迈步式掘进临时支护装置的应用

李保山 姚大同 周冰川 卢新宇

摘  要：文章就通过迈步式掘进临时支护装置的使用，解决了需要频繁割煤、支护，掘进效率相对低的问题，并通过实践应用，降低了工人劳动强度，提高了安全系数，取得了良好的掘进效益。

关键词：迈步式;临时支护装置;掘进

中图分类号：TD355         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）07-0168-02

Abstract： Through the use of the temporary support device for step excavation， the problem of frequent coal cutting and support and relatively low excavation efficiency is solved in this paper. Through practical application， the labor intensity of workers is reduced and the safety factor is improved. Thus， benefit has been obtained from excavation.

Keywords： step type; temporary support device; excavation

1 应用背景

顶板是煤矿五大传统自然灾害之一，顶板事故占全国煤矿各类事故死亡人员的34.6%，仍是威胁煤矿安全生产的主要危险源，是煤矿主要杀手之一。如何提高顶板管理机电装备水平，加强顶板管理是安全生产的重要内容。近年来，随着煤矿安全基础建设不断加强，安全生产标准化持续推进，机械化、自动化、信息化、智能化（以下简称“四化”）迅猛发展，大力推进机械化换人、自动化减人和智能化无人矿井建设，有力的保障了安全生产，也取得了良好的经济效益。

目前，恒源矿综掘超前支护前期主要采用机载临时支护的方式，只能控制综掘機前方2m顶板，且控顶面积未做到迎头全覆盖，需要配合大板辅助支护顶板，放大板时人时常站在空顶区，安全可靠性差，受机载临时支护控顶距离，综掘机循环作业有效进尺距离不超过2m，需要频繁割煤、支护，掘进效率相对低，为认真吸取各类事故教训，提高顶板管理水平，确保安全生产，解决循环进尺少，单进低的现状，采取引进新技术、新装备的措施解决目前困境。

2 巷道概况

Ⅱ634工作面位于我矿Ⅱ63采区中部，为Ⅱ63采区准备的第三个工作面。Ⅱ634机巷在Ⅱ634工作面下方，煤厚3m，平均倾角8°。由于煤层埋深较大，局部0.6～2.1m有厚100mm煤线发育，巷道地压显现明显，帮部裂隙较发育，片帮较严重，迎头临时支护效果与防片帮效果是影响安全性的主要因素。

2.1 巷道围岩特征

Ⅱ634机巷布置在6煤层中跟顶板施工，据已施工的Ⅱ633机巷、Ⅱ632机巷、Ⅱ632风巷掘进过程中资料分析，巷道在掘进期间揭露的岩层主要为泥岩及细砂岩、粉砂岩，其中细砂岩：深灰色，薄层状，水平层理，含黄铁矿结核，泥岩：深灰色，薄层状、富含大量植物化石碎片，粉砂岩为浅灰色、灰色，中厚层状、半坚硬。

2.2 顶底板岩性

根据Ⅱ633工作面机巷实际揭露情况及周围的99-5、99-8等地面钻孔资料统计如下：

2.3 瓦斯

从赋存深度和覆岩岩性上分析，由于Ⅱ634工作面6煤层赋存深，且煤层顶板有较厚的泥岩盖层，不利于瓦斯的排散、溢出。

根据恒源公司防突中心实验室Ⅱ633风巷、机巷测定的瓦斯含量，Ⅱ633工作面掘进期间最大原始瓦斯含量9.62m3/t，煤层原始瓦斯含量较高;因此判断，Ⅱ634工作面机巷掘进期间在构造区域附近可能存在瓦斯富集区，尤其是在构造区域作为瓦斯治理的重点;加强巷道掘进过程中的瓦斯管理工作，对瓦斯富集区提前治理。

2.4 巷道设计情况

Ⅱ634机巷设计长度为1963m，用锚梁网索支护、斜矩形断面，断面规格为净宽×净高=4600mm×3500mm（净高指单轨吊中心线处锚杆头至底板之间的垂直距离，净宽指两帮锚杆头之间的水平距离），Ⅱ634机巷顶板选用Φ=20mm、L=2400mm的左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，帮部选用Φ=20mm、L=2000mm的右旋等强全螺纹钢锚杆，顶板采用“M3”型钢带配合6#钢筋网护表，钢筋网长×宽=2.6m×1.1m（1.0m），右帮帮部采用平钢带配合6#钢筋网支护，左帮帮部采用平钢带配合金属网护表，金属网长×宽=5.0m（3.5m）×1.0m，顶板锚杆间排距为800mm×800mm;帮部锚杆间排距为800mm×800mm。当煤厚≥2m时，顺巷平行于煤层顶板施工两排锚杆（锚杆间距为正常巷道的锚杆排距），第一排距煤层顶板0.8m～1.0m，第二排距第一排0.8m～1.0m。正常施工巷道时，距煤层顶板1.0m处，施工一排锚杆。Ⅱ634机巷顶板锚索采用直径21.8mm的钢绞线，锚索长度不小于7000mm，锚索间排距1000mm×1600mm，采用“三三”型居巷中对称布置。

3 设备情况简介

ZLJ2×1040/28/42型迈步式掘进临时支护装置由金属结构件：横梁、顺梁、前梁和液压元件：立柱、各种千斤顶、液压控制元件、液压辅助元件等组成。

4 迈步式掘进临时支护装置主要性能参数

5 准备情况

6月份步式掘进临时支护使用前，按照要求开展了专项安全风险辨识评估;制定迈步式掘进临时支护工操作规程、使用维护安全技术措施;对操作人员进行了专门的培训。

6 操作步骤

7月份根据设备使用实践并根据我矿生产实际，优化设备操作步骤如下：收前梁千斤顶，上钢带，上网联网。收主横梁侧推千斤顶。收主立柱千斤顶。推主支撑组移架。伸主立柱千斤顶。前梁千斤顶伸压网、联网。伸主横梁侧推千斤顶，收辅横梁侧推。收辅立柱千斤顶。拉辅支撑组移架。伸辅立柱千斤顶。伸出全部侧推，重复以上步骤，然后进行永久支护。

7 施工进度及过程说明

从2018年6月20日J5点前50m开始至2019年1月28日J18点前30m止，累计进尺856m，单班进尺最大5排，最大日进尺9.5m。受停头治理瓦斯影响，个别月份掘进进尺不高。例如8月份与7月份相比，8月受瓦斯含量增大的影响割窑速度变慢，同时不能够一次施工多排，导致本月进尺略小于7月，进尺速度没有明显提高。另外受打钻探查瓦斯影响，8月份、9月份、10月份，11月份和12月份均停头1日至15日进尺。

8 使用效果及劳动效率分析

8.1 劳动效率分析

在使用机载临时支护掘进期间，早班平均每班进尺2排，中班、夜班平均每班进尺3排，日平均进尺量为8排。在使用迈步式掘进临时支护掘进期间，早班平均每班进尺3排，中班、夜班平均每班进尺4排，日平均进尺量为11排。

8.2 经济效率分析

9 结束语

通过使用迈步式临时支护装置，降低了工人劳动强度，提高了安全系数。其次掘进机割煤出货之后，退到支架后方，迎头空间宽敞，顶板和帮部锚杆可同时施工，人员利用率高。但是还需进一步改善，对Ⅱ634机巷该条巷道，迈步式临时支护装置存在临时支护站腿无法一次到迎头、钢带定位困难、操作片阀易损坏和移动时不能与局扇风筒同步移动等问题。

参考文献：

[1]王瑞涛，郭克宝，邓重青，等.浅谈掘进工作面临时支护的改进[J].山东煤炭科技，2008（05）.

[2]杨杨.掘进巷道迈步式前探梁临时支护的研制与应用[J].同煤科技，2013（02）.

[3]郭文孝.交叉迈步式快速掘进临时支护支架组的研究[J].煤矿机械，2014（12）.