丝杠式前探梁超前支护在大断面掘进巷道中的应用

张宝峰

（阳煤集团兴峪煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000）

1 概述

阳煤集团兴峪煤矿二采区15202进风顺槽位于采区西翼，巷道从西轨道巷开口沿15#煤层顶底板掘进，15202进风顺槽开口前期50m范围内采用爆破施工工艺，巷道断面规格为宽×高=5.2×4.5m，15202进风顺槽顶板存在伪顶，厚度为0.8m，主要以泥岩为主，巷道在掘进期间该岩石层随采随落，直接顶主要以细粉砂岩与炭质泥岩混合层为主，在掘进期间受爆破震动影响该岩石层会出现离层、破碎、局部冒顶现象。15202进风顺槽在开口前期爆破施工时爆破孔深为2.2m，爆破后茬进为1.8m。爆破后施工人员进入工作面补打永久支护，若施工人员在无任何支护掩护下补打永久支护，很容易造成人员伤亡事故。15202进风顺槽爆破后，顶板采用支单体柱进行临时支护，但是爆破后工作面落下的煤矸石较多，采用单体支柱临时支护时需人工清理矸石后方可支柱，不仅加大了支柱难度，还降低巷道掘进效率，临时支护效果差，而且支柱支设完后影响施工锚杆、锚索、钢带等工序。

掘进二队技术人员通过分析研究，设计了一套丝杠式可移动前探梁超前支护，并在巷道施工中得以应用，实践证明取得了显著成效。

2 丝杠式可移动前探梁超前支护组成

（1）丝杠式可移动前探梁超前支护主要由横梁、前探纵梁、吊环、丝杠等部分组成，如图1所示。

（2）15202进风顺槽宽度为5.2m，巷道顶板采用长度为5.0m“JW”型钢带，每根钢带穿插六根锚栓，锚杆间距为0.9m，所以设计横梁长度为4.8m，横梁采用12#槽钢制成，每根横梁焊制三个直径为100mm的圆孔，圆孔之间间距为1.8m，共计三根横梁。纵梁长度为4.0m，纵梁同样采用12#槽钢制成。

图1 掘进工作面丝杠式可移动前探梁超前支护剖面图

（3）超前支护吊环主要由厚度为4mm扁铁制成，吊环高度为150mm，宽度为12mm，长度为200mm，吊环成“口”字型，在距吊环两侧下方30mm处各焊制一个直径为50mm的圆孔，在圆孔内穿插一根长度为250mm钢管，如图1所示,每根横梁吊挂三个吊环，共计九个吊环。

（4）丝杠主要由顶帽及丝杠柱组成，顶帽长度及宽度为100mm，高度为80mm，丝杠柱高度为200mm，直径为70mm，丝杠穿插在横梁上，每根横梁穿插三根丝杠。

3 丝杠式可移动前探梁超前支护工作原理

（1）15202工作面爆破后施工人员将三个吊环挂在距工作面第三根钢带上，第一吊环吊挂在钢带第一根锚杆上，第二吊环吊挂在钢带第三根锚杆上，第三吊环吊挂在钢带第五根锚杆上，吊环吊挂后进行预紧确保吊环吊挂牢固，如图2所示。

（2）第一排吊环吊挂后开始吊挂第二排吊环，第二排吊环吊挂在距工作面第二排钢带上，第三排吊环吊挂在距工作面第一排钢带上，且吊挂工序与第一排吊环工序相同。

（3）三排吊环吊挂后分别在每一排吊环内穿插一根横梁，横梁穿插后在横梁三根圆孔内拧上丝杠，丝杠拧完后必须确保前后排丝杠在同一条直线上。

（4）在三根横梁上垂直平放三根前探梁，前探梁槽口朝下且与丝杠顶帽接触严实，将前探梁前段推至工作面空顶处，然后将每个丝杠顺时针拧转直至前探梁与顶板接触，若空顶处顶板不平应采用刹顶木将前探梁与顶板背紧，如图2所示。

（5）当工作面爆破后将前探梁及时推至工作面端头并确保前探梁紧贴顶板后，开始施工永久支护，当顶板进行铺网或上钢带时将前探梁适当往后推移，施工人员站在前探梁下方进行补打支护。

（6）为防止爆破造成前探梁损坏，当第一茬支护施工完后开始爆破掘进第二茬时，将前探梁后移至距工作面2m处，爆破后再将前探梁移至工作面。

（7）由于15202进风顺槽爆破茬进为1.8m，爆破后第三排吊环距工作面为3.6m,而前探梁长度为4.0m，若此时直接将前探梁推移至工作面因前探梁长度不足无法支护顶板空顶处需前移一排吊环，可将第一排吊环移至距工作面第一排钢带上，依次类推。

图2 丝杠式可移动前探梁超前支护平面示意图

4 优缺点及应用效果

（1）丝杠式可移动前探梁超前支护与传统的单体柱支护相比，它具有质量体积小、便于操作、成本低、临时支护效果好等优点。

（2）丝杠式可移动前探梁超前支护在应用阶段还存在一些不足，顶板不平时超前支护效果相对较差，爆破时前探梁破坏相对严重等。

（3）通过对丝杠式可移动前探梁超前支护试用六个月现场观察发现，在采用该临时支护时施工永久支护未发生一起人员伤亡事故，有效保证了巷道爆破后支护施工安全，大大提高了顶板支护效率及掘进速度，可为煤矿节约劳动费用、设备成本费用、设备维修费用等30万元，取得了显著的经济、安全效益。

5 结束语

阳煤集团兴峪煤业有限责任公司掘进二队在爆破掘进15202进风顺槽时，采用丝杠式可移动前探梁超前支护代替传统的单体柱支护，彻底解决了单体柱作为临时支护时支护效果差、爆破后支护难度大、支护劳动强度大等难题，采用支护后降低了空顶处顶板冒顶机率，保证了永久支护施工安全，提高了巷道掘进效率，得到了矿及集团公司一致认可，并在其他矿推广应用。