前探梁支护技术在煤矿中的应用

机械管理开发

MECHANICALMANAGEMENTAND

DEVELOPMENT

Total185No.9，2018

DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2018.09.091

前探梁支护技术在煤矿中的应用

郭志强

（山西宏厦第一建设有限公司，山西

摘

阳泉045000）

安全性差、效率低下、顶板易下沉要：针对某煤矿采用带帽木点柱支护和探头梁支护方式存在支护速度慢、

并给出前探梁支护技术在现场应用中暴露的掩垮落的问题，对掘进机前探梁支护技术的原理及工艺进行研究，以期护板位置的固定方法，最后对前探梁对变化比较大的煤层顶板倾角适应能力较差的问题提出了改进方案，提高井下生产效率。关键词：带帽木点柱支护中图分类号：TD353

探头梁支护

前探梁支护技术

文章编号：（2018）1003-773X09-0210-02

文献标识码：A

引言

某煤矿在综掘巷道掘进过程中，掘进巷道采用

两种临时支护方式相结合的支护方式，这两种支护方式分别为带帽木点柱支护和探头梁支护[1]。其中带帽木点柱支护方式主要使用4～6根长短不一的

并且带帽木点柱，探头梁临时支护安置在巷道顶部，

沿巷道方向布置，探头梁的布置主要是预防探测区巷道顶板垮落。但是这两种巷道临时支护方式存在

难以支撑巷道顶板大量问题，比如其支撑能力较差，

产生较大的压力，导致这种支护方式的安全性和稳定性较差，容易发生因支撑力不足而造成顶板垮落

使矿工工同时这种支护方式工作量繁重，的事故[2]。

作强度大。因此结合本矿掘进机的型号对临时支护方式作出调整，采用ZLJ-10/21机载临时支护装置。当掘进机上带有支撑装置时，支撑装置所在的位置不能干扰掘进机的正常作业活动，同时不能阻挡掘

这种临时进机内司机的视线。相比以前的支护方式，

有效地提高了巷道掘支护方式安全性高，稳定性好，

进过程中的安全性，同时因其工作量少，也大大提高了井下的生产效率。1机载超前支护设备

巷道的支护装置应满足一定的技术要求。当巷道进行掘进开挖活动时，支护装置所在的位置不能干扰掘进机的正常作业活动，同时不能阻挡掘进机内司机的视线。为了保证足够的使用寿命，支护装置的构建必须有足够的强度，同时为了便于井下复杂

灵活性强，环境下的安装，支护装置应该便于操作，

能够很好地适应井下机械化程度高，并且安全稳定，

复杂的工作环境[3]。

收稿日期：2018-05-25

（1988—）现任山作者简介：郭志强，男，本科，矿建助理工程师，西宏厦第一建设有限公司巴基斯坦项目部经理助理。

分别ZLJ-10/21型支护装备主要由八部分组成，

主架、双向锁、折叠气为提升油缸、支撑油缸、顶架、

缸、多向阀、高压道。

ZLJ-10/21型机载临时支撑装备的燃料供给依靠井下综掘机的原机站。支撑装置通过操作阀与油

打开缸支架连接，关闭掘进机掘进工作的油回路，

支护装置上临时支架连接油缸支架的三通操作阀，

的顶部支架向前伸展，同时装置侧边的框架也展

掘进机开，依靠掘进机顶部框架支撑钢筋与钢网，

通过前部的主框架和机顶的框架靠液压进行支撑，

操控液压手柄，使液压油能够流过安全阀向阀门进

然后流行供油。流入的液压油进一步流入分流器，

经双向锁定，最后进入支护装置的气缸。主框架和

打开到掘进机顶部的框架在动力驱使下缓慢打开，

最后把主指定的角度和主框架所需要的合适位置，

框架上升到巷道顶部，井下支护的工作人员可以利

并安装用主框架和钻机在巷道顶部布置钢和钢网，

螺栓。安装完永久支架钢网和螺栓后，临时支护支架下降到最低位置，并把其转换成主框架和车顶

控架。把支护装置顶部的挖掘机调整到当前位置，

上油完成后关闭制进油手柄通过三通阀进行上油，

进而油路，控制阀不在工作，掘进机开始掘进工作，

进入下一个循环。

机载支护系统压力为16MPa，初始支撑能力为1t，其自重为0.96t，支架的长为2.0m，宽为2.1m，

宽都为3.4m，支架展开后的支护范围长、可折叠的

支架折叠后的高度范围为100～300mm，支架顶部框架的倾斜角度小于20°，机载支护装置的启动时间大约为70s，临时支撑装置不需要额外增加动力，其和掘进机共有一个泵站；临时支护装置采用机械化全液压技术，其支护范围不能超过机械化有效范

2018年第9期郭志强：前探梁支护技术在煤矿中的应用

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围。并且临时支护装置方便安装和拆卸。

稳定无故障工作时机载间超要大于前支护工艺

3h。2机载临时支撑装置在掘进机工作时可以收缩到切割机齿轮箱的后部，不影响掘进机的正常操作。当掘进机掘进深度达到两个锚杆的长度时，就需要进

行超前支护，此时掘进机需停止掘进工作，

返回两个锚排。当掘进机停靠稳定后，将掘进用的切割头由悬空状态变为落地状态，通过操控机载临时支撑装置的控制按钮，使收缩在切割机齿轮箱后的支撑装置

翻转到切割头的顶部。除了机载临时支撑装置外，

还通过梁和锚杆对巷道进行永久支护。临时支护和永久支护相互配合可以有效预防巷道顶板垮落伤人事故的发生，保证巷道内人员的人身安全。

利用机载临时支撑装置，通过螺栓钻机在巷道顶部实现永久支撑，这会减少井下工人高处作业的频次，操作简单安全，并且对原有的支护水平起到了加强的作用。将机载临时支撑装置再次收缩到切割机齿轮箱的后部，掘进机进入下一个开采循环。利用掘进机前探梁进行支护工序如下：

1）在进行临时支护前，掘进机在巷道中间停靠，并把掘进机机头停落在地上，通过工作台上的二联阀，控制小车滑行，小车的目标位置在最前端，打开

主管路球阀、七联阀，关闭主管路球阀、

二联阀，通过操控七联阀使前梁到规定的位置，在通过操控操纵

阀，来巷道断面与前梁伸缩棚之间的距离。2）通过千斤顶使得前梁与巷道地平面保持平行。让前梁和侧护帮保持必要的角度，最后让巷道侧护帮回到规定的位置。

3）井下工人在前梁位置上敷设钢带和菱形网，工作完成后工人离开前梁工作位置。

4）通过前梁千斤顶和调幅千斤顶抬起吊臂，

前梁位置的千斤顶在回缩过程中应该与巷道顶棚的位置保持平行，当前梁和巷道顶棚的距离很小在150～200mm之间时，对钢带和菱形网的位置进行

一定的调整，通过吊臂的作用，

让前梁和巷道的顶部相连接。连接侧护帮与巷道顶棚，

巷道前断面用前护帮进行保护，经核查无误后对巷道进行锚固。

5）对巷道进行锚固后，

前护帮收缩到原来的位置，并且在回缩过程中前护帮与前梁之间的平行位置关系应保持不变。然后对侧护帮、前梁护顶板进行

回缩、把吊臂下降到指定位置，

伸出前梁位置处的千斤顶，保证前梁、吊臂和掘进机三者位置平行，上述

工作完成后，把吊臂和小车上的千斤顶回缩到位。

6）掘进机在进行掘进工作时，

通过千斤顶对吊臂位置调整，使其始终对准巷道中心。在前探梁进行支护的过程会存在如下问题：掩护板的位置需要固定不变，这会阻碍锚杆之间的距

离变化；煤层顶板的倾角变化较大时，

前探梁对其适应能力比较差。

为改善机载临时支架存在的缺点，进行了相应的技术改造：把装置上的平盖梁改为两个纵梁结构，两个的纵梁结构有一定的活动空间。进行技术改造后的支护方式应用范围更加广泛，对坚硬的煤层顶板也同样适用，同时解决了孔间距固定不变造成支前撑困探梁难的支护问题技术。

3现场应用效果分析

用前探梁进行支护，大大提高了掘进工作面的

机械化水平；增强掘进工作面的效率；

降低井下矿工的劳动强度。具体应用效果如下：

1）前探梁不仅可以用于掘进工作面临时支护，提高掘进过程中的安全性，还可以起到支撑顶棚防止顶棚倒塌的作用。

2）前探梁在掘进工作面的使用，

有效地降低了顶板垮落事故的发生，提高了掘进工作面的安全性，并且保证了巷道质量问题。

3）在巷道后期维护过程中，

前探梁可以有效地预防巷道顶板冒顶事故的发生。前探梁使得巷道顶板空顶时间大大降低，再次保证井下工人处于安全环境结论

下进行操作。41）改进后的机载临时支撑装置使用机械化的液

压支撑技术，安全性强，机械程度高，

并且操作简单，降低工人的强度。

2）整体顶板会对空顶区域实现有效支撑，防止操作人员进入未支护的空顶区，保证掘进过程中人员的安全。

3）改进后的ZZJ-10/21机载临时支撑装置对井下复杂环境的适应力增强，提高了综合掘进过程中安全性，还能缩短支护时间，提高掘进效率。

参考文献

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[3]

陈建忠.前探梁支护技术在三明市煤矿掘进工作面中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2014（6）：117.

（编辑：

李媛）（下转第232页）

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jxglkfbjb@126.com机械管理开发

第33卷

4）远程诊断管理模块。该功能是指将控制软件系统的构造技术和现代化的网络通信技术进行强强联合，将系统收集到的采煤机的运行状态信号与控制程序内的各运行状态信号的区间进行对比，一旦发现监测信号超出设定值域或者逻辑运行功能与设定不符就会自动发出报警信号，同时客户端可以对服务器中已经归档的数据信息进行调阅，给出初步的故障分析和处理措施，无需设备维修人员抵达一线即可完成对设备的维护和修复。3WinCC与PLC之间的通讯方式

采煤机监控系统在工作中WinCC的应用管理程序在从变量管理区中读取数据时将以变量的形式进行，WinCC内部的通讯程序将信息通过数据总线系统传递给PLC控制系统，PLC控制系统接受到信号后进行应答，并将数值反馈给WinCC管理模块，

其结构如图2所示。实现相互间的通讯[4]，

4结语

通过对目前采煤机结构和控制要求的研究，着

无人化的发展趋势，眼于未来煤矿机械设备自动化、

PLC和WinCC的采煤机监控系统不仅实现了对采煤机运行状态的实时监控、对其运行数据参数的实

极时采集，而且实现了对采煤机的远程监测和控制，

大地减轻了操作员的负担，大幅提高了采煤机工作的可靠性和稳定性。

参考文献

变量记录运行系统等图形运行系统，报警记录运行系统，WinCC应用程序WinCC变量管理器例如：SIMATICS7ProtocolSuiteWinCC通信驱动程序通道单元例如：PROFIBUS硬件驱动程序例如：S7-5613通信处理器例如：CP-5613例如：CP443-5通信模块可编辑逻辑控制器例如：SIMATICS7-300图2WinCC与PLC通讯原理图

[1][2][3][4]

钟玉利.国内外采煤机工况检测、故障诊断技术现状韦洪喜，

[J].煤炭技术，2005，25（5）：3-5．

许立华，孙晓全.国内外采煤机远程通讯和集中控制技术的现状分析[J].煤炭技术，2005，24（5）：29-30．

李正军.现场总线与工业以太网及其应用系统设计[M].北京:人民邮电出版社，2006.

葛卫民.基于无线传感器网络的智能电量采集硬件平台和监控系统[Ｄ].天津：天津大学，2010.

（编辑：王慧芳）

MonitoringSystemofShearerBasedonPLCandWinCC

WangPeng

（DuojingCoalCokeSalesBranchofXishanCoalandElectricity(Group)Co.,Ltd.,

TaiyuanShanxi030024）

Abstract:ThispaperputsforwardthecoalminingmachinemonitoringsystembasedonPLCandWinCC,andanalyzesthestructureandcontrolfunctionoftheautomaticmonitoringsystem,anddesignstheoverallstructureofthewholemonitoringsystemandthestructuredesignofeachcoreunit.Theoverallrequirementsaredescribedindetail.Theanalysisshowsthatthemonitoringsystemcangreatlyimprovethereliabilityofthesheareroperation.Keywords:PLC;WinCC;monitoringequipment;shearer

（上接第211页）

ApplicationofFrontBeamSupportTechnologyinCoalMine

GuoZhiqiang

（ShanxiHongshaNo.1ConstructionCo.,Ltd.,YangquanShanxi045000）

Abstract:Aimingattheproblemsoflowsupportingspeed,lowsafety,lowefficiencyandeasysubsidenceofroofinacoalmine,theprincipleandtechnologyoffrontbeamprobesupportforroadheaderarestudied.Thefixingmethodofthepositionofthecoverplateexposedinthefieldapplicationofthefrontbeamsupporttechnologyisgiven.Finally,theimprovementschemeisputforwardfortheproblemofthepooradaptabilityofthefrontbeamtotheinclinedangleofthecoalseamroof.Inordertoimprovetheundergroundproductionefficiency.

Keywords:withcapwoodspotpillarsupport;probebeamsupport;frontprobebeamsupporttechnology