專利名稱：巷道綜掘作業及時支護方法
技術領域：
本發明涉及一種井下巷道掘進作業的支護方法，特別是一種采用巷道掘進交錯式支護裝置與綜掘機(綜合機械化掘進機的簡稱)配合作業進行現場臨時支護、永久支護的巷道綜掘作業及時支護方法，主要用于井下巷道綜掘工作面，掘進機掘進作業的剛剛暴露的頂板、兩幫的鋪網和打錨桿等的及時機械化支護，為作業人員的支護操作提供有效的安全保障。屬于巷道掘進支護工藝技術領域。
背景技術：
目前的礦山開采，尤其是煤礦的井工開采中，井下巷道的掘進作業是所有其他開采作業的先決條件。傳統的掘進與永久支護的工藝步驟大致為:綜掘機割煤出煤一敲幫問頂一臨時支護一刷幫清理一永久支護，即綜掘機掘進一個步距，停機并向后退機，進行臨時支護，作業人員到迎頭鋪網，在完成打鋼帶和打錨桿等永久支護后，綜掘機拉動相關設備前移。然后，按上述步驟繼續進行掘進下一個步距、停機、退機、永久支護等的循環作業。綜掘機截割完成后，大部分時間是人工在停機情況進行架棚、鋪網、安設鉆機、打錨桿等支護作業，且無論掘進巷道圍巖條件如何，一次掘進進尺都不能過大，否則會面臨片幫、冒頂事故威脅。因此，現有掘進作業的方式支護手段落后、效率很低，安全性差，使得綜掘機的優勢無法發揮。綜掘支護工藝步驟主要包括臨時支護和永久支護。現有的綜掘臨時支護，除臨時點柱外，主要包括采用前探梁臨時支護、支柱加托梁式臨時支護和綜掘機機載臨時支護等幾種方式。上述幾種臨時支護方式，實際上仍然是依靠人工進行支護和前送，無法從根本上解決空頂作業及支護效率低等問題。近幾年，隨著綜掘機的發展出現的綜掘機機載式臨時支護，則是利用綜掘機的機身做支點，在掘進一個步距停機后，對掘進剛暴露的頂板進行臨時性支護。但實踐證明這種方式的支護范圍和強度十分有限，不能有效地解決掘進中的安全支護問題。永久支護主要是采用預應力錨固高強錨桿錨索組合支護系統的方式對掘進巷道進行頂板支護和兩幫支護。本申請人曾針對傳統的巷道綜掘支護工藝手段落后，需要頻繁地交換掘進作業工種、重復地搬運作業裝置，并缺少能夠掩護綜掘機正常掘進、對掘進剛暴露的巷道頂板進行有效臨時支護安全設備的狀況，設計出公布號為CN102654060A的“巷道掘進交錯式支護裝置”。其采用由主梁架與輔梁架以及液壓立柱構成的分組框架交錯式支護結構，輔梁架的側部設置輔助打錨桿裝置，主梁架的前端與進行鋪網工作的前梁組件鉸接，并利用鉸接在主梁架與前梁組件之間的前梁液壓缸驅動前梁組件繞主梁架前端的鉸接軸的軸線轉動，主梁架與輔梁架之間鉸接的移架液壓缸分別交錯驅動主梁架或輔梁架同步移動。因此，該巷道掘進交錯式支護裝置的結構設計合理，支護和移動穩定，在巷道掘進過程中互為支撐，通過移架液壓缸相互推拉行走，并保證在主、輔梁架的移動過程中有一組框架始終處于接頂狀態，實現連續的對頂板的支撐支護；顯著提高巷道頂板的支護質量，消除了傳統掘進工作面工人直接在暴露的頂板下高危作業的風險。但是，在實際應用中，由于現有巷道掘進作業還存在不能夠有效限制和防止圍巖變性破壞、仍然無法從根本上解決掘進巷道臨時支護問題、不能為永久支護作業提供安全便捷作業環境的綜掘支護方法，掘進作業效率低，已經成為制約很多煤礦企業生產的瓶頸。由此可見，充分利用上述“巷道掘進交錯式支護裝置”與綜掘機配合作業，滿足更好的現場臨時支護、永久支護的巷道綜掘作業，實現機械化的及時支護，對于提高綜掘效率具有重要意義。

發明內容
本發明的目的是提供一種巷道綜掘作業及時支護方法，解決現有巷道掘進作業存在的不能夠有效限制和防止圍巖變性破壞、作業效率低等問題，其工藝設計合理，支護和移動穩定，安全可靠，完全符合現場及時支護的使用條件，較好地滿足井下巷道支護與綜掘機進行配套作業的要求，實現對巷道綜掘工作面剛剛暴露頂板的臨時支護以及巷道的永久支護的機械化及時作業。顯著提高巷道的支護質量和掘進作業的效率。本發明所采用的技術方案是:該巷道綜掘作業及時支護方法包括與綜掘機進行配套作業實現對巷道綜掘工作面剛剛暴露頂板的臨時支護，利用巷道掘進交錯式支護裝置輔助進行巷道的永久支護作業，以及運用橋式皮帶轉載機和帶式輸送機將綜掘機截割下的煤運出作業，其技術要點是:巷道綜掘作業及時支護的具體操作步驟如下:
步驟一、通過布置在掘進工作面迎頭處的單獨罩在綜掘機外部的巷道掘進交錯式支護裝置的移架液壓缸，分別交錯驅動主梁架或輔梁架相互推拉，實現自移行走，使主、輔梁架的移動過程中始終有一組處于接頂狀態；隨著綜掘機向前掘進，利用巷道掘進交錯式支護裝置實現連續的對掘進暴露出的頂板的及時支撐支護，并通過前梁組件進行金屬網、鋼帶的鋪設作業；橋式皮帶轉載機的前皮帶架與綜掘機后部連接，后皮帶架的行走裝置與帶式輸送機的機尾架相互搭連銜接，綜掘機截割下的煤經帶式輸送機的機尾架運出；
步驟二、綜掘機正常掘進時拖拽后部的橋式皮帶轉載機，向前截割一個步距后停機，巷道掘進交錯式支護裝置按步驟一所述的作業方法對掘進工作面的頂板進行連續支護并實現自移行走，此時，與橋式皮帶轉載機相銜接的帶式輸送機仍停在原工作位置不動，繼續將綜掘機截割下的煤運出；巷道掘進交錯式支護裝置隨綜掘機向前自移行走的同時，繼續利用前梁組件將金屬網、鋼帶自動鋪設在新暴露的頂板上，并在巷道掘進交錯式支護裝置的掩護下通過人工作業方式進行兩幫的金屬網和鋼帶的鋪設；
步驟三、通過驅動巷道掘進交錯式支護裝置的前梁液壓缸，使前梁組件繞主梁架前端軸線下擺轉動，將金屬網和鋼帶預先布置在前梁組件上，再把前梁組件上擺回至初始位置；然后重復步驟二所述的綜掘機掘進、巷道掘進交錯式支護裝置連續支護掘進工作面的頂板、鋪設金屬網和鋼帶的作業；
步驟四、根據掘進巷道的作業條件，重復步驟二和步驟三，使巷道掘進交錯式支護裝置跟隨綜掘機連續進行前移和鋪網循環達到進度要求后，將綜掘機連同其后部連接的橋式皮帶轉載機一起停機、后退；作業人員進入到巷道掘進交錯式支護裝置掩護的下方進行永久支護作業，即運用輔助打錨桿裝置對新掘出的巷道區域再統一的進行頂板和兩幫的有效永久支護作業；
步驟五、完成步驟四的永久支護作業后，在前移綜掘機的同時，拖拽橋式皮帶轉載機和帶式輸送機一起向前移動，保持綜掘機后部與橋式皮帶轉載機的前皮帶架連接、橋式皮帶轉載機的后皮帶架的行走裝置與帶式輸送機的機尾架相互搭連銜接的初始位置；連續重復上述步驟二 步驟四，不斷進行下一截割、支護的循環作業。所述巷道掘進交錯式支護裝置采用由主梁架與輔梁架以及液壓立柱構成的分組框架交錯式支護結構，輔梁架的側部設置輔助打錨桿裝置，主梁架的前端與進行鋪網工作的前梁組件鉸接，并利用鉸接在主梁架與前梁組件之間的前梁液壓缸驅動前梁組件繞主梁架前端的鉸接軸的軸線轉動，主梁架與輔梁架之間鉸接的移架液壓缸分別交錯驅動主梁架或輔梁架，實現自移行走。所述橋式皮帶轉載機由前皮帶架、過渡架、中間架、后皮帶架及行走裝置相互連接。所述帶式輸送機由機頭架、機尾架、輸送帶、托輥及滾筒相互連接而成。本發明具有的優點及積極效果是:由于采用本申請人的在先專利申請的“巷道掘進交錯式支護裝置”(公布號為CN102654060A)，配合綜掘機截割作業，對新暴露的頂板進行支護和輔助鋪金屬網和打錨桿的綜掘支護作業，所以本發明工藝設計合理，支護和移動穩定，安全可靠。在巷道掘進過程中，實現連續的掘進和對頂板的支撐支護；顯著提高巷道頂板的支護質量和掘進作業的效率，避免傳統掘進工作面作業人員直接在暴露的頂板下高危作業的風險。這種巷道綜掘作業及時支護方法，能提高綜掘機連續掘進的時間和步距，將原來掘進作業的小循環、頻繁交換作業工種的方式，改變為長距離、大循環，減少不同工序之間交替所浪費的準備時間；變“掘進一支護一掘進”的小循環為“掘進一掘進一支護一掘進一掘進”的大循環，提高掘進效率。因此，本發明解決了現有巷道掘進作業存在的不能夠有效限制和防止圍巖變性破壞，效率低等問題，完全符合現場實際生產的使用條件，較好地滿足綜掘巷道支護與綜掘機進行配套作業的要求，實現對巷道掘進工作面剛剛暴露頂板的臨時支護以及巷道的永久支護的機械化及時作業，避免了作業裝置的重復搬運，提高掘進作業效率。



圖1是本發明的一種綜掘機在巷道掘進交錯式支護裝置的掩護下向前掘進及時支護作業的示意 圖2是圖1沿A — A線的剖視 圖3是本發明的一種綜掘機停機后，實現巷道掘進交錯式支護裝置自移行走和在迎頭進行金屬網、鋼帶預先鋪設作業的示意 圖4是本發明的一種連續進行掘進和鋪網循環后，綜掘機后退，集中對新掘出的巷道區域進行頂板和兩幫打錨桿的永久支護作業的示意 圖5是圖1中的巷道掘進交錯式支護裝置的一種結構示意 圖6是圖5的俯視 圖7是本發明的一種橋式皮帶轉載機的結構示意 圖8是本發明的一種帶式輸送機的結構示意圖。圖中序號說明:1巷道掘進交錯式支護裝置、2綜掘機、3橋式皮帶轉載機、4帶式輸送機、5金屬網、6鋼帶、7錨桿機、8前梁組件、9前梁液壓缸、10主梁架、11移架液壓缸、12輔梁架、13輔助打錨桿裝置、14液壓立柱、15前皮帶架、16過渡架、17中間架、18后皮帶架、19行走裝置、20機尾架、21輸送帶、22托輥、23機頭架、24滾筒。
具體實施例方式根據圖1 8詳細說明本發明的具體操作步驟。該巷道綜掘作業及時支護方法包括與進行巷道掘進作業的綜掘機2進行配套作業實現對巷道綜掘工作面剛剛暴露頂板的臨時支護，利用巷道掘進交錯式支護裝置I (公布號為CN102654060A)輔助進行巷道的永久支護作業，以及運用橋式皮帶轉載機3和帶式輸送機4將綜掘機截割下的煤運出作業等。其中巷道掘進交錯式支護裝置I基本結構仍采用在先專利申請中的由主梁架10與輔梁架12以及液壓立柱14構成的分組框架交錯式支護結構。輔梁架12的側部設置輔助打錨桿裝置13，主梁架10的前端與進行鋪網工作的前梁組件8鉸接，并利用鉸接在主梁架10與前梁組件8之間的前梁液壓缸9驅動前梁組件8繞主梁架10前端的鉸接軸的軸線轉動，主梁架10與輔梁架12之間鉸接的移架液壓缸11分別交錯驅動主梁架10或輔梁架12同步移動。橋式皮帶轉載機3由前皮帶架15、過渡架16、中間架17、后皮帶架18、行走裝置19等部件相互連接而成。在工作時，橋式皮帶轉載機3的前皮帶架15與綜掘機2的后部連接在一起，使整部橋式皮帶轉載機3可隨綜掘機2的掘進移動。帶式輸送機4由機頭架23、機尾架20、輸送帶21、托輥22、滾筒24等部件相互連接而成。在工作時，帶式輸送機4的機尾架20與橋式皮帶轉載機3的行走裝置19相互搭連銜接，以便綜掘機2截割下的煤從橋式皮帶轉載機3輸送到帶式輸送機4上，運出工作面。本發明的巷道綜掘作業及時支護的具體操作步驟如下:
步驟一、將巷道掘進交錯式支護裝置I布置在掘進工作面迎頭處，單獨罩在綜掘機2的外部，并通過裝置主梁架10與輔梁架12之間鉸接的移架液壓缸11的伸出和收回，分別交錯驅動主梁架10或輔梁架12相互推拉行走，實現同步自移行走，使主、輔梁架10、12的移動過程中有一組框架始終處于接頂狀態，實現連續的對頂板的支撐支護。隨著綜掘機2向前掘進，及時地支護掘進暴露出的頂板；并利用巷道掘進交錯式支護裝置I的前梁組件8輔助進行巷道頂板金屬網5、鋼帶6的鋪設作業。綜掘機2后部與橋式皮帶轉載機3的前皮帶架15連接，橋式皮帶轉載機3的后皮帶架18的行走裝置19與帶式輸送機4的機尾架20相互搭連銜接，綜掘機2截割下的煤經帶式輸送機4的機尾架20運出掘進工作面。步驟二、綜掘機2正常掘進時，巷道掘進交錯式支護裝置I連續支護掘進工作面的頂板，綜掘機2拖拽其后部連接的橋式皮帶轉載機3 —起向前截割一個步距后停機，此時，與橋式皮帶轉載機3相銜接的帶式輸送機4仍停在掘進工作面原工作位置不動，并確保在迎頭處的綜掘機2截割下的煤能夠從工作面前部運出掘進工作面；自移行走的巷道掘進交錯式支護裝置I隨綜掘機2的掘進而向前移動的同時，將預先安設在前梁組件8上的金屬網5、鋼帶6自動鋪設在新暴露的巷道頂板上，并在巷道掘進交錯式支護裝置I的掩護下通過人工作業方式進行巷道兩幫的金屬網5和鋼帶6的鋪設，為后續的永久支護做相應的準備。步驟三、巷道掘進交錯式支護裝置I前部鉸接的前梁組件8，通過兩端分別與主梁架10和前梁組件8相鉸接的前梁液壓缸9的收回，驅動其繞主梁架10前端的鉸接軸的軸線向下擺動，作業人員將金屬網5和鋼帶6預先布置在裝置的前梁組件8上之后，前梁液壓缸9伸出，驅動前梁組件8上擺回至初始接頂位置；重復步驟二的綜掘機2向前掘進、巷道掘進交錯式支護裝置I隨綜掘機2掘進連續支護掘進工作面的頂板、安設頂板及兩幫的金屬網5和鋼帶6等作業。步驟四、根據掘進巷道的頂板和圍巖的作業條件，重復步驟二和步驟三，使巷道掘進交錯式支護裝置I跟隨綜掘機2的掘進，連續地進行對頂板的臨時支撐支護、交錯自移行走以及金屬網5和鋼帶6布置的循環達到進度要求后，巷道掘進交錯式支護裝置I保持不動，將綜掘機2連同其后部連接的橋式皮帶轉載機3 —起停機，并后退到巷道掘進交錯式支護裝置I的后部；作業人員進入到巷道掘進交錯式支護裝置I掩護下的巷道區域，運用輔助打錨桿裝置13上設置的錨桿機7對之前新掘出的巷道區域再統一進行巷道頂板和兩幫打錨桿的有效永久支護作業。步驟五、完成步驟四中對巷道頂板和兩幫打錨桿的永久支護作業后，將綜掘機2向前移動，同時拖拽其后部的橋式皮帶轉載機3和帶式輸送機4 一起前移，當綜掘機2移動到掘進工作面迎頭處時停止移動，并保持綜掘機2后部與橋式皮帶轉載機3的前皮帶架15連接、橋式皮帶轉載機3的后皮帶架18的行走裝置19與帶式輸送機4的機尾架20相互搭連銜接的初始位置，準備進行掘進作業；連續重復上述步驟二 步驟四，不斷進行下一截害I]、支護的循環作業。從而實現“掘進一掘進一支護一掘進一掘進”的大循環，提高掘進效率。
權利要求
1.一種巷道綜掘作業及時支護方法，包括與綜掘機進行配套作業實現對巷道綜掘工作面剛剛暴露頂板的臨時支護，利用巷道掘進交錯式支護裝置輔助進行巷道的永久支護作業，以及運用橋式皮帶轉載機和帶式輸送機將綜掘機截割下的煤運出作業，其特征在于:巷道綜掘作業及時支護的具體操作步驟如下: 步驟一、通過布置在掘進工作面迎頭處的單獨罩在綜掘機外部的巷道掘進交錯式支護裝置的移架液壓缸，分別交錯驅動主梁架或輔梁架相互推拉，實現自移行走，使主、輔梁架的移動過程中始終有一組處于接頂狀態；隨著綜掘機向前掘進，利用巷道掘進交錯式支護裝置實現連續的對掘進暴露出的頂板的及時支撐支護，并通過前梁組件進行金屬網、鋼帶的鋪設作業；橋式皮帶轉載機的前皮帶架與綜掘機后部連接，后皮帶架的行走裝置與帶式輸送機的機尾架相互搭連銜接，綜掘機截割下的煤經帶式輸送機的機尾架運出； 步驟二、綜掘機正常掘進時拖拽后部的橋式皮帶轉載機，向前截割一個步距后停機，巷道掘進交錯式支護裝置按步驟一所述的作業方法對掘進工作面的頂板進行連續支護并實現自移行走，此時，與橋式皮帶轉載機相銜接的帶式輸送機仍停在原工作位置不動，繼續將綜掘機截割下的煤運出；巷道掘進交錯式支護裝置隨綜掘機向前自移行走的同時，繼續利用前梁組件將金屬網、鋼帶自動鋪設在新暴露的頂板上，并在巷道掘進交錯式支護裝置的掩護下通過人工作業方式進行兩幫的金屬網和鋼帶的鋪設； 步驟三、通過驅動巷道掘進交錯式支護裝置的前梁液壓缸，使前梁組件繞主梁架前端軸線下擺轉動，將金屬網和鋼帶預先布置在前梁組件上，再把前梁組件上擺回至初始位置；然后重復步驟二所述的綜掘機掘進、巷道掘進交錯式支護裝置連續支護掘進工作面的頂板、鋪設金屬網和鋼帶的作業； 步驟四、根據掘進巷道的作業條件，重復步驟二和步驟三，使巷道掘進交錯式支護裝置跟隨綜掘機連續進行前移和鋪網循環達到進度要求后，將綜掘機連同其后部連接的橋式皮帶轉載機一起停機、后退；作業人員進入到巷道掘進交錯式支護裝置掩護的下方進行永久支護作業，即運用輔助打錨桿裝置對新掘出的巷道區域再統一的進行頂板和兩幫的有效永久支護作業； 步驟五、完成步驟四的永久支護作業后，在前移綜掘機的同時，拖拽橋式皮帶轉載機和帶式輸送機一起向前移動，保持綜掘機后部與橋式皮帶轉載機的前皮帶架連接、橋式皮帶轉載機的后皮帶架的行走裝置與帶式輸送機的機尾架相互搭連銜接的初始位置；連續重復上述步驟二 步驟四，不斷進行下一截割、支護的循環作業。
2.根據權利要求1所述的巷道綜掘作業及時支護方法，其特征在于:所述巷道掘進交錯式支護裝置采用由主梁架與輔梁架以及液壓立柱構成的分組框架交錯式支護結構，輔梁架的側部設置輔助打錨桿裝置，主梁架的前端與進行鋪網工作的前梁組件鉸接，并利用鉸接在主梁架與前梁組件之間的前梁液壓缸驅動前梁組件繞主梁架前端的鉸接軸的軸線轉動，主梁架與輔梁架之間鉸接的移架液壓缸分別交錯驅動主梁架或輔梁架，實現自移行走。
3.根據權利要求1所述的巷道綜掘作業及時支護方法，其特征在于:所述橋式皮帶轉載機由前皮帶架、過渡架、中間架、后皮帶架及行走裝置相互連接而成。
4.根據權利要求1所述的巷道綜掘作業及時支護方法，其特征在于:所述帶式輸送機由機頭架、機尾架、輸送帶、托輥及滾筒相互連接而成。
全文摘要
一種巷道綜掘作業及時支護方法，解決了現有巷道掘進作業存在的不能夠有效限制和防止圍巖變性破壞、作業效率低等問題，包括與綜掘機配合作業實現對巷道綜掘工作面新暴露頂板的臨時支護，利用巷道掘進交錯式支護裝置輔助進行巷道的永久支護作業，以及運用橋式皮帶轉載機和帶式輸送機將綜掘機截割下的煤運出作業，其工藝設計合理，支護和移動穩定，安全可靠，將原來掘進作業的小循環、頻繁交換作業工種的方式，改變為長距離、大循環，減少不同工序之間交替所浪費的準備時間，滿足巷道支護與綜掘機進行配套作業的要求，實現對巷道綜掘工作面剛剛暴露頂板的臨時支護以及巷道的永久支護的機械化及時作業。顯著提高巷道的支護質量和掘進作業的效率。
文檔編號E21D20/00GK103174448SQ201310129029
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月15日 優先權日2013年4月15日
發明者曹樹祥, 曹偉, 胡宇 申請人:遼寧天安礦山科技有限公司