煤巷托煤掘进超前支护应用与研究

2019-09-10侯向前崔浩

科学导报·科学工程与电力 2019年29期

关键词：注水

侯向前崔浩

【摘要】我单位井下煤巷掘进施工中支护方式多采用36U型棚进行支护，超前支护使用4根4m长π型钢梁为前探梁，一梁配2个悬梁器，前探梁平行巷道中心线设置，巷道兩侧距正中1200-1600mm之间各一根，另一根距第一根前探梁300—600mm布置。随着巷道掘进煤层变化，巷道顶部托煤厚度达到4m以上，为保证施工安全，采用多种形式的临时支护等方式，大大提高了安全效益。

【关键词】管缝锚杆;钎子;注水

一、概述

我单位井下煤巷掘进施工中支护方式多采用36U型棚进行支护，超前支护使用4根4m长π型钢梁为前探梁，一梁配2个悬梁器，在顶煤厚度较大的情况下，仅依靠前探梁作为超前支护使用时的安全性较低。随着现场的实践经验，为保证托煤掘进时安全性，采用打设管缝锚杆及木钎子进行超前支护，配合煤层注水等设计来增强煤墙整体粘结性，提高安全系数。（详见附图）

二、36U型棚巷道支护情况：

巷道采用36U型钢支护;规格：36U型棚为4节棚，下宽5672mm、高3954mm，净宽5394mm、高3780mm，梁长3300mm，腿长3000mm，棚距900mm，S掘=18.3㎡，S净=16.8㎡。

36U型钢棚巷道全断面依次采用小圆木+塑料网+双层荆芭进行裱褙，小圆木长1100mm，紧贴36U型钢棚进行背设，净间距300mm，搭接背设;塑料网对接，孔孔必连每隔200mm打一个死结，空帮、空顶部分用煤袋进行充填，要求靠帮接顶，背牢背实。

三、超前支护的应用

1、施工方法

掘进时采用超前支护+留设煤肚子的方法施工。煤肚子上部超前下部2～3m，煤肚子留设高度距棚梁正顶0.5m～1.5m，以方便上梁，在左右柱窝处留设不低于1m宽的安全通道，以方便栽腿。采用前探梁+管缝锚杆（或木钎子）超前控顶，最大控顶距700mm，最小控顶距200mm。

托煤掘进工艺流程：交接班→煤层注水→打设管缝锚杆（或木钎子）→掏梁窝→移前探梁→上梁、背顶→打眼→放炮→敲帮问顶→迎面墙挂防护网→出煤（留设煤肚子）→帮部防护→挖窝栽腿→背帮。

2、煤层注水及超前支护

（1）煤层注水：打设6个注水孔，注水孔位置在正顶梁下800mm，巷道正中一个，左右偏1500mm各打设一个。距离底板以上1500mm，巷道正中一个，左右偏1500mm各打设一个。

施工注水孔时，采用注水泵施工作业，注水压力必须达到2—4Mpa，钻孔直径为ф42mm，注水钻孔施工完成后，安装注水表计量注水。

（2）先在巷道顶部打设管缝锚杆（钢钎）或木钎子，间距不超过300mm，超前控制距离不低于两棚，超前控顶的锚杆（木钎子）间隔1棚打设1棚;煤层松散时，在掘进过程中采用撞楔法施工（开孔使用风钻或风煤钻），楔杆采用宽100mm、长1.2～1.5m、厚20mm一头带尖的木板，沿巷道方位以10～20°仰角撞入巷顶部煤层中，间距0～200mm，楔杆钎深入煤体部分不小于1000mm。

管缝锚杆（钢钎）或木钎子打设完毕后开始用手镐掏出周边轮廓，一次上一棚梁，上梁时剔出一棚位置后立即上梁，棚梁距迎面墙不大于300m。上梁时采用前探梁为临时支护，前探梁采用4根4m长π型钢梁为前探梁，一梁配2个悬梁器，前探梁平行巷道中心线设置，巷道两侧距正中1200-1600mm之间各一根，另一根距第一根前探梁300—600mm布置，前探梁后端固定处外露长度不少于200mm，前端紧贴正头煤岩壁，前探梁的前控悬臂长度不得超过前探梁长度的1/2，前探梁与悬梁器间用大头楔楔紧楔牢，严防松动或下滑，坡度大于6°时，前探梁必须使用防滑绳。

四、超前支护需要材料明细情况：

1、BQZ-200注水泵一台，注水棒5根;

2、2.2m管缝锚杆200根，1.7m木钎子200根。。

3、4根4m长π型钢梁为前探梁，一梁配2个悬梁器。

五、超前支护研究方法与研究结果：

采用打设管缝锚杆及木钎子进行超前支护，配合煤层注水等方式进行超前控顶，增强了超前支护的能力，同时通过主动进行煤层注水，提高煤层粘结性保证煤体整体高成型度，为托煤掘进提高了安全系数。

通过2个月现场使用，超前支护很好的完成煤层顶板控制，提高了掘进效率，降低了巷道掘进的危险系数，整体大大提高了安全效益。

参考文献：

[1]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].中国矿业大学出版社，2003.

[2]张勇.煤矿岩巷快速掘进工艺研究[J].科技与企业，2012，（22）.

[3]李桂臣.软弱夹层顶板巷道围岩稳定与安全控制研究[D].岩土力学，2008，29（10）：2864-2870.

[4]陈炎光，等.中国煤矿巷道围岩控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，1994.