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吊式自移临时支护装置在炮掘岩巷的研究
摘要：为了解决现有炮掘岩巷使用简易的前探梁进行临时支护存在的安全系数低、劳动强度大、支护速度慢等问题，研究了一种利用单轨移动的吊式临时支护装置，代替现有前探梁临时支护，实现了炮掘巷道临时支护机械辅助作业移动速度快、支护效率高，避免了空顶作业，改善了支护效果，降低了劳动强度，保障了作业安全。
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吊环式前探梁支护方式作业1次需要40 min以上，安全系数低、支护面积小、工人劳动强度大，前探梁作为临时支护，使炮掘效率大大降低。为解决这些问题，研究了一种单轨吊式自移临时支护装置代替前探梁，并在白芨沟煤矿炮掘岩巷试验应用成功。
1、现有前探梁式临时支护方式存在的问题
拱形巷道4.5 m高，铺网、穿钢管前探梁都是人工踩梯子往上抬，人工将铺网支撑到巷道顶部，效率低、劳动强度大。每次爆破作业完成后，还需人工将前探梁钢管抬至下一支护位置，作业速度慢。前探梁临时支护无支护强度，仅能防止顶部碎石掉落，人员在网下作业安全性差。
2、吊式自移临时支护装置设计
需要解决的难题：①巷道高4.5 m，铺网、穿前探梁都是人工踩梯子往上抬，效率低、劳动强度大、安全难以保证；②巷道掘进为炮掘，需要考虑临时支护装置移动的速度；③临时支护时不能影响巷道通过性；④必须实现遥控操作。
单轨吊式临时支护装置可随单轨吊一起前进和后退，加快推进速度，提高临时支护效率，避免人员空顶作业，增加作业的安全性。托举锚网等材料，使用机械辅助抬网、铺网，实现机械化作业，减轻劳动强度，提高作业效率，确保作业安全，同时满足临时支撑。
(2）工作原理
在炮掘巷道安装1台气动单轨吊，将临时支护装置通过滚轮固定在气动单轨吊轨道上。操纵遥控器，通过单轨吊车将临时支架输送至迎头支护位置。将支护装置4个撑顶气缸支撑到顶板上保持整个装置稳定，操作遥控器通过顶升缸伸缩使装置下降至最低点，将锚网铺在护顶支架上，遥控操作调高顶升缸使装置达到顶板的高度，遥控操作控制前支腿动作气缸，将前支撑腿调整至竖直位置支撑底板，向上提供初撑力，开始永久支护作业。支护完成后，操作装置下降至距离地面3 m处，遥控操作控制前支腿动作气缸将前支撑腿收回，开动单轨吊行走至安全地点，进行下一次爆破作业，如此循环。
(3）主要技术参数
适应高度/mm4 500
适应巷道宽度/mm5 000
操作方式液压控制
护顶步距/mm2 000
移动方式气动单轨吊
掘进方式炮掘
初撑力/kN30
(1）结构设计
临时支护装置结构如图1所示。吊式自移临时支护支架主要由前支撑腿、顶支架、侧支架、调节缸、支撑杆、前支腿动作气缸、顶升缸、轮组、承载梁、液压站、撑顶气缸等组成。
图1 临时支护装置结构图
3、主要构件受力分析
使用Solid Works中的有限元分析模块分别对支撑杆和顶支架进行了受力模拟。
(1）将30 kN的均布载荷施加在支撑杆上，支撑杆受力云图如图2所示。由图2可知，支撑杆的等效应力最大值出现在支撑杆与液压缸的铰接处，支撑杆所受的等效应力为60 MPa，支撑杆的等效应力小于销轴的抗拉与抗剪强度。
图2 支撑杆受力云图
(2）在护顶支架上施加30 kN的初撑力荷载，护顶支架受力云图如图3所示。由图3可知，顶部支架最大应力位置位于上部与巷道顶部接触的部位，约25 MPa，远小于Q235材料的许用弯曲强度，材料的余量很大。
图3 护顶支架受力云图
4、结语
(1）新研制的临时支护装置安装在气动单轨吊上，在炮掘巷道利用单轨吊实现自移，不支护作业时，通过顶升缸将支架升起，不影响下面机械通过；
(2）锚网实现了机械化辅助作业，将原来的人工架设梯子、锚网人工抬升为成机械抬升、人员使用遥控远距离作业，降低劳动强度，安全性大大提高；
(3）通过调节支架护帮支护角度增减支护面积，可以适应不同宽度巷道和不规则断面巷道；
(4）对顶板进行临时支护时能提供3 kN支撑力，为永久支护作业人员提高了操作的安全性。
吊式自移临时支护装置的成功研制，为其他掘进条件相似的矿井实现快速、安全、高效的临时支护提供了有效的解决方案，解决了炮掘临时支护效率低、无初撑力、安全性差、劳动强度大等难题。对炮掘巷道临时支护技术的推广具有现实意义，社会效益良好。
参考文献:
[1]李强,陈飞,章涛,等.急倾斜巷道掘进临时支护研究[J].煤矿机械,2022,43(3):35-37.
[2]孙朋.简易掘进支架临时支护在炮掘工作面的应用[J].煤炭工程,2012(10):26-27.
[3]徐玉胜.掘进巷道正巷迎头临时支护工艺的改进及应用[J].煤炭工程,2011(9)27-28.
[4]陈方,敬中兵,柯忠义,等.矿用可调节前探梁固定器装置研制与应用[J].煤炭工程,2013,45(7):124-125+128.
[5]王月宏,程志红,李武壮,等.炮掘工作面单柱式超前支护装置设计[J].煤矿机械,2014,35(12):22-24.
文章来源:姜龙,张军颖,杨小宁,等.吊式自移临时支护装置在炮掘岩巷的研究[J].煤矿机械,2024,45(11):130-132.
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主办单位：煤炭工业规划设计研究院
出版地方：北京
专业分类：科技
国际刊号：1671-0959
国内刊号：11-4658/TD
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2024-11-04
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