煤矿掘进工作面临时支护问题研究

席沁波

(山西晋煤集团晋圣永安宏泰煤业，山西 沁水 048205)

引言

在煤矿巷道的掘进作业中，当巷道成型之后就会打破围岩原本的应力平衡状态，从而让围岩处于一个不稳定的状态。想要对巷道做永久的支护，必须要先进行临时支护，这一环节的存在意义是避免巷道围岩因为不稳定而发生顶板的冒落，避免伤人等意外事故，从而最大程度的保护施工人员人身安全。

一、对煤矿掘进工作面支护进行的阐述

对于煤矿掘进工作面支护而言，它在煤矿的安全生产中发挥着极为重要的作用，所以一定要科学合理的进行煤矿掘进工作面支护的解读以及分析。当前，在对煤矿掘进工作面进行支护时通常会改变周围围岩应力的状态，从而让周围围岩内部的应力发生二次分布，进而让围岩出现变形以及运动，更有甚者还会让掘进工作面发生塌方等现象，最终对煤矿安全的生产产生不利影响。由于上述情况的存在，我们可以通过科学与合理的布置一些永久以及临时支护来进行解决。一般情况下，在进行永久支护之前都要先进行临时支护，最大程度的提升掘进工作面安全的系数。对煤矿掘进工作进行临时支护最主要的一个目的即延缓掘进工作面附近围岩变形以及运动的速度，防止出现顶板的矸石意外掉落等现象。在实际的工作过程中，我们需要根据掘进工作面实际的情况来选择使用临时还是永久支护，在某些情况下还需要适当结合顶底板具体的情况还有行高的标高，最终实现科学化的选择，并为施工作业安全的展开提供最为坚实的保障。

二、在煤矿掘进工作面中临时支护问题的研究

1.前探梁架棚的临时支护

这一结构的临时支护示意图见下图1。这种临时支护主要通过π型的钢梁经过加工制作成前探梁，同时搭配卡环还有U型的钢棚顶梁来充当临时支护，有两根前探梁被防止于巷道的顶部，其间距约为1.2m到1.6m，长度大于等于1.2m。在施工过程中需要先把梁运送到前探梁的位置上，同时架设U型的棚梁来作为依托，在使用木楔背将前探梁背牢，从而有效的预防空顶作业意外事故的出现。虽然这种临时支护具有着诸多优点，例如坚固牢靠，具有较强的实用性，但是因为它自身是刚性材料再加上顶板条件等制约，导致出现了一定缺陷，主要包括有以下几点：首先是控顶的范围相对较小，一般情况下范围大约位于0.1m到1.0m之间，几乎无法满足快速掘进的要求；其次，这种临时支护方式严格来讲是被动支护，整体的支护强度较低，而且塑性变形的量大并且支架略显笨重，总的劳动量过大；最后，在继续掘进的过程中，施工人员可能会暴露于空顶区域，假如地质条件不够稳定，那么很容易发生冒顶事故，因此这种临时支护方式依旧存在较高的风险。

2.支柱加托梁型临时支护

支柱加托梁型的临时支护实际的结构见图2。这种临时支护大多借助单体柱再搭配方木护定的方式来进行作业，而单体柱主要包括以下几部分，分别是缸筒和活柱以及把手、底座还有三用阀和复位弹簧，其中最小的高度是27000mm，最大的高度为3500mm，方木的长度和宽度分别为1.2m与0.3m，当煤巷锚网的支护巷道坡度不超过15°时使用这种临时支护方式最为合适。但是这种支护仍旧存在着一定的缺陷，例如其所使用的为单体液压支柱，整体的支柱面积较小，所以在实际的操作过程里需要不断的进行立柱以及升柱等操作，过程较为复杂，进程较慢，具有着一定的局限性等。

图1 前探梁架棚式临时支护的结构图

图2 支柱加托梁型的临时支护实际的结构图

3.悬臂型掘进机机载的临时支护

相较于前者，悬臂型掘进机机载的临时支护在矩形和梯形以及拱形巷道的断面支护中应用较为广泛，按照悬臂型掘进机所具有的一系列结构特点还有工作的特性，可以把当前悬臂型掘进机机载的临时支护分成以下两类：其中一种是把临时支护安装于掘进机的顶部，从而让临时支护的装置通过轨道来移动至迎头，进而达到临时支护的目的；而另外一种则是把临时支护安装与掘进机的切割部的顶端，借助临时支护相关设备具有的伸展还有切割部具有的升降等功能达到临时支护的目标。上述两种类型都可以通过临时支护的装置来为顶板施加一个有效的支撑力，从而让顶板处于一个安全且可靠的状态，不只是确保了施工作业具有较高的安全性，而且还在一定程度上缩减了开展支护作业所需的时间。但是在实际的应用过程中，悬臂型掘进机机载的临时支护依旧存在着一定的问题，例如说当遇到了顶板破碎以及不平整的问题时，极有可能会对临时支护实际的效果造成不利影响；另外，机载的临时支护有效的支护空间以及面积都相对较小，同时还会受到巷道断面的影响，因此不能使掘进巷道完成全面的支护，具有一定的局限性；除此之外，这种临时支护使用的动力源是液压泵站，倘若在支护时，司机出现了操作失误或者是对于顶板的初撑力没有掌握好，那么便会导致液压系统中的油管过载，进而损坏管路。

4.掘锚机组的临时支护

此类临时支护最主要的特点包括有以下几点，首先是使用了整体框架式的结构，从而可以在掘进过程里实现临时支护以及永久支护完美的衔接还有过渡，而且在部分的巷道掘进过程中，还能够完成连续掘进以及支护同时作业。掘锚机组的临时支护这一装置大多是通过液压系统来进行控制，进而可以完成多种升降动作还有自移行走等，最大程度的降低了人工劳动强度。根据掘进工作面实际的情况，来对支护强度做进一步设计与优化，对临时支护的初撑力进行科学设置，使其可以达到掘锚机组支护以及移动等多种要求，而且这种临时支护装置还可以按照具体的工作面来对临时支护高度以及形状等进行设计，从而可以最大限度的达到掘进工作面作业的需求。然而，掘锚机组的临时支护由于机组的体积较大，所以几乎无法在小型的巷道中开展相关的作业，这也是其一个主要的缺陷。除此之外，掘锚机组的临时支护因为对于底板和顶板有着较高的要求，假如顶板较为松软且极易破碎，那么这种支护装置便很难开展作业，而且因为技术以及工艺等限制，这种装置还没有实现自动化，因此想要快速支护还需要不断进行完善，否则可能会对施工进度产生影响。

结束语

总的来说，为了避免在掘进工作面中出现空顶作业，进而对顶板事故等意外事件进行控制，最终实现安全生产，我们一定要对现阶段的临时支护进行优化。通过本篇文章对各种类型的临时支护装置进行的阐述可以发现，机载式临时支护和掘锚机组式临时装置应当是最为正确的发展方向，所以希望未来它们可以得到更为科学以及规范化的改进，最终让掘进工作面实现安全的生产。