煤巷掘进工作面帮部前探梁临时支护结构的设计探析

杨淑伟

（大同煤炭职业技术学院，山西 大同 037003）

引言

由于持续发展的煤炭行业，使煤矿的机械化水平逐渐上升，在煤矿行业中，所选取的掘进方法通常是综合掘进的机械化，特别是综掘工艺被煤巷掘进工作面所使用。由于煤巷掘进工作面选用综掘，所以加快了掘进的进程，若掘进的煤层不硬，其工作面就会由于经常注水而导致锈结出现在煤层的时间不长，容易有片帮事故发生，威胁着现场施工人员的生命安全，并且对巷道掘进的速度有一定的限制，对经济效益与矿井生产的安全性有一定的影响。现在，有不少的学者的钻研成就在积极防治煤巷掘进中的片帮问题方面的效果非常明显，可是依然无法制止片帮在掘进工作面中发生，而且不能确保在片帮时，现场施工人员的生命安全[1]。因而，把晋能控股煤业集团A 矿当做工程背景，煤巷工作面的帮部前探梁的临时支护结构被设计出来，而且还在现场实际使用。

1 工程的概况

在A 矿中，其生产能力是3 Mt/a，其主采煤层2#，其厚度是2.7 m～7.3 m，平均厚度是5.3m，而且其硬度系数是0.15，是煤层中非常典型的软煤层；伪顶、直接顶、老顶、直接底、老底使用的泥岩分别是炭质泥岩、砂纸泥岩、大占砂岩、砂质泥岩、石灰岩，对应的平均厚度分别是0.2 m、2.34 m、9.9 m、9.3 m、2.7 m，除了伪顶没有硬度系数外，其他对应的硬度系数分别是2.3、6.6、2.3、10.3。锚网索支护使用于本矿煤巷掘进工作面中，其断面是5 m×4 m（宽×高），而且相邻锚杆之间的排距是800 mm×800 mm，由于综掘工艺的使用，所以循环截割最深（l 两排网）是1.6 m。由于巷道有4 m 的高度，而且煤层是典型的软煤层，在使用综倔工艺进行截割之后，依据锚网支护的工艺把顶板首先支护起来，然后在把帮部进行支护，当没有支护帮部时，经常有片帮事故发生，对生产的安全性有影响。如表1 所示就是底板、顶板与煤层的岩性特征。

表1 煤层及顶、底板岩性特征

2 设计帮部前探梁临时支护的结构

2.1 帮部前探梁临时支护的工作原理

煤巷帮部临时支护选取帮部前探梁，把2 根相同的前探梁分别安装在巷道的两帮中，并且巷道是已经进行支护的，护帮网与前探梁相互配合来临时支护帮部，而且帮部是应经开始挖掘但是并没有进行支护的，进而使防片帮出现的目标得以实现[2]。在未实施临时支护时，把从护帮网到巷顶悬挂至下方的巷底，进而在向前移动前探梁，而且有可调节固定套2 个，其位置是前探梁的后面，能够对前探梁进行调整，没有支护的护帮网与帮部被前探梁的前面进行挤压，进而有预应力作用于帮部，防止施工空间中有滑落的片帮媒体导致人员受到伤害。

2.2 设计帮部前探梁的具体结构

调节螺母、前探梁、可调节固定套、固定杆、防坠链构成了帮部前探梁，固定杆把帮部前探梁固定到帮部锚杆中，并且该帮部锚杆是已经支护的，进而在固定杆上安装可调节固定套，最后在可调节固定套中穿入前探梁，而且把螺母拧在可调节固定套中，进而整个帮部前探梁临时支护的结构就形成了。

2.2.1 前探梁的结构与规格

对槽钢或方钢进行加工，进而制作成了前探梁，而且槽钢或方钢的规格是50 mm×70 mm，并把2 条防坠链分别加焊在其两端，其防坠链是一端有钩的，其长度均是300 mm～500 mm，循环截割的深度与锚杆的排距决定了前探梁的具体长度，把循环截割深度是1 600 mm、锚杆的排距是800 mm 当做案例，相邻可调节固定套之间的距离要大于两个排距，而且前探梁的具体长度应在4 m 以上。如图1 所示就是前探梁规格及结构示意图。

图1 前探梁规格及结构示意图（mm）

2.2.2 设计可调节固定套的结构

固定、调整与前移前探梁是可调节固定套最重要的作用，经过在前探梁之前与之后安装可调节固定套能够使前移前探梁得以实现，固定套经过螺母的预紧能够使护帮网与帮部媒体被前探梁所挤压，进而使帮部的临时支护得以实现[3-4]。在设计可调节固定套时，其选取钢板的厚度要在8 mm 以下，宽度是80 mm，并加工制作为U 形之后的高度是90 mm，宽度是100 mm，并在两端分别打孔，其孔径是Φ24 mm，打孔的作用是从固定杆穿过。图2 就是可调节固定套结构示意图。

图2 可调节固定套结构示意图（mm）

2.2.3 设计固定杆的结构

帮部锚杆有拧紧的螺母，并且螺母是在固定杆上的，进而把可调节固定套安装到固定杆中，使固定安装前探梁高度得以实现。右旋全螺纹锚杆被固定杆所使用，并且右旋全螺纹锚杆Φ20 mm 的长度是300 mm～500 mm，并把螺帽加焊到一端的任意侧面。如图3 所示就是固定杆结构示意图。

图3 固定杆结构示意图

3 现场使用帮部前探梁

3.1 安装流程

第一就是把固定杆2 根安装到帮部的锚杆上，而且是自上到下数第3 根（锚杆中拧入的固定杆的螺帽漏在外面的部分），2 根固定杆分别安装到了锚杆迎头的第一排与向外第三排上，继而在固定杆中套入可调节固定套，最后在固定套2 个内分别穿过前探梁，在从固定套中穿过之后，把螺母拧在其外侧，进而安装帮部前探梁就完成了。如图4 所示就是安装示意图。

图4 帮部前探梁临时支护安装示意图

3.2 操作流程

综掘机截割被掘进工作面的迎头所使用之后，当实施迎头顶网护顶之后、锚网支护之前，把护帮网从顶部往下进行悬挂，继而把前探梁安装在帮部，护帮网把前探梁前移到了迎头的煤墙，把防坠链挂上，最后对可调节固定套进行调节，使护帮网与煤墙被前探梁所挤压，进而使护帮的成效达到[5]。

3.3 现场使用的成效

由于该矿的煤质比较软，极易有片帮事故发生，在帮部前探梁临时支护使用在本矿煤巷之后，把之前帮部经常发生的片帮事故的问题解决了。帮部前探梁的优点是操作、安装、加工都比较简便，极易更换与维护，并且护帮的成效不错，可为现场作业人员提供一安全的作业环境，使该矿的经济效益与安全效益得以提升。

4 结语

在软煤巷道中选取帮部前探梁临时支护可以防止由于媒体片帮而导致工作人员的人身安全受到威胁，并阐述使用、安装与设计帮部前探梁临时支护的具体结构，并进行了应用测试，测试结果表明，新设计的前探梁临时支护结构护帮效果好。而且帮部前探梁的优点是比较高的安全系数、方便操作、加工简单等，可为类似工况下的煤巷掘进防片帮提供一定的技术参考。