煤礦機(jī)械采煤掘進(jìn)過程中的支護(hù)技術(shù)及其運(yùn)用

魯 展

（西山煤電官地礦， 山西 太原 030022）

引言

西山煤電集團(tuán)有限公司官地礦井田南北長約14967 m，東西寬約12110 m，井田面積為104.4974 km2，中五采區(qū)位于廟前山東大約1250 m，要子莊背面1100 m處，西南大致以84—10官5號(hào)鉆孔為界，北東以原礦界為邊界，采區(qū)為一北西、南東向長方形，長約2 km，寬約1 km，面積為2.9 km2。根據(jù)已掌握資料，中五區(qū)3號(hào)煤采區(qū)位于官地礦1051水平南北翼，采區(qū)范圍地勢(shì)西高東低。煤層傾角最大7°，最小4°。落差2 m以上的斷層有6余條，對(duì)采掘布置有一定影響。采區(qū)正常涌水量34.1 m3/h，最大涌水量58.1 m3/h。本采區(qū)設(shè)計(jì)采用軌道運(yùn)輸系統(tǒng)，開采裝備及開采技術(shù)可以滿足開采要求。中五區(qū)3號(hào)煤層厚度2.9～4.2 m，平均可采厚度3.3 m。煤層傾角4°～7°，平均5°。根據(jù)本礦的巷道布置情況、設(shè)備和工藝、頂?shù)装鍘r性、地質(zhì)構(gòu)造和生產(chǎn)技術(shù)管理水平、采區(qū)及工作面回收率等采礦經(jīng)驗(yàn)，開采技術(shù)完全可行。

1 巷道支護(hù)方式

1.1 機(jī)載前探臨時(shí)支護(hù)

1）前探支護(hù)采用ZLJ-10/21型機(jī)載式前探支護(hù)，工序流程：割、裝煤→伸前探支護(hù)→打永久支護(hù)→收前探支護(hù)

2）掘進(jìn)機(jī)完成截、割、裝煤作業(yè)后，應(yīng)將截割頭放下。先檢查支護(hù)裝置各部位零部件及管路是否完好，再操作二位三通閥使液壓油切換到支護(hù)裝置的油路。

3）掘進(jìn)機(jī)副司機(jī)和支護(hù)工負(fù)責(zé)把支護(hù)所用的金屬網(wǎng)和鋼帶放在頂架上，頂架上的卡槽將其卡住。掘進(jìn)機(jī)司機(jī)推動(dòng)支護(hù)裝置的支撐缸和折疊缸液壓控制手柄，主架和頂架由折合狀態(tài)慢慢平穩(wěn)打開，達(dá)到所需要的角度和位置時(shí)松開兩操作手柄；再推動(dòng)主架的升降缸操作手柄使主架升起達(dá)到巷道頂板高度，金屬網(wǎng)和鋼帶被壓緊至頂板并達(dá)到一定的支撐力。然后就可以在掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時(shí)支護(hù)的保護(hù)下安全的打孔、錨固。裝完錨網(wǎng)和錨桿后，先把主架下降到最底位置，再折合頂架，直到頂架壓到掘進(jìn)機(jī)上為止。以上動(dòng)作通過反向拉動(dòng)多路換向閥相應(yīng)的手柄完成。

4）在完成支護(hù)流程的前提下，就要切換三通閥并且確保其符合特定的油路位置，然后持續(xù)開展掘進(jìn)操作。在具體操作時(shí)，對(duì)于操作手柄應(yīng)當(dāng)予以推拉處理，確保實(shí)現(xiàn)到位的推拉操作。如果沒有實(shí)現(xiàn)到位的推拉操作，那么很可能出現(xiàn)不同步的液壓油流量[1]。

1.2 永久支護(hù)

1）巷道永久支護(hù)采用：錨桿+錨索+W鋼帶+金屬網(wǎng)+C20噴砼聯(lián)合支護(hù)。

2）錨桿規(guī)格為Φ22×2400 mm無縱肋螺紋鋼錨桿，錨桿托板規(guī)格為130×130×10 mm，錨桿間排距900×900 mm，矩形布置，每根錨桿采用K2360、Z2360錨固劑各一支錨固，錨固力≥9T，扭矩力不小于200 N/m；金屬網(wǎng)采用Φ6的冷拔鋼筋制作，規(guī)格為2000×1200 mm，網(wǎng)格為100×100 mm，金屬網(wǎng)搭接長度為200 mm，使用16號(hào)雙股鐵絲綁扎，每扣擰結(jié)三環(huán)，逢孔必連；W鋼帶規(guī)格為250×3 mm；錨索規(guī)格為Φ17.8×8300 mm，錨索間排距1800×1800 mm，采用“二三二”布置，錨索托盤規(guī)格為300 mm×300 mm×16 mm，每根錨索采用一根K2335，兩根Z2360錨固劑進(jìn)行錨固，錨固力≥15T；噴漿厚度為120 mm，砼強(qiáng)度為C20，鋪底厚度為300 mm，鋪底砼強(qiáng)度為C30；水溝底、壁厚均為100 mm強(qiáng)度C30。

3）錨桿、錨桿托盤、錨索托盤、W鋼帶必須按照要求編碼刻字母“A”。

2 采掘支護(hù)工藝

2.1 錨桿安裝工藝

2.1.1 打錨桿眼

打錨桿眼時(shí)必須在前探梁或臨時(shí)支護(hù)掩護(hù)下操作。如果要進(jìn)行打眼操作，應(yīng)提前核查斷面尺寸與巷道位置，依照腰線與中線的位置來進(jìn)行反復(fù)核查。如果作業(yè)流程不符合特定的安全指標(biāo)，那么應(yīng)對(duì)其予以處理。在打眼操作開始之前，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行敲幫問頂?shù)南嚓P(guān)操作，針對(duì)周邊圍巖也要予以查看。只有在確認(rèn)不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)巖體的狀態(tài)下，才能進(jìn)入后期的各項(xiàng)操作流程。錨桿定位應(yīng)當(dāng)符合精確度的要求，確保將其控制于100 mm以內(nèi)的偏差度，而頂部與眼向之間應(yīng)當(dāng)保持在75°或更大角度。錨桿長度與錨桿深度應(yīng)相互吻合，然后把特定的標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)在釬子的位置上，同時(shí)還要保持30 mm以內(nèi)的誤差深度。在打好錨桿的基礎(chǔ)上，需清理錨桿眼位置上的積水與殘?jiān)勒諒耐庵羶?nèi)的基本次序來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的處理。

2.1.2 做好錨桿安裝

安裝錨桿需要提前進(jìn)行吹掃巖體殘?jiān)c積水。具體在操作時(shí)，在眼孔口的位置上應(yīng)安排特定的操作人員，而不能將其安排在眼孔的位置上。在這之后，就要在眼孔的特定部位送入樹脂錨固劑，確保錨固劑與錨桿之間能夠相互結(jié)合在一起，然后在眼底部位送入錨固劑。在螺帽上方套入套筒，然后借助氣動(dòng)式或者手持式的專用錨桿機(jī)來固定螺帽，開動(dòng)錨桿。等到把錨固劑送入旋轉(zhuǎn)的錨桿內(nèi)部之后，就要攪拌錨固劑，確保其符合最根本的錨桿深度。操作人員有必要把預(yù)緊力施加在螺帽的特定部位上，將其限制于200 N的扭矩力。

2.2 錨索施工工藝

1）錨索施工工藝流程為：鉆巷道頂部錨索孔→裝樹脂藥卷→裝鋼鉸線→攪拌藥卷→裝上托板、鎖具→漲拉錨索→施工完成。

2）錨索鉆孔的要求：錨索鉆孔深度誤差控制在0～+100 mm；其他要求與錨桿鉆孔的施工要求一致。

3）錨索樹脂藥卷的攪拌，必須按以下步驟進(jìn)行：首先，對(duì)于外觀質(zhì)量應(yīng)當(dāng)予以全面觀測(cè)，在這之后把樹脂藥卷插入其中，保持藥卷形態(tài)的完整，避免其失效現(xiàn)象的出現(xiàn)。在擦拭煤屑與水的基礎(chǔ)上，要固定鋼絞線，避免錨固力減小。其次，在鉆孔底部應(yīng)當(dāng)送入鋼絞線，在此過程中需要兩名人員實(shí)現(xiàn)密切配合，對(duì)于抽拉錨索不要予以反復(fù)抽動(dòng)。在相互配合的前提下，就能在孔底完全送入藥卷。在必要時(shí)，可以把攪拌驅(qū)動(dòng)器安裝在下端的鋼絞線位置上，確保鉆機(jī)與錨桿之間能夠緊密結(jié)合。在配合操作的同時(shí)，先要保持較慢的旋轉(zhuǎn)速度，然后逐漸加快旋轉(zhuǎn)速度，確保將其攪拌時(shí)間控制于半分鐘以內(nèi)。最后，在完成了全過程的攪拌操作后，需要等待2 min左右才能落下整個(gè)鉆機(jī)。對(duì)于攪拌連接器實(shí)現(xiàn)卸下處理，然后進(jìn)入后續(xù)的錨索孔操作中，確保內(nèi)錨固與錨索之間能夠緊密結(jié)合[2]。

2.3 混凝土噴射

先挖出墻基（底板以下100 mm），針對(duì)鋪設(shè)的鋼筋網(wǎng)與錨桿都要予以反復(fù)核驗(yàn)。一旦察覺到問題，則需立即處理。針對(duì)噴射操作中涉及到的雜物與矸石都要予以清理，對(duì)于水管路進(jìn)行妥善連接。至于輸料管路而言，應(yīng)當(dāng)保持整個(gè)管路的通暢，在這其中不要留有急轉(zhuǎn)彎。接頭應(yīng)當(dāng)符合嚴(yán)密性，避免漏風(fēng)的出現(xiàn)。此外，對(duì)于輸送原料專用的管路應(yīng)當(dāng)保持優(yōu)良的抗靜電性。針對(duì)噴漿機(jī)予以反復(fù)的核驗(yàn)，固定摩擦板并且防止漏風(fēng)。

在噴射操作開始以前，要先把標(biāo)志線懸掛于特定的位置上。具體在操作時(shí)，先噴射高壓水，然后再去進(jìn)行混凝土的全面噴射。必要時(shí)對(duì)其進(jìn)行停機(jī)處理，一切正常后，方可繼續(xù)噴漿工作。噴射時(shí)打開噴漿機(jī)后全斷面噴霧，且使用除塵風(fēng)機(jī)對(duì)噴漿機(jī)上料口、余氣口進(jìn)行除塵；噴漿時(shí)作業(yè)場(chǎng)所粉塵應(yīng)控制在，最高濃度為2mg/m3、呼吸性粉塵最高濃度為0.5mg/m3以下。

3 支護(hù)質(zhì)量要求

3.1 臨時(shí)支護(hù)

每班綜掘機(jī)應(yīng)配置1名司機(jī)和1名副司機(jī)負(fù)責(zé)操作臺(tái)工作，副司機(jī)負(fù)責(zé)觀察指揮，把鋼帶放頂梁架上等工作，司機(jī)注意壓力表，壓力值必須達(dá)到10 MPa以上，且不大于16 MPa。往前探梁支架上預(yù)放金屬網(wǎng)、鋼帶時(shí)，按照巷道中線將金屬網(wǎng)、鋼帶擺正，避免左右不一樣長。前探梁操作時(shí)應(yīng)慢升慢降，根據(jù)設(shè)計(jì)間、排距，將金屬網(wǎng)、鋼帶壓在正確的位置。前探梁伸縮架必須伸至工作面，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。

3.2 永久支護(hù)

嚴(yán)格按照施工中線和規(guī)程規(guī)定的間距布置錨桿，間距最大誤差為±100 mm。打錨桿眼時(shí)，錨桿孔與巖面夾角不小于75°。安裝錨桿時(shí)，必須先將樹脂藥卷推進(jìn)到孔底方可攪拌，藥卷的攪拌過程要一次完成中途不得間斷。錨桿樹脂藥卷攪拌后的等待時(shí)間不小于2 min方可安裝使用風(fēng)動(dòng)扳手預(yù)緊。錨桿、鋼帶垂直巷道中線布置，排列整齊成行成線緊貼巖面。錨桿的錨固長度不小于1200 mm，每300根錨桿（20 m）錨固力試驗(yàn)1組，每組不小于3根，并且掛牌管理，作好記錄，檢測(cè)牌版與檢測(cè)記錄一致。錨桿必須使用風(fēng)動(dòng)扳手緊固，安裝后1～2 h必須重新對(duì)錨桿進(jìn)行二次復(fù)緊。

4 結(jié)語

在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的煤礦開采中，加強(qiáng)對(duì)煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用是保證煤礦安全生產(chǎn)的一項(xiàng)重要措施。在煤礦開采作業(yè)過程中，要結(jié)合實(shí)際，因地制宜地采用不同的支護(hù)技術(shù)和支護(hù)工藝，確保煤礦生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。

[1]王衍學(xué).煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析——復(fù)雜地質(zhì)條件下[J].能源與節(jié)能，2014（12）：124-125；178.

[2]馬添虎.連續(xù)采煤機(jī)在復(fù)雜地質(zhì)條件下掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)管理[J].科技視界，2014（7）：289；333.