煤巷快速掘進超前支護探究

周 偉

(平煤股份八礦，河南 平頂山 467000)

0 引言

煤巷是煤礦中非常多的巷道類型，其支護工作相對于巖石巷道有著較大的不同，全面提升煤巷快速掘進超前支護效果對于更好保證煤巷掘進工作質(zhì)量非常關(guān)鍵。特別是隨著煤礦生產(chǎn)現(xiàn)代化程度的不斷加快，各種類型的新工藝、新裝備、新技術(shù)應(yīng)用到煤礦開采中，采掘量大大增加。對煤巷快速掘進超前支護進行分析有著較為重要的意義。

1 工程概況

目前，某煤礦主采的是13#煤層，煤層厚度在4 ～6.5 m，平均厚度在5.3 m，煤層傾角平均為4°。從煤層的頂板巖性來看，直接頂為砂質(zhì)泥巖，老頂為細(xì)粒砂巖。從煤層的底板巖性來看，直接底為細(xì)粒砂巖，老底為砂質(zhì)泥巖。從開采情況來看，某工作面回風(fēng)巷道所處位置的地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，尤其是頂板的砂質(zhì)泥巖整體的穩(wěn)定性相對較差，在開采過程中容易出現(xiàn)軟化膨脹、片幫、冒頂?shù)葐栴}，特別是不論底板還是頂板巖層均有著明顯的裂隙發(fā)育問題，周邊采空區(qū)積水也會給開采工作帶來較大的威脅。

2 巷道原支護方案分析

巷道原支護設(shè)計采用的錨索網(wǎng)聯(lián)合支護的方式，具體支護如圖1所示。

圖1 巷道原支護示意圖

3 影響煤巷快速掘進的主要因素

3.1 掘進設(shè)備

在煤巷掘進的過程中，破裝運支等環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，若綜掘設(shè)備整體的機械化程度相對較低，各個工序在銜接配合過程中會出現(xiàn)不夠順暢的問題，不僅影響到整個掘進工作的整體速度，同時也會帶來較大的安全隱患，對煤巷掘進工作整體帶來較大的影響。

3.2 掘進施工工藝

從巷道掘進施工來看，多工序平行作業(yè)對于提升掘進效率非常有效。某回采面在煤巷掘進過程中，頂板巖層出現(xiàn)了遇水膨脹軟化的問題，若不能第一時間采取有效措施，對綜掘設(shè)備的使用情況進行針對性地控制，非常容易出現(xiàn)頂板破碎的問題，若技術(shù)人員可提前做好相關(guān)的支護施工，可以最大限度地防止冒頂事故的發(fā)生，降低巷道維護成本，提升整個煤礦的經(jīng)濟效益。在臨時支護的過程中，選擇使用液壓前探梁支架，不僅可有效減少掘進作業(yè)的勞動強度，同時也有助于壓縮支護作業(yè)所需要的時間。在巷道永久支護的過程中，可選擇使用錨桿支護工藝，若頂板的條件相對較好，對于控頂距應(yīng)適當(dāng)增加，全面做到掘進和支護作業(yè)的相平衡，在巷道內(nèi)實現(xiàn)集中施工。若遇到的頂板條件較差，對于控頂距應(yīng)適當(dāng)?shù)販p少，對于單次進尺的量也應(yīng)當(dāng)控制，全面提升支護系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。通過工序交叉作業(yè)的方式，作業(yè)效率有較大提高，掘進速度提升明顯。

3.3 施工人員

巷道在掘進的過程中，超前支護屬于一項綜合性的工作，掘進設(shè)備處于關(guān)鍵設(shè)備，同時各種類型的專業(yè)技術(shù)人員還需要協(xié)同配合。因此，施工人員對超前支護效果有著較大的影響，若施工人員技術(shù)不過關(guān)，對整個掘進工作帶來的影響非常明顯。同時，由于其中涉及到多方面的相互協(xié)同，因此，施工組織管理將對各項工序開展效果產(chǎn)生較大影響，需要根據(jù)工作面掘進的實際情況，制定出科學(xué)可行的管理制度及對應(yīng)的管理措施，確保各個工序之間有效銜接，提升快速掘進的效率，確保超前支護質(zhì)量。

4 煤巷快速掘進超前支護優(yōu)化措施

4.1 對煤巷截割工藝進行優(yōu)化

在煤巷快速掘進的過程中，本次選擇了截割效率相對較高的掘進機，同時，根據(jù)工作面巷道的實際地質(zhì)情況，科學(xué)設(shè)定進刀方式。本次在截割時，若圍巖地質(zhì)情況相對教好，則選擇使用中心進到的方式，然后從中心向四周刷幫進行截割施工，如圖2(a)所示。若在截割的過程中，周圍的圍巖整體較為破碎，本次采取了分次作業(yè)的方式，將1/3的斷面先截割出來，然后再將剩余的2/3斷面截割出來，如圖2(b)所示，這種操作方式不僅可以降低頂板空頂?shù)臅r間，同時也有助于在保證截割效果的基礎(chǔ)上，提升施工的安全性。如果作業(yè)面所處位置的地應(yīng)力相對較大，這就增加了出現(xiàn)片幫事故的概率，在這種情況下，本次采取了首先對巷道中間區(qū)域進行截割，然后再向兩幫進行擴刷的方式，這對于降低兩幫的暴露時間較為有效，如圖2(c)所示。

圖2 不同截割方式示意圖

4.2 多工序交叉作業(yè)

在對煤巷截割之后，就需要采取超前支護的方式對巷道進行超前支護，這個環(huán)節(jié)也是煤巷掘進施工中需要消耗大量時間的工序。所以，在本次施工的過程中，采取了多工序交叉作業(yè)的模式，這對于提升巷道掘進速度較為關(guān)鍵。在某工作面巷道掘進的過程中，為了最大限度地壓縮巷道支護消耗時間，在迎頭滯后的一定距離，巷道采取了弱化支護工藝，首先在容易掘進的同時出現(xiàn)失穩(wěn)概率較高的區(qū)域，在截割之后對巷道的頂板和幫角進行了錨桿支護，其他錨桿在作業(yè)面滯后迎頭25 m的位置進行支護。因為，將錨桿安裝作業(yè)設(shè)置到了掘進機的后面，因此，整個支護作業(yè)對掘進作業(yè)產(chǎn)生的影響相對較小。所以，選擇使用上述施工工藝，可有效壓縮支護環(huán)節(jié)消耗的時間，推動掘進工作和支護工作平行進行。根據(jù)現(xiàn)場測算，選擇使用該工藝，可以節(jié)約支護所需時間的60%以上。此外，在進行錨桿支護時，技術(shù)人員還可以對掘進環(huán)節(jié)中使用的運輸裝置進行全面檢修，這對于壓縮整體的時間消耗有明顯的作用。

4.3 優(yōu)化支護工藝

在本次超前支護的過程中，為了最大限度降低臨時支護所消耗的時間，在××××掘進工作面掘進時，選擇使用機載液壓前探梁的方式。前探梁選擇使用量3根φ 75 mm，長度為4.5 m的鋼管，同時借助專業(yè)卡子的方式將其在錨桿上固定。同時，在具體支護的過程中，在頂網(wǎng)和前探梁之間選擇使用了木板進行銜接，這對于提升接頂?shù)男Ч^為有效，在很大程度上也增加了作業(yè)的安全性。選擇使用機載前探梁臨時支護的方式，不僅可有效增加頂板裸露區(qū)域整體的支護強度，同時可有效壓縮空頂作業(yè)的時間，對于提升作業(yè)安全性效果明顯。根據(jù)現(xiàn)場施工測算，采取這種支護工藝，相對于傳統(tǒng)點柱支護工藝，在單個班次中，節(jié)約用時就超過了1.5 h，整體作業(yè)效率提升達(dá)到了20%。

5 結(jié)語

煤巷快速掘進對于保證煤礦生產(chǎn)的安全性，確保采掘?qū)崿F(xiàn)有效銜接非常關(guān)鍵，在具體實施中，超前支護是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要根據(jù)煤巷的實際情況，分析各種類型的地質(zhì)因素，科學(xué)制定超前支護方案，加大人員培訓(xùn)力度，確保各項超前支護措施能夠高效率、高質(zhì)量落實到位，這是確保煤巷支護質(zhì)量的關(guān)鍵所在。