煤礦巖巷掘進臨時支護技術(shù)優(yōu)化

謝吉棟 王軍輝

(永城煤電控股集團有限公司城郊煤礦)

煤礦巖巷掘進臨時支護技術(shù)優(yōu)化

謝吉棟 王軍輝

(永城煤電控股集團有限公司城郊煤礦)

介紹了煤礦巖巷掘進臨時支護技術(shù)的概念、工藝流程及相關(guān)要求，通過對新型與傳統(tǒng)臨時支護工藝的對比，確認了新型臨時支護技術(shù)在工序、使用、主動性、防倒性、適應(yīng)性等方面都具有顯著的優(yōu)勢，并取得了較好的實踐效果。

煤巖巷掘進 臨時支護 工藝流程

煤巖巷掘進傳統(tǒng)的臨時支護方式為利用3根或者4根無縫鋼管加工制成前探梁與特制吊環(huán)，采用木板或木楔進行探梁固定。該臨時支護方式操作繁瑣，且適應(yīng)性、支護效果都比較差，頂板管理難度大，掘進施工進度慢。為了在確保安全的基礎(chǔ)上提高巖巷掘進速度，對新的巷道臨時支護工藝進行了探討，以尋求新型臨時支護方式，克服傳統(tǒng)臨時支護方式的弊端。

1 新型臨時支護

1.1 新型臨時支護方式

采用輕型單體液壓支柱與單邊π型梁，將單邊π型梁固定在后巷的永久支護錨桿上[1]，具體如圖1所示。巷道斷面寬度決定了巷道單邊π型梁與輕型單體液壓支柱的數(shù)量，如表1所示。

圖1 錨網(wǎng)索噴巷道臨時支護示意(單位：mm)

1.2 輕型單體液壓支柱

單體液壓支柱主要包括活柱、底座、缸筒、三用閥、手把、復位彈簧等，其中活柱又包括活頂、加長管、封頭、活塞管等。單體液壓支柱工作介質(zhì)為乳化液或者靜壓水，通過過濾器與注液槍將工作介質(zhì)注入到單體液壓支柱的缸管中，實現(xiàn)對巷道頂板的支撐。在單體液壓支柱的支撐力到達初撐力之后將注液槍撤下，封存三用閥上的單向閥，避免活柱下降[2]。

表1 巷道斷面與臨時支護支柱匹配

1.3 支護工藝流程

①處理迎頭頂板的活矸與危石；②安裝單邊π型梁(前探梁)吊環(huán)；③利用撐桿挑起網(wǎng)片，將單邊π型梁(前探梁)穿入其中；④將網(wǎng)連接到永久支護上，將單邊π型梁(前探梁)吊環(huán)固定并擰緊；⑤按照先中間后兩邊的順序打單體液壓支柱，并用防倒繩固定；⑥安裝完成后檢查支護效果。

1.4 新型臨時支護方式的相關(guān)要求

(1)強化頂板管理，一旦發(fā)現(xiàn)頂板壓力大、頂板離層、有響聲等情況，要立即停止作業(yè)并撤出所有工作面人員，等到頂板恢復穩(wěn)定時，從外向里強化支護后再繼續(xù)施工。

(2)爆破完成后必須進行臨時支護，將頂板裸露的時間降至最低。施工過程中，工作人員必須在永久支護或者臨時支護的防護下進行，如沒有支護措施則不能施工。

(3)在臨時支護中必須具備“一梁、一柱、一吊環(huán)”[3]，其中“一梁”為單邊π型梁，“一柱”為輕型單體液壓支柱，“一吊環(huán)”為單邊π型梁專用吊環(huán)。在臨時支護中，專用吊環(huán)必須固定在后巷永久支護錨桿上。

(4)在挖掘單體液壓柱柱窩與打注過程中，工作人員必須始終處于永久支護或可靠的臨時支護之下，當柱窩完成之后，單體液壓支柱要確保有力且不出現(xiàn)松動現(xiàn)象。單體液壓柱必須配備防倒繩，避免其倒下。

(5)在掘進的過程中，如果發(fā)現(xiàn)臨時支護的單體液壓柱出現(xiàn)漏液、松動等情況[4]，要及時進行補液工作。每個工作班次都必須安排專人對單體液壓柱的支護情況進行不定時檢查及循環(huán)注液工作，對損壞的單體柱要及時更換，確保支護的質(zhì)量能夠滿足要求。

(6)注液槍高壓軟管連接頭必須具備快速結(jié)構(gòu)與插銷，而且在連接的過程中確保牢固。每次在使用前必須認真檢查，合格后才能夠使用。

(7)完成單體液壓支柱打注后，如果單邊π型梁與上方頂板間的空頂大于300 mm，用木板進行固定。

2 新型支護的特點

(1)實現(xiàn)了工序的優(yōu)化。新型支護工藝對迎頭頂板的活矸與危石進行了更為細致的處理，通過撐桿將網(wǎng)片挑起，并將需要安裝的單邊π型梁穿入其中，在網(wǎng)連接永久支護的操作上更為便利；吊環(huán)固定后，將其擰緊便完成了加固工序，支護效果更為理想；優(yōu)化了傳統(tǒng)的臨時支護工藝，縮短了作業(yè)時間，使生產(chǎn)組織更加主動；傳統(tǒng)的臨時支護工藝耗費時間為1～2 h，改進之后僅僅需要30 min[5]。

(2)輕便易用。輕型支柱是一種新型外部供液的恒阻式單體液壓支柱，在承載和抗偏載方面有著較為突出的優(yōu)越性，所采用的材料為玻璃鋼，具有重量小、耐腐蝕與易操作的特點。與傳統(tǒng)的臨時支護中所采用的鋼支柱相比，質(zhì)量僅為鋼支柱的40%，在保證安全生產(chǎn)的同時，降低了職工勞動強度，提高了工作效率。

(3)實現(xiàn)了主動支護。新型臨時支護工藝為“一梁、一柱、一吊環(huán)”。將支護結(jié)構(gòu)承載的巨大負荷轉(zhuǎn)化成支擋結(jié)構(gòu)的一部分，使其服務(wù)于支護結(jié)構(gòu)，即巧妙地利用了原本不利的條件，提高了支護效果，使得巖巷掘進更具有安全性與可靠性，實現(xiàn)了主動支護。另外，還節(jié)省工程造價，更利于在苛刻的環(huán)境中施工。

(4)防倒。專用吊環(huán)有顯著的固定效果，能夠有效地避免單體柱與π型梁壓力過大、接觸面受力不均、掉梁等情況的發(fā)生；單體柱上都配備有防倒繩，提高了單體柱的安全性。

(5)球面活頂適應(yīng)性增強。輕型單體液壓支柱球形活頂配合π型梁，大幅度提升了支護工藝的適應(yīng)性，當巷道頂板不平或者呈現(xiàn)弧形時，球形活動能夠自動調(diào)整。

3 結(jié) 語

在傳統(tǒng)臨時支護方式的基礎(chǔ)上，新型臨時支護方式優(yōu)化了工序，實現(xiàn)了主動支護、防倒更加有效，球面活頂適應(yīng)性增強等。當前，新型臨時支護工藝已經(jīng)在巖巷掘進中得到了更為全面與廣泛的推廣應(yīng)用，取得了較好的效果，相信在未來的巖巷掘進中，該新型臨時支護工藝將會有更加良好的推廣前景。

[1] 劉泉聲,黃 興,時 凱,等.煤礦超千米深部全斷面巖石巷道掘進機的提出及關(guān)鍵巖石力學問題[J].煤炭學報，2012(12)：2006-2013.

[2] 萬志軍,李學華,劉增平,等.許廠煤礦松碎不穩(wěn)定圍巖巷道錨網(wǎng)索支護技術(shù)[J].采礦與安全工程學報，2012，65(4)：427-431.

[3] 李 偉，曹淑良，李善飛.掘進臨時支護配套技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤礦支護，2014(2):40-42.

[4] 諸葛祥華,張 信.大采深緩傾斜煤層挖掘式裝巖機配梭式礦車快速掘進技術(shù)研究[J].山東煤炭科技，2013，63(4)：99-100.

[5] 楊仁樹.我國煤礦巖巷安全高效掘進技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].煤炭科學技術(shù)，2013，41(9)：18-23.

·記者在線·

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2015-04-20)

謝吉棟(1983—)，男，助理工程師，476600 河南省永城市。