之变得更为复杂。所以，煤矿在开采时对掘进巷道的及时安全高效支护提出了更高的要求。

在我国，巷道掘进临时支护安全问题一直影响煤矿企业的生产，其中常用的临时支护方式有带防片帮型支护、顶架侧伸或前伸型支护、U 形棚型支护、工字钢型支护、锚网钢带型支护等，掘进的效率受上面所述支护方法的影响，而且有安全隐患存在于空顶区进行的锚固操作。为了实现对巷道支护的高效高量、快速掘进、安全的开采目的，因此，设计了一种自移式非机载掘进超前支护装置并展开分析[1-3]。

1 自移式非机载掘进超前支护装置的主要结构

联接件、操作阀组、后支撑装置、行走轨道、推移千斤顶、抬底装置、底座、升降座、立柱、顶梁体等构成了自移式非机载掘进超前支护装置，图1 就是该支护装置的结构图。

图1 支护装置结构图

1.1 顶梁体

铰接梁与顶梁构成了顶梁体，铰接梁的数量是2 个。铰接梁与顶梁的结构都是框架结构，申方型钢材焊接而成，而且二者是由联接件进行联接而形成的整体。把铰接耳座设置在顶梁的左边与右边，并且数量是3 组，前边与后边的2 组的作用主要是安置立柱，剩余的1 组主要是升降座的安置。

1.2 抬底装置

抬底千斤顶、行走机构构成了抬底装置，联接抬底千斤顶与行走机构的是销轴。1 组底座箱底中设置的抬底装置是2 组，在行走轨道中设置了行走机构中存在行走轮。联接底座箱体与后者活塞杆一端的是耳座，在底座箱体中安装抬底装置。

1.3 后支撑装置

后支撑千斤顶与后支撑座构成了后支撑装置。其中，前者的活塞杆端和后者联接在一起，顶板可以由支撑座来支撑，并把支顶力提供出来；联接行走轨道箱体中的耳座与缸底端。

1.4 立柱

双伸缩是立柱使用的主要结构，并且具有的特点是易操作、比较大的伸缩。由于立柱一共有4 根，所以，其活塞杆的一端与缸底端联接的分别是顶梁体两边的联接耳、底座箱体。

1.5 推移千斤顶

直推式是推移千斤顶的主要形式。行走轨道和底座之间安装着该装置，其缸底端联接着行走轨道，活塞杆端连接着底座，该装置的作用的对支护装置进行推移。

1.6 升降座

联接其上端的是顶梁体的两边铰接耳座，底座箱体中有安装的下端，能有跟着立柱的上升而上升，下降而下降，所起的作用是导向。

2 自移式非机载掘进超前支护装置的基本原理

升柱、降柱、自移是该装置的工作循环，其作业是重复进行的，能够使巷道掘进的自移与支护的跟进得以实现。

1）在巷道掘进中，升柱依据图1 中的有关要求把千斤顶与所有的零部件进行装配，对立柱与阀片进行操作，使液体进入其无杆腔中，升起立柱，进而使顶梁体受到驱动而上升，并上升到顶梁体，来对顶板进行支撑，进而为掘进机与其工作人员的安全性提供保证，保障支护装置稳定运行。

2）掘进巷道的降柱稳定一段时间之后，可以往前移动支护装置，可前移的前提条件是降柱。对立柱与阀片进行操作，使液体进入其有杆腔中，下降立柱，进而使顶梁体受到驱动而从顶板中脱离，立柱下降到锚索与顶梁体没有刮碰即可，实现降柱。

在该装置进行自移时，可以根据下面几个步骤完成：

1）在巷道掘进时，用顶梁体来对顶板进行支撑，对阀片与推移千斤顶进行操作，使液体进入推移千斤顶的有杆腔中，收回推移千斤顶，对后支撑装置与行走轨道进行驱动，使其向前移动的步距为1 个；

2）对阀片与后支撑千斤顶进行操作，使液体进入后支撑千斤顶的无杆腔中，伸出后支撑千斤顶，对支撑装置进行驱动而升起，并升起到能够对顶板进行有效支撑；

3）对阀片与抬底千斤顶进行操作，使液体进入抬底千斤顶的无杆腔中，伸出抬底千斤顶的活塞杆，抬起顶梁体与底座，使底板与底座之间脱离；

4）把支撑装置对顶板进行支撑，对阀片与推移千斤顶进行操作，使液体进入其无杆腔中，伸出其活塞杆，使顶梁体与底座受到驱动而向前移动步距为1 个，实现自移。

3 应用优势

1）在巷道掘进中，对综掘机与非机载式掘进超前支护装置的布置是平行的、独立的，二者可以同步运行，使操作具有灵活性。

2）抬底装置的数量是4 组，该装置可以使自移得以实现，尽管巷道的底板不硬，可是自移的速度依然很快。

3）顶梁体的结构是框架式的，而且还是整体的，这样不但可以减轻质量，还可以给锚护顶板留出一定的空间。

4）在掘进完成之后，实时跟进采空区的支护顶板可以由实时支护来实现，具有快速跟进、较好的支护等优点。

5）液压系统对液压进出进行控制，易操作，不仅生产效率得到提高，还降低了生产成本。

4 结语

自移式非机载掘进超前支护装置在掘进巷道采空区的应用，体现出了该设备的及时性、自移的快速性与安全性等特点，为掘进机与其操作人员的安全提供了保障，使工作面掘进开采的机械化得到进一步完善，使开采效率与掘进速度得到了进一步的提高，该装置已被煤矿行业普遍应用，社会效益与经济效益意义十分重大。