1  前言

大兴矿现有综掘工作面9个，在掘进生产过程中，临时支护工艺是必不可少的重要组成部分。现有临时支护采用别顶杆方式，操作工序繁琐，用时较长，并且受顶板的破碎情况而产生使用局限性。因此研制综掘机载临时支护装置，提高采区开拓巷道的掘进速度，就成为急需解决的重要课题。

2 结构特征及工作原理

2.1结构特征

综掘机载临时支护仿生机械手主要由底座、升降千斤顶和伸缩千斤顶组成的二级液压装置、伸缩臂和回转臂组成的180度可旋转加强型机械手、液压控制阀、护顶梁等组成，如图所示：1-底座  2-升降千斤顶  3-伸缩千斤顶  4-伸缩臂  5-回转臂  6-护顶梁  7-万向轴   8-限位档板。

图1 掘进机机载支护装置的结构图

2.2 工作原理

底座是连接综掘机与机载支护装置的重要部件，将综掘机载临时支护仿生机械手安装在综掘机截割部上，一端用8个M24高强螺栓与截割电机法兰连接，另一端用2个φ120mm销轴与回转台插接，保证了装置的稳定。伸缩臂与底座用φ60mm销轴插接，靠升降千斤顶来实现升降伸缩臂，将护顶梁与顶板有效地接触。伸缩千斤顶保证了护顶装置前探距离和安全作业空间。同时新改造的万向轴可使护顶梁正负15度倾斜，满足顶板有坡度不平的实际应用，并且护顶梁中间采用的铰接方式，也可以实现护顶梁紧密接顶，实现完全接顶。

两侧回转臂经过改造属于人工仿生机械方式，外形如同人体的胳膊；两侧带固定销防止切割巷道时刮碰人员及两帮，旋转伸出时保证支护装置可达到一定的支护高度，收回时又能最大限度减小体积。

3 技术特征

外 形  尺 寸　2600*500*240 mm

自        重　1.3T

额定工作压力　20 MPa

前探支护距离　2 m

支撑工作阻力  150 KN

护顶梁长度    2.8 m    

4 机载支护安装和使用

4.1 机载支护安装

将综掘机载临时支护仿生机械手安装在综掘机上，提前将千斤顶、液压控制阀、高压胶管等按顺序连接，外露部分保护好，防止高压胶管爆裂伤人，并将机载临时支护装置主体与底座组装好。

安装方法：

（1）拆除综掘机截割部上方护板。将综掘机截割部上方护板的固定螺丝拆除，拆除护板；拆除电机与减速机上侧连接螺丝。

（2）安装机载临时支护装置。利用2台起重机将机载临时支护装置整体吊到掘进机电机与减速机上方，调整好孔位，安装好连接螺丝并紧固。用起重机将截割部吊起，拆除两侧截割部与回转机构相连接的连接销，更换加长连接销，将机载支护底座、截割部与回转机构连接并紧固。

（3）连接油管。先连接操作阀组至伸缩油缸、升降油缸油管；连接完成后，将掘进机主油管卸压，然后连接主油管与操作阀组。各油管接头必须用标准U型销穿好。

（4）试运行。试运转前检查好各管路接口，确认完好后，将人员撤离至机载支护后方，设好警戒才能试运行。

  

图2 仿生机载支护装置整体外形图

    

 图3 仿生机载支护装置安全手外形图

4.2 机载支护使用

综掘机切割完成后，工作面联网的同时专人将机载临时支护前端回转臂打开，将2.8米长护顶梁方钢接头插入回转臂中，用销子固定好，等待联网完成后将工作面人员清理到综掘机后方。操作前，将截割头埋入煤矸中，并按下截割头闭锁开关。启动综掘机油泵，打开液压系统与综掘机液压系统的连接球阀，抬起并伸出临时支护伸缩臂，使机载支护伸缩臂伸出到合适距离，使护顶梁连同金属网一起接顶并达到初撑力，完成临时护顶工作。然后开始全断面锚杆支护工作，支护完毕，按相反顺序收回各部，使支护装置恢复原态，继续下一循环生产。

5 在掘进工作面中的应用

5.1工作面概况

大兴矿北二1205工作面位于北二采区中部，上邻10-2煤层，不可采，煤层厚度一般为0.48米，与12煤层间距在57.69～71.76米之间，一般为67.15米；本区火成岩构造不发育，本工作面5个地质钻孔均未见火成岩侵入。但南部在掘进12煤层3条准备巷道和北二1203运、回顺过程中，均有零星火成岩构造实见，以火成岩岩墙为主。工作面煤层结构复杂，含夹石2～6层，一般为3层，夹石岩性以粉砂岩和泥岩为主，厚度一般为0.39米左右。

北二1205运顺掘进工作面为矩形断面，宽5m、高3.5m，掘进断面积17.5m²，使用EBZ200综掘机，循环进尺1.6m，顶板采用锚杆+尾绳钢带+金属网+锚索联合支护，两帮采用锚网支护。

5.2 工作面机载操作及支护平面、剖面示意图

顶板采用综掘机载临时支护仿生机械手超前护顶方式进行临时护顶：机载仿生机械手由综掘机司机操作。机载临时支护顶梁与顶板接合稳固后，将油泵停电，人员方可站在永久支护下方按钢带孔位施工顶锚杆。顶锚杆施工数量不得少于6根且顶网连接符合规程规定方可回收机载临时支护。在机载临时支护未完全接顶前，任何人员不得进入综掘机铲板前方，操作人员将油泵开关停电、闭锁后方可离开操作阀，进行其他作业。

图4 机载支护平、剖图示意图

 6 应用效果

应用综掘机临时支护载仿生机械手，每循环由使用别顶杆临时支护方式需要4人、平均用时25分钟，减少为仅需2人、平均用时7分钟，减轻了工人的劳动强度，提高了掘进效率，消除了别顶杆支护方式存在的安全隐患。

7  综掘机载临时支护仿生机械手创新点

（1）仿生机械手在180度范围内可旋转调整角度，适用于不同顶板岩性，可满足直线掘进及硐室转变掘进临时支护需要。

（2）护顶梁中间采用铰接方式，对不同倾角、不同巷道类型采取横向调节接顶梁，不需二次刹顶便可以实现护顶梁完全接顶。

（3）在底座平台上安设安全防护网，消除了浮块滑落伤人的安全隐患。

8 结束语

综掘机载临时支护仿生机械手可应用于各种岩性、各种类型巷道、直线掘进与硐室转弯，并且满足于3.2～4米大掘高工作面，提高了掘进效率，消除了别顶杆支护方式存在的安全隐患，具有推广应用价值。