一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置在煤礦的實踐與應用

李成虎，呂新亞

（國家能源集團烏海能源有限責任公司老石旦煤礦，內蒙古 烏海 016000）

煤炭在中國能源組成中占主要部分，我國大部分礦井是井工礦，保證煤炭不斷供應的核心是礦井安全高效的生產，這其中原煤的高效開采是關鍵[1]。礦井頂板事故日漸成為困擾礦井安全生產的主要災害之一[2]。在采煤過程可能發生的眾多事故中，頂板事故的多發性是我國煤礦開采面臨的一大特點，頂板事故無疑且一直在困擾著我國許多大中型煤礦企業，不管是單就事故總體上發生的事件數還是事故平均上的死亡人數，頂板事故無疑都將是一直占據我國所有大型以上煤礦開采的各類事故危害之首[3]，根據國外有關統計，2010～2019 年的同期我國地下各類大型煤礦頂板事故已相繼發生約2536 起，死亡數量達到3208 人之多，分別占此期間內發生的煤礦事故總起數和總死亡人數的44.41%和32.28%[4]。在我國煤礦的采掘工作面頂板支護中目前應用錨桿錨索配合金屬網支護頂板是比較常見支護方法，但是在施工錨桿孔時由于操作氣動錨桿鉆機不當造成傷人的事故比比皆是[5]。傳統的氣動錨桿鉆機都是通過加強現場的盯防監管，提高工作人員的敬業精神，來預防機械傷人事故，在實際工作中起到了一定的效果，但工作量大、人員勞累，達不到全時段監控防護，機械設備傷人事故的難題依然存在[5]?；谝陨涎芯勘尘?，一種新型氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置的研制應運而生。

1 礦井及工作面概況

1.1 礦井概況

老石旦煤礦位于內蒙古自治區桌子山煤田西翼的老石旦精查區，隸屬于國家能源集團烏海能源有限責任公司，行政區劃屬烏海市海南區管轄。礦區呈北東—南西向帶狀展布，其走向長7.12km，寬1.7km，井田面積9.7767km2。2007 年核定批復生產能力1.50×104t/a，截至2020年12月31日，礦井剩余保有資源儲量5513.82×104t、可采儲量4710.21×104t，剩余服務年限20.13年。2019年礦井完成了安全技術改造，系統得到進一步簡化，形成“一井一面”生產格局。礦井采用斜立井混合式開拓，布置主斜井、副斜井、回風立井3個井筒，為單一水平開采。井田共劃分三個采區，北一、北二采區已回采完畢，現主采北三采區16號煤層，為中硫主焦煤，16 號煤層分為：16-1、16-2、16-3、16-4，合并為一層采用綜放開采，平均厚度8.8m。

1.2 掘進工作面概況

16403回風順槽開口位置為16403回風順槽車場2#點前7.9m處，北距16煤運輸大巷289m。16403回風順槽東臨16402運輸順槽，與16402運輸順槽之間預留煤柱20m。16403 回風順槽設計掘進長度1166m。采用綜合機械化掘進方式，采用錨網索支護方式。

2 存在的問題

在掘進工作面施工錨桿孔時，使用傳統的氣動錨桿鉆機打設幫錨時錨桿機底座沒有支撐，一方面幫錨打設存在角度，致使幫錨桿無法起到良好的護幫作用，另一方面使用錨桿機打鉆時，錨桿機底座沒有支撐，穩定性極差，打鉆過程中容易造成作業人員受傷。所以現有的氣動錨桿鉆機仍存在較大的安全隱患[6-7]。需增加一種可靠的安全防護裝置來防止這樣的事故發生。傳統的氣動錨桿鉆機都是通過加強現場的盯防監管，提高工作人員的敬業精神，來預防機械傷人事故，在實際工作中起到了一定的效果，但工作量大、人員勞累，達不到全時段監控防護，機械設備傷人事故的難題依然存在[8]。因此必須轉變傳統的觀念，積極探索研制新的固定錨桿機底座的方法，確保安全施工。

3 一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置的實踐與應用

3.1 一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置研制目的

一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置研制目的就是克服采用上述傳統的氣動錨桿鉆機使用過程中存在的缺點和不足，主要目的如下：

（1）一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置安裝于氣動錨桿鉆機支撐腿外面，氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置左右兩邊固定鏈固定在煤幫金屬網上，正常作業過程中，氣動錨桿鉆機供壓縮氣體，油缸推進過程中給氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置一個后推力，氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置左右兩邊固定鏈牢牢拉住氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置，使其固定在氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置內，從而從源頭上防止了氣動錨桿鉆機打滑或位移造成的人員傷害，效果非常明顯。

（2）一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置不僅大大提高了人員操作的可靠性，而且使打設幫錨的作業人員數量得到了減少，提高了打設幫錨的效率，使打設幫錨的質量得到了提高。

（3）在設計、材料選型上，緊密結合現場實際狀況，制作出了結構簡易合理、安全性能高、使用方便的裝置，大大降低了生產運營成本，提高了人員的安全系數。

3.2 一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置的工作原理

一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置研制的目的：克服現有技術的缺陷，提供一種結構簡單、使用方便、安全性能高、能夠對人員操作起到有效的安全保護。

本氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置研制的工作原理和技術方案：一種新型氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置如圖1所示，這種安全支撐防護裝置可以用8寸鐵管、2寸半鐵管、2寸鐵管、?16mm圓鋼制作，其結構含有2塊400mm×200mm×10mm的鋼板、4塊200mm×100mm×10mm 的鋼板和一塊?200mm 的鋼板、2 根?8mm×1500mm的鏈子組成。8寸鐵管1底端焊接一塊?200mm的鋼板，2 寸半鐵管一端焊接400mm×200mm×10mm 的鋼板，另一端距離底部100mm 施工3 個?14mm 的圓孔；2 寸鐵管一端焊接200mm×100mm×10mm 的鋼板，另一端套在2寸半鐵管孔內，使用M12螺栓進行固定，將8寸鐵管焊接固定在支撐架上，將2根鏈子固定在支撐架后面兩側邊，這樣的連接方式便于安裝固定。

圖1 一種新型氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置示意圖

該氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置，包括：1、前支撐腿，2、后支撐腿，3、防護固定罩，4、支撐拉筋，5、固定鏈，6、氣動錨桿鉆機；氣動錨桿鉆機位于防護固定罩內，固定鏈固定在巷幫金屬網上，正常作業過程中，氣動錨桿鉆機供氣，油缸推進過程中給氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置一個后推力，氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置左右兩邊固定鏈牢牢拉住氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置，使其固定在氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置內，從而從源頭上防止了氣動錨桿鉆機打滑或位移造成的人員傷害。

4 一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置的優點和積極效果

（1）通過使用氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置后，滿足了2016 年新版煤礦安全規程關于“使用掘錨支護設備時，人員必須位于安全位置”的要求。

（2）在設計、材料選型上，緊密結合現場實際狀況，制作出了結構簡易合理、安全性能高、拆卸組裝方便，易于井下搬運的安全支撐防護裝置。

（3）該氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置效果好，可以大大提高人員操作氣動錨桿鉆機的安全系數，以極低的造價滿足了目前的安全需要。

（4）該新型氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置使用范圍廣，尤其適用于煤礦巷道幫錨桿、錨索支護，推廣后具有較好的社會價值和經濟價值。

（5）節約成本，開源節流，經與廠家詢問，具有安全防護裝置的氣動錨桿鉆機需要資金約1.2萬元/臺，老石旦煤礦共需要使用了10臺氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置，該礦自行設計生產的成本每套300元左右，共計節約資金12萬元。

5 結語

（1）實踐證明一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置工作原理簡單，結構緊湊，制作方便，成本低，安全可靠性好；

（2）實踐證明一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置便于維護，且維護成本較低，使用效果良好，能夠確?，F場的施工安全；

（3）實踐證明一種氣動錨桿鉆機安全支撐防護裝置具有良好的應用推廣價值，尤其是在條件類似的掘進工作面進行錨桿孔和錨索孔施工時皆可借鑒使用，具有重要的理論和應用價值。