悬臂式掘进机机载临时支护的分析 【摘要】悬臂式掘进机，又称部分断面掘进机，广泛用于矿山井下巷道掘进、交通和水下隧道掘进以及其他工程的洞穴开掘。本文基于煤矿悬臂掘进机巷道临时支护技术的现状，介绍了与掘进机配套的机载式临时支护装置结构和工作原理，并阐述了悬臂式掘进机技术的最新发展趋势，为今后设计提供参考。? 【关键词】悬臂式掘进机；
机载；
临时支护 1. 引言 随着综采工作面生产能力的提高，采准工作面布置量日趋增加，采准巷道的快速掘进和支护成为矿井高产高效、安全生产的关键点。目前，国内很多掘进机工作巷道条件较差，我国煤矿综掘巷道掘进时支护已经普遍采用锚杆支护，碎顶、冒顶现象严重影响着掘进机的进尺速度，为确保井下掘进后支护工作的安全性，提高掘进机的进尺速度，降低掘进机与人工护顶分体式工作造成大量的时间浪费，而在进行锚杆支护之前必须进行临时支护，临时支护方式采用多条前探粱沿巷道方向悬挂在顶板已支护锚杆上探至空顶区，对顶板起到护顶作用，防止冒顶造成人身伤亡事故，但在施工过程中存在速度慢、劳动强度大、支护强度低、安全性能差等问题。臂式巷道掘进机具有掘进速度快，巷道成形好，便于与其它设备配套组成综掘作业线以及成本较为合理等优点，进而优化了支护工艺，降低了劳动作业强度，缩短了工序时间，提高了掘进效率和安全系数，实现了综掘临时支护的机械化，为综掘巷道的安全高效掘进和施工安全提供了条件。
2. 目前我国临时支护现状 目前，国内普遍的临时支护是吊环串梁和支柱加横梁的方式，存在费工、费时、支护强度低、安全性差等缺点，原来采用“一掘一支”施工工艺的循环作业时间长，制约掘进效率提高。因巷道断面小，在综掘施工巷道中支护机具大多配备风动单体锚杆钻机，钻进效能低、占用辅助时间长，由于掘锚速度慢，为避免空顶时间长引起顶板沉降和变形均采用临时支护。
目前掘进工作面普遍使用的临时支护方式主要为以下两种：（1）轻型单体水压支柱+T型横梁临时支护：这种形式的支护速度慢，导致空顶时间长，顶板易发生沉降和变形，对水压要求较高，而且工人扛运单体水压支柱劳动强度比较大，使得操作人员在施工过程中必须要有一段空顶作业时间，因此存在较大的安全隐患；
（2）前探梁+背木临时支护：这种形式的支护方式，由于没有初撑力，被称为被动支护，使得操作人员有可能进入空顶区架设进行施工，而且操作过程复杂，安全性差，劳动强度大，耗时耗力，临时支护速度慢、效率低，可见目前常用的两种支护方式都存在很大的不足。
悬臂式掘进机机载临时支护的出现很好的弥补了目前支护方式的不足。该机载临时支护机随掘进机一起推进，可以有效提高临时支护的效率，加快掘进速度。目前虽然我国在掘进机方面发展速度很快，并且技术成熟，但随着煤矿生产工艺的改进，高产、高效矿井的建设，它已经完全不能满足现代化发展的需求，主要表现在以下几方面：（1）锚杆支护的提出使得掘进机的开机率大大降低，不能有效提高掘进速度；
（2）掘进工作的临时支护方式太单一、施工难度大，远远达不到现代煤矿施工支护工作的基本要求；
（3）内喷雾除尘系统使用的可靠性和适应性较差,而外置机载除尘系统还比较困难；
（4）对于提高截割效率方面的设计和设备配套还不完善；
（5）使用元部件的可靠性还不高，不能适应截割硬煤岩产生的震动及井下恶劣的工作条件。由此可见，我国在掘进机的发展方面还要不断进步、创新。
3. 悬臂式掘进机机载临时支护的分析 根据掘进机的性能和巷道支护的工艺特点，悬臂式掘进机机载式临时支护机的设计也要按照支护要求，遵守以下原则 ：安全性、实用性、兼容性、模块化。
3.1原理概述 作为综掘机械化系统主力设备的悬臂式掘进机，其工作方式基本是由掘进机、桥式转载机及梭车等各类配套设备组成。该机载临时支护装置工作时，用掘进机的原站供油，通过两位三通操作阀连通至支护油路，同时关闭掘进机的油路，把顶架前伸、侧伸伸出，掘进机切割头把煤岩破落下来，破落下来的岩渣经装运机构，把钢带和钢网压紧在巷道顶板上，关闭临时支护装置动力源，最后通过运输梭车或桥式转载机运出。此时，人工进入掘进工作面进行锚杆支护作业。
3.2悬臂式掘进机机载临时支护机结构分析 一般的机载式临时支护装置的主要结构由支护机由底座、横架、翻转梁、顶梁四大机构及其配套液压系统组成。其中底座、横架、翻转梁对称布置于掘进机叉升架两侧，与之铰接的顶梁处于回收状态时匍匐于叉升架上部。而悬臂式掘进机内部的装运机构由装载机构和运输机构组成。其结构特点如下：（1）临时支护机借用掘进机 的液压系统，可以实现掘进机与临时支护机的动作互锁；
（2）临时支护机工作时，截割头完全落地，安全性高；
（3）临时支护机的支地油缸支撑于巷道底板上，其主护板对巷道顶板形成支撑，工作时受力状态好。下面就对装载机构和运输机构进行详细的分析。
3.2.1装载机构 悬臂式掘进机装载机构位于悬臂段的下方，其主要功能是将切割机构分离破落下来的煤岩集中装载到刮板运输机构上，而且装载机构的结构形式：按机构结构形式的不同可分为耙爪式铲板和星轮式铲板两种：（1）耙爪式铲板：它由铲板、驱动马达或者驱动减速箱、升降油缸、对称的左右装煤耙爪和配套的偏心盘、主动圆盘组成两组曲柄摇杆机构。耙爪式铲板的主要优点是：能调整耙爪运动轨迹，将煤岩准确运送到刮板运输机构上，生产效率高，结构简单，使用可靠、耐用；
（2）星轮式铲板?：它由铲板、驱动马达或者减速箱、升降油缸、左右星轮组成，?星轮式铲板的设计要与掘进机主体机构相匹配。
3.2.2运输机构 刮板运输机是目前煤矿上主要使用的运输机构，其以运输机构结构形式的不同，可以分为中双链刮板输送机、中单链、边双链三种，按单电动机额定功率大小，分为轻型（P≤40kW）、中型（P≤40kW≤90kW）、重型。悬臂式掘进机用刮板运输机主要是按运输机构结构形式分类，其主要功能是将铲板机构装运上来的煤岩运输到机身尾部，供给桥式转载机或者运输梭车运走。
3.3悬臂式掘进机机载临时支护的优点 总的来说，悬臂式掘进机机载临时支护的优点主要表现在以下几个方面：（1）进一步优化了煤巷掘进施工工艺，提高了临时支护的安全性和可靠性；
（2）机载超前支护使用了仲缩梁结构，支护作业时升起顶梁后町再伸出伸缩梁，有效加大了空顶支护面积；
（3）超前支护方式由原来的被动支护变为主动支护，支护能力达到1.5T；
（4）操作简单，操作阀组少，管路少，便于维护，支护面积大，支护强度高，给工人创造了安全的作业环境，大大提高了掘进工作面安全性。
4.结语 综掘巷道采用机载临时支护可有效地解决掘进工作面锚杆支护时控制顶板以及悬臂结构不能同时兼顾支护力和超前距离的问题，为锚护工作同时提供较大超前距离和稳定的支撑力，杜绝空顶作业造成的伤亡事故，减轻工人劳动强度，使锚护工作时工作环境的安全性得到更大提高，而且其工作方式灵活，适用范围广， 在提高综掘掘进速度的同时，还能保证锚杆支护时的安全性，以便推进我国煤矿综掘机械化的进一步提高。而且，从本文可以看出，机载临时支护机是综掘工作面临时支护的一个重要发展方向，对推动社会经济效益的增长，提升综掘快速掘进和临时支护的机械化有着现实和深远的意义。
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