液壓?jiǎn)误w柱在棚頂過(guò)程中的特殊應(yīng)用實(shí)踐

曹東升

(大同煤礦集團(tuán) 云岡礦，山西 大同 037017)

同煤集團(tuán)云岡礦12#層406 盤(pán)區(qū)8623 低位放頂煤工作面煤層平均厚度6.4 m，傾角1° ～5°，工作面走向長(zhǎng)度1 060.3 m，傾向長(zhǎng)度147 m.煤層直接頂為6.33 m 厚的粉細(xì)砂巖互層，老頂為26.54 m 厚的中細(xì)粒砂巖，直接底為5.36 m 厚的粉細(xì)砂巖互層。工作面五巷布置，分別為:2623 運(yùn)輸巷、5623 軌道巷、2623 -1 工藝巷、2623 -2 工藝巷與5623 -1 排瓦斯巷。工作面與上覆9#層的層間距約為43 m，工作面1#～60#支架上方為宏達(dá)煤礦開(kāi)采9#層的保護(hù)煤柱，60#～87#支架上方為宏達(dá)煤礦開(kāi)采9#層的采空區(qū)。工作面開(kāi)采至距切巷465 m 時(shí)遇到落差為4 m 的F1斷層，與工作面斜交影響范圍可達(dá)400 m.

斷層及上覆煤柱對(duì)工作面及巷道頂板完整性影響較大。工作面進(jìn)入斷層初期，受斷層影響，1#～10#支架頂板冒落嚴(yán)重，其中1#～5#支架頂板塌落高度達(dá)10 m 以上，6#～12#支架頂板塌落高度為3.0 ～5.0 m.1#～10#支架端面距為1.0 ～3.5 m，不僅對(duì)正常生產(chǎn)造成影響，在安全管理方面也存在隱患。因此，需采取棚頂措施使工作面盡快推進(jìn)通過(guò)漏頂區(qū)域，保證工作面高效安全的生產(chǎn)。本文提出的單體柱的特殊應(yīng)用對(duì)其他處理漏頂事故的方案選擇具有一定的參考價(jià)值。

1 技術(shù)方案

1.1 治理漏頂方案

該次漏頂?shù)闹饕幚矸椒榇╀撫樑镯敳⒓幼ⅠR麗散，具體方案如下:

1)2623 巷超前范圍補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

2623 巷超前范圍內(nèi)采用“錨索梁+金屬網(wǎng)+角錨索+單體支護(hù)+注馬麗散”聯(lián)合支護(hù)，錨索梁長(zhǎng)度為5 m，錨索選長(zhǎng)度8 m，直徑17.8 mm 的鋼絞線。超前5 m 范圍內(nèi)按間距0.3 m 打錨索梁，超前5 ～20 m內(nèi)按間距0.5 m 打錨索梁;角錨索打在工作面?zhèn)?，間距1 m;單體支護(hù)采用單體柱加走向臺(tái)棚，梁距1.5 m;頂板在巷中位置注射馬麗散，孔距5 m，工作面?zhèn)让簬妥⑸漶R麗散，深孔、淺孔交錯(cuò)布置，其間距2.5 m，其中深孔孔深12 m，淺孔孔深5 m.

2)工作面未漏頂區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

工作面14#～35#支架區(qū)域采用“角錨索+注馬麗散”支護(hù)方案。角錨索距底板不低于3.2 m，注馬麗散一架一孔，孔深4 m.

3)工作面漏頂區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

工作面1#～13#支架漏頂區(qū)域采用“穿鋼針+抬棚+單體支護(hù)”的支護(hù)方案。材料選用d40 mm 長(zhǎng)2.5 m 的圓鋼尾部加焊40 板機(jī)鏈條做鋼針，棚梁及棚頂圓木直徑不小于18 cm，長(zhǎng)度不低于4.0 m，棚梁可用11#工字鋼代替。棚梁與棚頂圓木垂直布置，棚頂木間隙不大于20 cm.

4)工作面推進(jìn)過(guò)程中的措施。

工作面棚頂工作全部完成后，采取及時(shí)前移支架，支架前梁推入鋼針及棚外露下方升緊挑牢的辦法，形成人工再生假頂，截住冒矸，充填前梁上方的冒落空間。采用鋼針、架棚支護(hù)完成后，工作面每推進(jìn)一刀，仍需通過(guò)打角錨索加注馬麗散方法對(duì)頂板進(jìn)行加固，若需要?jiǎng)t繼續(xù)穿鋼針架棚補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。對(duì)工作面所遇斷層前后10 m 范圍必須采用打角錨索加注馬麗散方法進(jìn)行鎖口。

1.2 單體柱在棚頂中的應(yīng)用

在處理漏頂事故采取穿鋼針棚頂措施的過(guò)程中，由于端面距空頂范圍較大，工作人員在空頂區(qū)域下方穿鋼針過(guò)程中危險(xiǎn)程度極高，嚴(yán)重影響了處理漏頂事故的工作進(jìn)度。為加快處理漏頂事故的速度，同時(shí)為了保證工作人員的人身安全，在穿鋼針前先利用單體支柱在漏頂區(qū)域搭建臨時(shí)頂棚，工作人員在臨時(shí)頂棚下方進(jìn)行穿鋼針并棚頂工作，最終根據(jù)需要隨時(shí)回撤單體支柱，完成對(duì)漏頂區(qū)域的棚頂工作。具體實(shí)施方案如下(棚頂方案支護(hù)示意圖見(jiàn)圖1):

圖1 棚頂方案支護(hù)示意圖

1)單體柱布置方式為垂直煤壁懸掛于支架頂梁下方，故首先根據(jù)需要棚頂?shù)闹Ъ艿亩嗣婢噙x擇合理長(zhǎng)度的單體支柱，保證單體柱的最低長(zhǎng)度為在懸掛于支架下方時(shí)完全伸出后可以緊挨煤壁。

2)將單體柱利用鐵鏈與鐵絲懸掛于支架前梁下方，單體柱的底座頂在支架前梁末端鉸接位置有凹槽處或是鐵板上，然后將單體柱通過(guò)液槍給液伸出，使得單體柱與煤壁緊緊接觸(單體柱可以插入酥軟煤壁一些距離效果更好)。保證單體柱與煤壁垂直布置，目的是單體柱伸出緊挨煤壁后使其基本可以固定，并承擔(dān)一定重量。

3)每架支架前梁下方按上述方法布置兩根單體柱后，將鋼梁、道木、木板皮以及圓木等材料置于兩垂直煤壁的單體柱上方搭設(shè)臨時(shí)頂棚(棚頂鋪設(shè)材料以2 ～4 層為宜)?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際需要，各鋼梁、道木及其他棚頂材料間利用鉛絲捆緊固定。

4)臨時(shí)頂棚完成后，工作人員在臨時(shí)頂棚下方進(jìn)行打眼穿設(shè)鋼針的工作。鋼針選用直徑40 mm 的圓鋼，并帶有長(zhǎng)約0.5 m 的鐵鏈，每?jī)筛撫樇茉O(shè)1根鋼梁，鋼梁一段置于兩圓鋼鐵鏈連接位置，另一端置于支架前梁上方，每架支架下方至少穿設(shè)4 根圓鋼，架設(shè)2 根鋼梁，然后在其上方搭設(shè)道木等木料完成棚頂工作。鋼針盡量與單體柱插入煤壁位置平行布置，鋼針穿設(shè)完成后，利用鉛絲將鋼針及搭接的鋼梁與臨時(shí)頂棚的材料固定結(jié)實(shí)，據(jù)實(shí)際情況在需要的位置添加鋼梁與道木等相關(guān)棚頂材料，保證鋼針與頂棚達(dá)到固定效果。

5)相鄰支架位置重復(fù)以上步驟進(jìn)行棚頂，若遇頂板破碎嚴(yán)重段，以5#、6#支架為例:當(dāng)6#支架棚頂工作完成后，可在5#支架下方靠近6#支架側(cè)先垂直煤壁架設(shè)1 根單體柱，然后利用6#支架已有的單體柱在5#～6#支架區(qū)域完成棚頂工作。通過(guò)“鎖口”即逐漸縮小空頂范圍的方法保證工作人員進(jìn)行棚頂工作期間的人身安全。

2 應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

利用單體柱可遠(yuǎn)方操控其伸縮的特性，提前將其固定于支架與煤壁間，搭建臨時(shí)頂棚，保證工作人員的人身安全;針對(duì)穿鋼針前已有臨時(shí)頂棚的現(xiàn)狀，采用圓鋼針、鋼梁與支架搭接完成穿鋼針并棚頂?shù)墓ぷ?，使其與臨時(shí)頂棚連接牢固。

棚頂過(guò)程中利用單體柱提前搭建臨時(shí)頂棚，加快了對(duì)空頂區(qū)域棚頂工作的速度，縮短了處理漏頂工作的整個(gè)進(jìn)程，保證工作面盡快恢復(fù)正常生產(chǎn)，同時(shí)確保了工作人員的人身安全，降低了棚頂?shù)碾y度、相關(guān)配件消耗的成本及勞動(dòng)強(qiáng)度，為安全生產(chǎn)提供了保障，并創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和安全、社會(huì)效益。

3 結(jié)論及推廣應(yīng)用

實(shí)踐證明，單體柱在棚頂過(guò)程中無(wú)論從節(jié)省支護(hù)材料消耗上，還是從提供安全工作環(huán)境上，均取得了良好的效果。

該方案仍存在一定的缺陷:工作面支架端面距較大時(shí)，采用單體柱提前搭設(shè)臨時(shí)頂棚，當(dāng)端面距大至單體柱長(zhǎng)度無(wú)法滿(mǎn)足的范圍時(shí)，該方法若不加改進(jìn)直接使用則無(wú)法取得其在棚頂過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)，因此，該方法中單體柱的長(zhǎng)度是其中一項(xiàng)較為明顯的影響因素。另一方面，單體柱由于其液壓特性使得其在沿單體柱垂直方向能承受較大的壓力，但該方案中單體柱由于垂直煤壁布置其受力位置為柱身，即伸出的單體柱缸體。單體柱缸體承受垂直其壓力的能力較小，故當(dāng)壓力猛然增大時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)單體柱被攔腰砸斷的狀況，因此，單體柱本身易損壞，也使得該臨時(shí)頂棚存在一定的安全隱患。同時(shí)也應(yīng)進(jìn)一步提高員工技術(shù)水平、加強(qiáng)相關(guān)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、提升安全管理水平，為工作面的安全正常生產(chǎn)發(fā)揮積極的作用。

該方案對(duì)工作面架前漏頂事故處理的研究具有一定的代表性，為今后類(lèi)似工作面開(kāi)采處理架前漏頂過(guò)程中棚頂這一工序積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有較高的應(yīng)用價(jià)值，值得積極推廣和完善發(fā)展。

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