掘进工作面不同支护条件下临时支护技术

李俊峰

(平顶山煤业集团股份有限公司开拓处,河南平顶山 467000)

掘进工作面不同支护条件下临时支护技术

李俊峰

(平顶山煤业集团股份有限公司开拓处,河南平顶山 467000)

Temporary Supporting Technology of Driving Face under D ifferent Supporting Conditions

归纳总结了金属梯型支架支护、拱型金属支架支护、锚喷 (杆)支护等不同支护条件下掘进工作面临时支护成功经验,研究试制了适用于不同类型掘进巷道的金属前探梁临时支护设施并说明其适用条件及使用方法。

巷道掘进;顶板控制;临时支护

煤矿掘进工作面顶板控制的重点之一在迎头。爆破或掘进机截割完成后的正常施工工艺是临时支护和永久支护。此时迎头人员比较密集,特别在架棚或安设钻机打锚杆等环节时人员靠近空顶区。虽然有敲帮问顶等措施,但是仍有片帮和掉顶等情况发生,这是顶板控制的薄弱环节。长期以来由于缺乏有效的临时支护设施,多数是在空顶或近似空顶下打眼、装岩、支护等作业,难以实现安全生产。

为确保掘进作业人员的人身安全,避免空顶作业,必须解决掘进工作面临时支护问题。根据现场的地质条件,使用不同支护形式条件下的巷道临时支护的方法,提高巷道掘进顶板安全管理水平,有效增加迎头空顶范围内的安全系数,为作业人员创造安全的作业环境,实现较长的安全周期。

1 不同支护形式的掘进巷道临时支护

1.1 金属梯型支架支护

1.1.1 结构

采用金属梯型支架支护的掘进巷道,多采用金属前探梁临时支护,其结构如图 1。

前探梁分 2种,一种是工字钢,另一种是π型钢梁 (或槽钢)。固定前探梁的卡箍有 2种:一种用 <20mm的圆钢,厚 14mm的钢板制作而成;另一种由厚 14mm的钢板,18mm钢板销子组成。

1.1.2 适用条件

多用于地质构造复杂、压力大、节理发育,易冒落,顶板破碎的煤巷、半煤巷、岩巷放炮易造成倒棚的掘进巷道。巷道坡度恒定的斜巷、上下山施工,或以上条件下的平巷施工,施工棚距 0.4～0.6m,最大控顶距 0.6～0.8m,最小控顶距 0.4m。

图 1 金属梯形支架支护巷道临时支护结构

1.1.3 使用方法

(1)放炮 (掘进机切割)后,站在安全地点,一人观山,一人用长柄工具进行敲帮问顶,清除顶板和两帮上的危岩活矸 (煤)。

(2)借助掘进迎头的浮煤 (矸),搭好临时脚手架,前移前探梁,将棚梁安放在前探梁预定位置上,并用木楔调整好前探梁的倾斜度,使前探梁的高低符合要求,前探梁互相平行,并垂直于迎头。

(3)再把背板、金属网 (或塑料网或竹、荆笆)(需要背顶的情况下)摆在棚梁上刹实背牢,并搭接连网符合要求。然后在棚梁和网、背板的掩护下,挖柱窝,合适后安装棚腿,并搭好撑木,背牢两帮。

(4)如果顶板不平或出现构造,前探梁确实无法窜进时,可采用锚链吊挂前探梁,锚链采用马蹄环与棚梁连接,固定马蹄环的螺母必须上满丝,前探梁上必须刹实背牢。

1.2 拱型金属支架支护

1.2.1 结构

该前探梁由挂钩式前探梁卡子和探梁组成,如图2所示。

1.2.2 适用条件

图 2 拱型金属支架支护巷道临时支护结构

适用于倾角 15°以下的煤巷、半煤岩巷掘进临时支护,不适用于岩巷掘进。

1.2.3 使用方法

采用每根长度为 4m的 11号工字钢 2根作探梁,每根探梁上用 3套前探梁卡子固定。掘进工作面放炮 (掘进机切割)后,先进行敲帮问顶,清除顶板和两帮上的危岩活矸 (煤),然后前移前探梁,推移距离略小于棚距,且前探梁互相平行,并垂直于迎头,将棚梁安放在前探梁合适位置上,用背板、金属网 (或朔料网或竹、荆笆)刹背顶板,再在前探梁、棚梁的掩护下进行其他工序的作业。如果顶板不平或出现构造,前探梁确实无法窜进时,可采用锚链吊挂前探梁,锚链采用马蹄环与拱型棚梁连接,固定马蹄环的螺母必须上满丝,前探梁上必须刹实背牢。

1.3 锚喷支护

1.3.1 轻型单体液压支柱临时支护结构

用于锚喷支护掘进工作面迎头临时支护的DWB35-30/100型轻型单体液压支柱,是采用玻璃钢 (FRP)材料设计制作而成。

1.3.2 工作原理

单体液压支柱以乳化液或静压水为工作介质,工作介质通过过滤器、注液枪、三用阀上的单向阀注入缸筒,顶出活柱,通过前探梁支撑住顶板,达到初撑力后下撤注液枪。

1.3.3 适用条件

巷道顶板倾角小于 15°的锚喷支护巷道。

1.3.4 使用方法

放炮 (掘进机切割)后先行敲帮问顶,清除顶板和两帮上的危岩活矸 (煤),再按要求背上金属网,根据巷道断面大小,沿巷道掘进方向将 3～4根轻型单体液压支柱支护到掘进迎头煤 (岩)壁,要求单体液压支柱打在实底上,然后在单体液压支柱系统的掩护下打锚杆、出煤 (矸)等。

1.4 锚杆 (网)支护

1.4.1 锚杆 (网)临时支护结构

主要由前探梁和吊挂探梁的吊环组成,如图 3。

图3 锚杆 (网)支护巷道前探梁

1.4.2 适用条件

适用于锚杆 (网)支护的煤巷、半煤岩巷,且锚杆外露部分有螺纹的各种直径的锚杆。

1.4.3 使用方法

放炮 (掘进机切割)后进行敲帮问顶,清除顶板和两帮上的危岩活矸 (煤);用力矩扳手紧固迎头的锚杆,使锚杆锚固力不小于 40kN,而后以掘进工作面最靠前的顶板两排锚杆来安设吊环,并将原吊挂前探梁的锚杆加上第 2个螺母,吊环螺母旋入锚杆不小于 10mm,拧紧,然后 2人站在有支护的地点用锚梁将锚梁锚网托起,紧贴顶板,穿入前探梁到迎头煤壁 (距迎头煤壁 300mm左右),按要求用锚梁或钩钎将锚网 (需要铺网的情况下)锚梁推至所要打锚杆位置,背顶时应预留出锚杆眼的位置。用楔子打紧前探梁,且保证前探梁互相平行,并垂直于迎头,在前探梁的掩护下打锚杆、出煤 (矸)等。

但遇到下列情况改用轻型单体液压支柱:

(1)巷道顶板破碎、裂隙发育、围岩自稳性差时。

(2)前探梁不能及时推进或无法推进时;施工永久支护,前探梁须抽掉时。

(3)当有悬岩、悬顶或伞岩,经敲帮问顶不能找掉时。

2 结束语

临时支护的护顶效果直接关系到顶板安全效果。为杜绝空顶作业,在永久支护前,必须首先进行临时支护。但临时支护不是万能的,只是一种有效的手段,传统的敲帮问顶制度、找掉、专人观察顶板等是不能丢的。工作面迎头发生顶板事故的原因很多,有主观原因、客观原因、质量原因、管理原因等,只有综合治理才能使用好临时支护、杜绝空顶作业、控制顶板事故,实现煤矿安全生产。

[责任编辑:王兴库]

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1006-6225(2010)05-0062-02

2010-04-09

李俊峰 (1963-),男,山东淄博人,工程师,现在平煤股份开拓处从事煤矿工程施工与技术管理工作。