S4001工作面放顶煤开采临时支护工艺研究

孙昊

摘要： 本文通过介绍砂墩子煤矿优化前及优化后的前探梁临时支护方式，优化后前探梁临时支护，操作方便、快捷、简单，随掘进前移，紧跟迎头，能够及时有效地控制顶板，防止顶板片帮、冒顶事故发生，在保证施工安全的同时，大大提高了工作效率。

Abstract： This paper introduces the temporary support of the front beam of Shadunzi Coal Mine before and after the optimization to optimize the forestope temporary support. It is easy to operate， fast and simple. With the driving forward， it can head-on follow and timely and effective control the roof to prevent the accidents of roof spalling and roof falling. It can ensure the safety of construction and greatly improve the efficiency.

关键词： 放顶煤开采；临时支护；工艺设计

Key words： mechanized coal caving mining；temporary lining；technological design

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）04-0136-02

0 引言

随着掘进技术的不断发展，煤矿中推广应用锚网支护形式越来越普遍，不仅在岩巷里，而且在煤巷中也得到了大量使用。煤巷锚网支护过程中，为了防止煤巷顶板片帮、冒落，前探梁临时支护环节至关重要，本文通过介绍砂墩子煤矿优化前及优化后的前探梁临时支护方式，优化后前探梁临时支护操作方便、快捷、简单，随掘进前移，紧跟迎头，能够及时有效地控制顶板，防止顶板片帮、冒顶事故发生，在保证施工安全的同时，大大提高了工作效率。

1 矿井及S4001工作面回采概况

砂墩子煤矿矿井为新建矿井，正在进行试生产，采用斜井开拓，共有3条井筒。本井田东西走向长8km，南北宽3.5～7.0km，井田面积约41.54km2，井田内含煤面积为27.54km2。井田内对采区划分有较大影响的断层有四条，分别是DF12、DF1、DF2、F2，其断层落差均在10m以上，其中DF12断层落差最大达到60m。DF12断层位于井田最北部，该断层将砂墩子矿井北部部分333资源量进行了割断，使该部分资源量难以开采，由于断层位于井田边界的最北端，因此该断层对采区划分影响不大。F2断层沿煤层露头线向井田内延伸，根据井田地质报告该断层尖灭于井田内，其对采区划分有一定影响。DF1、DF2位于井田南部和东南部，对井田划分产生较大影响，DF2和F2断层之间煤层走向和断层走向基本平行，DF1断层将井田南部煤层隔为两段。

S4001工作面位于井田南部采区+601m～+703m之间。工作面切眼沿4号煤层走向布置，工作面长为244m，工作面推进长度826m。该工作面沿4号煤层走向布置+601m水平与+703m水平之间，位于南一采区范围内，矿井开拓水平位于+750m水平，工作面内有一条DF35断层煤柱，停采线位于南翼采区回风下山以东100m。工作面切眼斜长244m，推进长度达到826m。

根据井田内主要断层的展布情况和井田内煤层赋存情况，结合工作面生产能力和装备水平及已批准的初步设计，本着适当加大采区尺寸、增加工作面推进方向长度、尽量减少工作面搬家次数、提高工作面单产及效率的原则，并考虑到矿井回采、掘进通风因素，设计确定工作面推进方向长度2000～3000m。

2 S4001工作面放頂煤支护结构存在的问题

目前矿井开拓系统正在建设当中，主要井巷工程已经完成，建议矿井核定现有的提升、运输、排水、通风系统能力，各项设施必须满足规程规范的要求。

2.1 S4001工作面4号煤层顶底板不稳定

S4001工作面至停采线平均走向长度826m，工作面切眼斜长244m，煤层平均厚度8.55m，煤层视密度1.31t/m3，

4号煤层底板底板多为粉、细、粗砂岩，局部地段为砂砾岩，稳固性差，易发生底鼓，片邦等工程地质问题。4号煤层顶底板岩性及厚度统计详见表1。

2.2 临时支护存在问题

S4001回采工作面位于一二矿邻近，埋深相似，顶煤易于冒落，根据直接顶岩性可知其易于冒落。总之，由于S4001回采工作面外委施工单位较多，且外委施工队人员对临时支护装置不太重视，造成以下问题：

①砂墩子矿各掘进队组所使用前探梁规格、尺寸以及架设方式各不相同，在管理过程中造成很大不便，以及在施工过程中造成安全隐患；

②掘进队组为在移设前探梁过程中轻便，队组自行制作的前探梁管径较细，质量较轻，承载负荷能力较小，如遇地质构造复杂，顶板条件煤岩赋存条件较差现象的易造成前探梁压弯或者压断现象；

③由于掘进工作面上山掘进过程中，煤壁容易片帮伤人，如遇矿压显现明显地带，迎头片帮将更加严重，故需对此问题进行优化处理；

④由于临时支护工序未作详细规定，各施工队组进行临时支护过程中顺序杂乱无章，给砂墩子煤矿安全生产造成安全隐患。

3 S4001工作面放顶煤开采临时支护专项技术措施

3.1 临时支护结构优化设计

①对前探梁梁体进行优化，加粗前探梁管径，从而增加前探梁负载能力，提高安全系数，增加临时支护装置套环钢板厚度，由以前的8mm增加至12mm钢板，如此将很大程度上增加套环强度；

②为提高前探梁使用过程中安全系数，增加套环以及销子连接装置与前探梁梁体进行联接，如此将大大减少前移过程中前探梁伤人事件；

③对于套环与顶板锚杆局部连接处进行加固处理，由以前点焊技术加强为满焊焊接，增加连接处焊接强度，增加安全系数；

④为加强上山掘进巷道迎头煤壁片帮造成伤人事故，临时支护装置加入迎头防片帮装置，能够有效防止迎头煤壁片帮后伤人。

临时支护设计优化设计详见图1。

迎头护帮装置优化设计后详见图2。

3.2 临时支护工艺的安全效益

①由于在掘进过程中，部分巷道需沿巷道底板掘进，由于地质因素造成巷道顶板破碎现象，此前几乎每月都会存在前探梁伤人事件，设计优化后，砂墩子矿再无出现前探梁压弯，变形，不再发生前探梁伤人事件，为砂墩子煤矿安全管理带来较大安全效益。

②临时支护未进行系统管理前，各施工队组在前探梁移设过程中施工工序杂乱无章，存在安全隐患，且影响正常施工作业时间，待临时支护设计后，施工队组人员按照规定流程工序中发现，原先移设前探梁过程中需要20-25min/次，优化后移设前探梁需时间到10-15min/次，按照一个小班割煤三排，移设三次，每次缩减10min，一天减少移设时间90min，一个月30天，共计能够缩减2700min，共计8支掘进队组施工，一个月累计能够缩减移设时间为21600min，累计360h，按照每工施工8h计算，共计45工，按照每工200元计算，一月累计为砂墩子煤矿带来近9000元效益，一年带来近11万效益，其次由于施工工序的优化，提升了施工过程中安全系數，为砂墩子煤矿安全生产带来巨大安全效益。

4 结束语

煤矿优化后前探梁临时支护操作方便、快捷、可靠，随掘进前移，紧跟迎头，及时有效地控制了顶板片帮、冒顶事故发生，在保证施工安全的同时，大大提高了工作效率。建议将本工法进一步推广应用到更多同类施工项目中，使之在更多的实践项目中不断完善，真诚成为同类工程项目可参考的技术资料。

参考文献：

[1]张拴强.掘进巷道临时支护及防片帮技术[J].煤，2013（07）.

[2]许传峰.大采高综采工作面采高合理性研究及煤壁片帮防治[J].煤矿安全，2013（06）.

[3]方端宏，刘盼，张凤杰.大采高综采工作面煤壁片帮特征及其稳定性分析[J].煤矿安全，2013（03）.