大興礦研制成功綜掘臨時支護仿生機械手

1??前言

大興礦現有綜掘工作面9個，在掘進生產過程中，臨時支護工藝是必不可少的重要組成部分?，F有臨時支護采用別頂桿方式，操作工序繁瑣，用時較長，并且受頂板的破碎情況而產生使用局限性。因此研制綜掘機載臨時支護裝置，提高采區開拓巷道的掘進速度，就成為急需解決的重要課題。

2 結構特征及工作原理

2.1結構特征

綜掘機載臨時支護仿生機械手主要由底座、升降千斤頂和伸縮千斤頂組成的二級液壓裝置、伸縮臂和回轉臂組成的180度可旋轉加強型機械手、液壓控制閥、護頂梁等組成，如圖所示：1-底座 ?2-升降千斤頂 ?3-伸縮千斤頂 ?4-伸縮臂 ?5-回轉臂 ?6-護頂梁 ?7-萬向軸 ??8-限位檔板。

圖1 掘進機機載支護裝置的結構圖

2.2 工作原理

底座是連接綜掘機與機載支護裝置的重要部件，將綜掘機載臨時支護仿生機械手安裝在綜掘機截割部上，一端用8個M24高強螺栓與截割電機法蘭連接，另一端用2個φ120mm銷軸與回轉臺插接，保證了裝置的穩定。伸縮臂與底座用φ60mm銷軸插接，靠升降千斤頂來實現升降伸縮臂，將護頂梁與頂板有效地接觸。伸縮千斤頂保證了護頂裝置前探距離和安全作業空間。同時新改造的萬向軸可使護頂梁正負15度傾斜，滿足頂板有坡度不平的實際應用，并且護頂梁中間采用的鉸接方式，也可以實現護頂梁緊密接頂，實現完全接頂。

兩側回轉臂經過改造屬于人工仿生機械方式，外形如同人體的胳膊；兩側帶固定銷防止切割巷道時刮碰人員及兩幫，旋轉伸出時保證支護裝置可達到一定的支護高度，收回時又能最大限度減小體積。

3?技術特征

外 形 ?尺 寸　2600*500*240 mm

自 ???????重　1.3T

額定工作壓力　20 MPa

前探支護距離　2 m

支撐工作阻力 ?150 KN

護頂梁長度 ???2.8 m ???

4?機載支護安裝和使用

4.1 機載支護安裝

將綜掘機載臨時支護仿生機械手安裝在綜掘機上，提前將千斤頂、液壓控制閥、高壓膠管等按順序連接，外露部分保護好，防止高壓膠管爆裂傷人，并將機載臨時支護裝置主體與底座組裝好。

安裝方法：

（1）拆除綜掘機截割部上方護板。將綜掘機截割部上方護板的固定螺絲拆除，拆除護板；拆除電機與減速機上側連接螺絲。

（2）安裝機載臨時支護裝置。利用2臺起重機將機載臨時支護裝置整體吊到掘進機電機與減速機上方，調整好孔位，安裝好連接螺絲并緊固。用起重機將截割部吊起，拆除兩側截割部與回轉機構相連接的連接銷，更換加長連接銷，將機載支護底座、截割部與回轉機構連接并緊固。

（3）連接油管。先連接操作閥組至伸縮油缸、升降油缸油管；連接完成后，將掘進機主油管卸壓，然后連接主油管與操作閥組。各油管接頭必須用標準U型銷穿好。

（4）試運行。試運轉前檢查好各管路接口，確認完好后，將人員撤離至機載支護后方，設好警戒才能試運行。

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圖2 仿生機載支護裝置整體外形圖

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?圖3 仿生機載支護裝置安全手外形圖

4.2 機載支護使用

綜掘機切割完成后，工作面聯網的同時專人將機載臨時支護前端回轉臂打開，將2.8米長護頂梁方鋼接頭插入回轉臂中，用銷子固定好，等待聯網完成后將工作面人員清理到綜掘機后方。操作前，將截割頭埋入煤矸中，并按下截割頭閉鎖開關。啟動綜掘機油泵，打開液壓系統與綜掘機液壓系統的連接球閥，抬起并伸出臨時支護伸縮臂，使機載支護伸縮臂伸出到合適距離，使護頂梁連同金屬網一起接頂并達到初撐力，完成臨時護頂工作。然后開始全斷面錨桿支護工作，支護完畢，按相反順序收回各部，使支護裝置恢復原態，繼續下一循環生產。

5?在掘進工作面中的應用

5.1工作面概況

大興礦北二1205工作面位于北二采區中部，上鄰10-2煤層，不可采，煤層厚度一般為0.48米，與12煤層間距在57.69～71.76米之間，一般為67.15米；本區火成巖構造不發育，本工作面5個地質鉆孔均未見火成巖侵入。但南部在掘進12煤層3條準備巷道和北二1203運、回順過程中，均有零星火成巖構造實見，以火成巖巖墻為主。工作面煤層結構復雜，含夾石2～6層，一般為3層，夾石巖性以粉砂巖和泥巖為主，厚度一般為0.39米左右。

北二1205運順掘進工作面為矩形斷面，寬5m、高3.5m，掘進斷面積17.5m²，使用EBZ200綜掘機，循環進尺1.6m，頂板采用錨桿+尾繩鋼帶+金屬網+錨索聯合支護，兩幫采用錨網支護。

5.2 工作面機載操作及支護平面、剖面示意圖

頂板采用綜掘機載臨時支護仿生機械手超前護頂方式進行臨時護頂：機載仿生機械手由綜掘機司機操作。機載臨時支護頂梁與頂板接合穩固后，將油泵停電，人員方可站在永久支護下方按鋼帶孔位施工頂錨桿。頂錨桿施工數量不得少于6根且頂網連接符合規程規定方可回收機載臨時支護。在機載臨時支護未完全接頂前，任何人員不得進入綜掘機鏟板前方，操作人員將油泵開關停電、閉鎖后方可離開操作閥，進行其他作業。

圖4 機載支護平、剖圖示意圖

?6 應用效果

應用綜掘機臨時支護載仿生機械手，每循環由使用別頂桿臨時支護方式需要4人、平均用時25分鐘，減少為僅需2人、平均用時7分鐘，減輕了工人的勞動強度，提高了掘進效率，消除了別頂桿支護方式存在的安全隱患。

7 ?綜掘機載臨時支護仿生機械手創新點

（1）仿生機械手在180度范圍內可旋轉調整角度，適用于不同頂板巖性，可滿足直線掘進及硐室轉變掘進臨時支護需要。

（2）護頂梁中間采用鉸接方式，對不同傾角、不同巷道類型采取橫向調節接頂梁，不需二次剎頂便可以實現護頂梁完全接頂。

（3）在底座平臺上安設安全防護網，消除了浮塊滑落傷人的安全隱患。

8?結束語

綜掘機載臨時支護仿生機械手可應用于各種巖性、各種類型巷道、直線掘進與硐室轉彎，并且滿足于3.2～4米大掘高工作面，提高了掘進效率，消除了別頂桿支護方式存在的安全隱患，具有推廣應用價值。????????????

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