煤巷掘进临时支护技术与装备研究进展及发展路径

临时支护作为煤巷永久支护的“排头兵”,是煤巷掘进的关键环节,其在时间和空间上的高效性直接决定了煤巷掘进和后续支护作业的效果,因此,高效临时支护技术与装备的研发是煤巷掘进的关键攻关方向。重点介绍了传统简易式、机载式、自移迈步式、新型临时支护机器人等临时支护技术与装备的研发进展及应用,对比归纳总结了不同类型装备的优缺点。系统提出了当前我国煤巷临时支护发展的关键核心方向：(1)临时支护装备的智能化升级;(2)具有智能感知、支护力及支护姿态自适应调整优化的临时支护机器人的研发。依据煤矿生产的实际需求和煤炭行业的发展需要,预测了煤巷临时支护技术与装备的发展趋势：(1)研发掘-支-锚-运一体化快速掘进系统,并从系统工程学角度统筹考虑,合理平衡及科学优化各循环工艺流程;(2)突破“围岩-支架”相互作用动态实时监测技术,实现掘进工艺及临时支护参数随围岩条件变化的实时调整;(3)通过临时支护装备的智能化升级,实现煤巷掘-支的无人化智能控制;(4)基于“透明化”矿山,开发智能探-掘-支技术,实现煤巷掘-锚-支装备智能感知、自适应调整。     

松软易冒顶板煤巷掘进临时支护技术研究

巷道掘进临时支护的选择不仅关系到掘进速度,影响采掘接续,也决定着到掘进工作面的安全程度。文章通过对伯方煤矿二盘区临时支护现状的研究,提出采用管缝式锚杆和机载式临时支护装置两种方式对现有临时支护进行改进,并分析决定最终采用机载式临时支护装置进行临时支护,工程实践显示,掘进日进尺比原来提高了4.0～5.0 m,掘进效率提高了30%左右,同时还减少了人工临时支护的体力劳动,缩短了空顶时间,提高了支护效率,实现了综掘机自动支撑临时支护,取得了良好支护效果。     

煤巷掘探支运一体化快速作业线应用技术

通过掘探一体机、交错式掘进临时支护装置、自移机尾以及液压锚杆钻车等煤巷掘进、钻探、支护等关键环节相关装备引入及改进,构建了基于掘探支运一体化快速作业线基础上的巷道支护技术。在临时支护装置的掩护下,将巷道迎头全断面一次成巷工艺拆分为“掘进临时支护”和“补强永久支护”,大大缩短了支护占用工时。工程应用结果表明采用本技术巷道掘进进度达到499 m/月,进尺效率提升92%以上,取得了显著的社会和经济效益。     

非金属单点式掘进临时支护研究与应用

巷道掘进过程中,需要对迎头空间进行临时支护,但现有的临时支护方式在现场使用效果较差,威胁到施工人员安全.通过不断试用、改进一种新型非金属单点式掘进临时支护,取得了较好的使用效果.     

巷道临时支护结构设计及底座结构优化

针对目前煤矿井下掘进和支护之间不能很好的衔接,极大地影响了掘进机的掘进效率的问题提出一种矩形巷道临时支护设备,将临时支护方式与永久支护结合起来,提高掘进机掘进效率。并对危险状况下的底座进行受力分析与拓扑优化。     

巷道掘进后配套装备的应用现状及发展趋势

梳理了常用巷道掘进后配套装备种类，包括破碎锚护转载类设备、转载运输类设备、可伸缩带式输送机机尾和掘进临时支护类设备。整理了以掘锚机为龙头时3种常用掘进工艺及配套装备、以掘进机为龙头时3种常用掘进工艺及配套装备、以连采机为龙头时的掘进工艺及配套装备，同时给出了每种配套形式的适用条件、设备分工及工艺特点。     

煤巷快速掘进装备配套及支护参数优化研究

针对目前矿井巷道掘进速度慢、作业连续性差、安全性难以保证、支护理论不完善等问题,在分析掘进类型、快速掘进管理、设备研发等方面的基础上对综掘装备进行升级改造,并借助FLAC~(3D)数值模拟软件对巷道支护技术参数进行优化配置,实现了掘进工作面临时支护、锚杆施工机械化,提高了掘进效率及施工过程的安全性,节省了大量的支护时间和支护材料,降低了施工成本,经济效益和社会效益显著。     

巷道临时支护设备的研究

对目前使用较多的几种临时支护进行了介绍,并指出了它们在应用中存在的一些缺点;研究设计了一种新型巷道临时支护设备,主要用于顶板支撑维护、防止顶板冒落,提供安全可靠的作业环境,实现边掘进边支护,提高了掘进效率。     

临时支护装置在煤矿掘进工作面的应用

针对掘进工作面的临时支护劳动强度高、安全威胁大等问题,采用临时支护装置对工作面进行支护,通过使用电子式压力自动记录仪测量和记录临时支护装置立柱的工作阻力,掌握临时支护装置在掘进工作面巷道内与顶底板围岩的相互作用关系,并对支护装置的操作性、可靠性、适应性情况进行分析,从而验证了掘进面临时支护装置的性能可靠,应用效果良好。     

掘进工作面不同支护条件下临时支护浅探

煤矿掘进工作面临时支护安全问题是困扰煤炭生产多年的一项技术难题。系统归纳总结了金属梯形支架支护、拱形金属支架支护、锚喷(杆)支护条件下掘进工作面临时支护结构、适用条件及使用方法,对适用于不同类型掘进巷道的金属前探梁临时支护设施进行了介绍。