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    1  前言

    大兴矿现有综掘工作面9个,在掘进生产过程中,临时支护工艺是必不可少的重要组成部分。现有临时支护采用别顶杆方式,操作工序繁琐,用时较长,并且受顶板的破碎情况而产生使用局限性。因此研制综掘机载临时支护装置,提高采区开拓巷道的掘进速度,就成为急需解决的重要课题。

    2 结构特征及工作原理

    2.1结构特征

    综掘机载临时支护仿生机械手主要由底座、升降千斤顶和伸缩千斤顶组成的二级液压装置、伸缩臂和回转臂组成的180度可旋转加强型机械手、液压控制阀、护顶梁等组成,如图所示:1-底座  2-升降千斤顶  3-伸缩千斤顶  4-伸缩臂  5-回转臂  6-护顶梁  7-万向轴   8-限位档板。

    图1 掘进机机载支护装置的结构图

    2.2 工作原理

    底座是连接综掘机与机载支护装置的重要部件,将综掘机载临时支护仿生机械手安装在综掘机截割部上,一端用8个M24高强螺栓与截割电机法兰连接,另一端用2个φ120mm销轴与回转台插接,保证了装置的稳定。伸缩臂与底座用φ60mm销轴插接,靠升降千斤顶来实现升降伸缩臂,将护顶梁与顶板有效地接触。伸缩千斤顶保证了护顶装置前探距离和安全作业空间。同时新改造的万向轴可使护顶梁正负15度倾斜,满足顶板有坡度不平的实际应用,并且护顶梁中间采用的铰接方式,也可以实现护顶梁紧密接顶,实现完全接顶。

    两侧回转臂经过改造属于人工仿生机械方式,外形如同人体的胳膊;两侧带固定销防止切割巷道时刮碰人员及两帮,旋转伸出时保证支护装置可达到一定的支护高度,收回时又能最大限度减小体积。

    3 技术特征

    外 形  尺 寸 2600*500*240 mm

    自        重 1.3T

    额定工作压力 20 MPa

    前探支护距离 2 m

    支撑工作阻力  150 KN

    护顶梁长度    2.8 m    

    4 机载支护安装和使用

    4.1 机载支护安装

    将综掘机载临时支护仿生机械手安装在综掘机上,提前将千斤顶、液压控制阀、高压胶管等按顺序连接,外露部分保护好,防止高压胶管爆裂伤人,并将机载临时支护装置主体与底座组装好。

    安装方法:

    (1)拆除综掘机截割部上方护板。将综掘机截割部上方护板的固定螺丝拆除,拆除护板;拆除电机与减速机上侧连接螺丝。

    (2)安装机载临时支护装置。利用2台起重机将机载临时支护装置整体吊到掘进机电机与减速机上方,调整好孔位,安装好连接螺丝并紧固。用起重机将截割部吊起,拆除两侧截割部与回转机构相连接的连接销,更换加长连接销,将机载支护底座、截割部与回转机构连接并紧固。

    (3)连接油管。先连接操作阀组至伸缩油缸、升降油缸油管;连接完成后,将掘进机主油管卸压,然后连接主油管与操作阀组。各油管接头必须用标准U型销穿好。

    (4)试运行。试运转前检查好各管路接口,确认完好后,将人员撤离至机载支护后方,设好警戒才能试运行。

      

    图2 仿生机载支护装置整体外形图

        

     图3 仿生机载支护装置安全手外形图

    4.2 机载支护使用

    综掘机切割完成后,工作面联网的同时专人将机载临时支护前端回转臂打开,将2.8米长护顶梁方钢接头插入回转臂中,用销子固定好,等待联网完成后将工作面人员清理到综掘机后方。操作前,将截割头埋入煤矸中,并按下截割头闭锁开关。启动综掘机油泵,打开液压系统与综掘机液压系统的连接球阀,抬起并伸出临时支护伸缩臂,使机载支护伸缩臂伸出到合适距离,使护顶梁连同金属网一起接顶并达到初撑力,完成临时护顶工作。然后开始全断面锚杆支护工作,支护完毕,按相反顺序收回各部,使支护装置恢复原态,继续下一循环生产。

    5 在掘进工作面中的应用

    5.1工作面概况

    大兴矿北二1205工作面位于北二采区中部,上邻10-2煤层,不可采,煤层厚度一般为0.48米,与12煤层间距在57.69~71.76米之间,一般为67.15米;本区火成岩构造不发育,本工作面5个地质钻孔均未见火成岩侵入。但南部在掘进12煤层3条准备巷道和北二1203运、回顺过程中,均有零星火成岩构造实见,以火成岩岩墙为主。工作面煤层结构复杂,含夹石2~6层,一般为3层,夹石岩性以粉砂岩和泥岩为主,厚度一般为0.39米左右。

    北二1205运顺掘进工作面为矩形断面,宽5m、高3.5m,掘进断面积17.5m2,使用EBZ200综掘机,循环进尺1.6m,顶板采用锚杆+尾绳钢带+金属网+锚索联合支护,两帮采用锚网支护。

    5.2 工作面机载操作及支护平面、剖面示意图

    顶板采用综掘机载临时支护仿生机械手超前护顶方式进行临时护顶:机载仿生机械手由综掘机司机操作。机载临时支护顶梁与顶板接合稳固后,将油泵停电,人员方可站在永久支护下方按钢带孔位施工顶锚杆。顶锚杆施工数量不得少于6根且顶网连接符合规程规定方可回收机载临时支护。在机载临时支护未完全接顶前,任何人员不得进入综掘机铲板前方,操作人员将油泵开关停电、闭锁后方可离开操作阀,进行其他作业。

    图4 机载支护平、剖图示意图

     6 应用效果

    应用综掘机临时支护载仿生机械手,每循环由使用别顶杆临时支护方式需要4人、平均用时25分钟,减少为仅需2人、平均用时7分钟,减轻了工人的劳动强度,提高了掘进效率,消除了别顶杆支护方式存在的安全隐患。

    7  综掘机载临时支护仿生机械手创新点

    (1)仿生机械手在180度范围内可旋转调整角度,适用于不同顶板岩性,可满足直线掘进及硐室转变掘进临时支护需要。

    (2)护顶梁中间采用铰接方式,对不同倾角、不同巷道类型采取横向调节接顶梁,不需二次刹顶便可以实现护顶梁完全接顶。

    (3)在底座平台上安设安全防护网,消除了浮块滑落伤人的安全隐患。

    8 结束语

    综掘机载临时支护仿生机械手可应用于各种岩性、各种类型巷道、直线掘进与硐室转弯,并且满足于3.2~4米大掘高工作面,提高了掘进效率,消除了别顶杆支护方式存在的安全隐患,具有推广应用价值。            

                

     

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