煤礦機械采煤掘進過程中的支護技術及其運用

魯 展

（西山煤電官地礦， 山西 太原 030022）

引言

西山煤電集團有限公司官地礦井田南北長約14967 m，東西寬約12110 m，井田面積為104.4974 km2，中五采區位于廟前山東大約1250 m，要子莊背面1100 m處，西南大致以84—10官5號鉆孔為界，北東以原礦界為邊界，采區為一北西、南東向長方形，長約2 km，寬約1 km，面積為2.9 km2。根據已掌握資料，中五區3號煤采區位于官地礦1051水平南北翼，采區范圍地勢西高東低。煤層傾角最大7°，最小4°。落差2 m以上的斷層有6余條，對采掘布置有一定影響。采區正常涌水量34.1 m3/h，最大涌水量58.1 m3/h。本采區設計采用軌道運輸系統，開采裝備及開采技術可以滿足開采要求。中五區3號煤層厚度2.9～4.2 m，平均可采厚度3.3 m。煤層傾角4°～7°，平均5°。根據本礦的巷道布置情況、設備和工藝、頂底板巖性、地質構造和生產技術管理水平、采區及工作面回收率等采礦經驗，開采技術完全可行。

1 巷道支護方式

1.1 機載前探臨時支護

1）前探支護采用ZLJ-10/21型機載式前探支護，工序流程：割、裝煤→伸前探支護→打永久支護→收前探支護

2）掘進機完成截、割、裝煤作業后，應將截割頭放下。先檢查支護裝置各部位零部件及管路是否完好，再操作二位三通閥使液壓油切換到支護裝置的油路。

3）掘進機副司機和支護工負責把支護所用的金屬網和鋼帶放在頂架上，頂架上的卡槽將其卡住。掘進機司機推動支護裝置的支撐缸和折疊缸液壓控制手柄，主架和頂架由折合狀態慢慢平穩打開，達到所需要的角度和位置時松開兩操作手柄；再推動主架的升降缸操作手柄使主架升起達到巷道頂板高度，金屬網和鋼帶被壓緊至頂板并達到一定的支撐力。然后就可以在掘進機機載臨時支護的保護下安全的打孔、錨固。裝完錨網和錨桿后，先把主架下降到最底位置，再折合頂架，直到頂架壓到掘進機上為止。以上動作通過反向拉動多路換向閥相應的手柄完成。

4）在完成支護流程的前提下，就要切換三通閥并且確保其符合特定的油路位置，然后持續開展掘進操作。在具體操作時，對于操作手柄應當予以推拉處理，確保實現到位的推拉操作。如果沒有實現到位的推拉操作，那么很可能出現不同步的液壓油流量[1]。

1.2 永久支護

1）巷道永久支護采用：錨桿+錨索+W鋼帶+金屬網+C20噴砼聯合支護。

2）錨桿規格為Φ22×2400 mm無縱肋螺紋鋼錨桿，錨桿托板規格為130×130×10 mm，錨桿間排距900×900 mm，矩形布置，每根錨桿采用K2360、Z2360錨固劑各一支錨固，錨固力≥9T，扭矩力不小于200 N/m；金屬網采用Φ6的冷拔鋼筋制作，規格為2000×1200 mm，網格為100×100 mm，金屬網搭接長度為200 mm，使用16號雙股鐵絲綁扎，每扣擰結三環，逢孔必連；W鋼帶規格為250×3 mm；錨索規格為Φ17.8×8300 mm，錨索間排距1800×1800 mm，采用“二三二”布置，錨索托盤規格為300 mm×300 mm×16 mm，每根錨索采用一根K2335，兩根Z2360錨固劑進行錨固，錨固力≥15T；噴漿厚度為120 mm，砼強度為C20，鋪底厚度為300 mm，鋪底砼強度為C30；水溝底、壁厚均為100 mm強度C30。

3）錨桿、錨桿托盤、錨索托盤、W鋼帶必須按照要求編碼刻字母“A”。

2 采掘支護工藝

2.1 錨桿安裝工藝

2.1.1 打錨桿眼

打錨桿眼時必須在前探梁或臨時支護掩護下操作。如果要進行打眼操作，應提前核查斷面尺寸與巷道位置，依照腰線與中線的位置來進行反復核查。如果作業流程不符合特定的安全指標，那么應對其予以處理。在打眼操作開始之前，應當進行敲幫問頂的相關操作，針對周邊圍巖也要予以查看。只有在確認不會出現危險巖體的狀態下，才能進入后期的各項操作流程。錨桿定位應當符合精確度的要求，確保將其控制于100 mm以內的偏差度，而頂部與眼向之間應當保持在75°或更大角度。錨桿長度與錨桿深度應相互吻合，然后把特定的標識設計在釬子的位置上，同時還要保持30 mm以內的誤差深度。在打好錨桿的基礎上，需清理錨桿眼位置上的積水與殘渣，依照從外至內的基本次序來實現相應的處理。

2.1.2 做好錨桿安裝

安裝錨桿需要提前進行吹掃巖體殘渣與積水。具體在操作時，在眼孔口的位置上應安排特定的操作人員，而不能將其安排在眼孔的位置上。在這之后，就要在眼孔的特定部位送入樹脂錨固劑，確保錨固劑與錨桿之間能夠相互結合在一起，然后在眼底部位送入錨固劑。在螺帽上方套入套筒，然后借助氣動式或者手持式的專用錨桿機來固定螺帽，開動錨桿。等到把錨固劑送入旋轉的錨桿內部之后，就要攪拌錨固劑，確保其符合最根本的錨桿深度。操作人員有必要把預緊力施加在螺帽的特定部位上，將其限制于200 N的扭矩力。

2.2 錨索施工工藝

1）錨索施工工藝流程為：鉆巷道頂部錨索孔→裝樹脂藥卷→裝鋼鉸線→攪拌藥卷→裝上托板、鎖具→漲拉錨索→施工完成。

2）錨索鉆孔的要求：錨索鉆孔深度誤差控制在0～+100 mm；其他要求與錨桿鉆孔的施工要求一致。

3）錨索樹脂藥卷的攪拌，必須按以下步驟進行：首先，對于外觀質量應當予以全面觀測，在這之后把樹脂藥卷插入其中，保持藥卷形態的完整，避免其失效現象的出現。在擦拭煤屑與水的基礎上，要固定鋼絞線，避免錨固力減小。其次，在鉆孔底部應當送入鋼絞線，在此過程中需要兩名人員實現密切配合，對于抽拉錨索不要予以反復抽動。在相互配合的前提下，就能在孔底完全送入藥卷。在必要時，可以把攪拌驅動器安裝在下端的鋼絞線位置上，確保鉆機與錨桿之間能夠緊密結合。在配合操作的同時，先要保持較慢的旋轉速度，然后逐漸加快旋轉速度，確保將其攪拌時間控制于半分鐘以內。最后，在完成了全過程的攪拌操作后，需要等待2 min左右才能落下整個鉆機。對于攪拌連接器實現卸下處理，然后進入后續的錨索孔操作中，確保內錨固與錨索之間能夠緊密結合[2]。

2.3 混凝土噴射

先挖出墻基（底板以下100 mm），針對鋪設的鋼筋網與錨桿都要予以反復核驗。一旦察覺到問題，則需立即處理。針對噴射操作中涉及到的雜物與矸石都要予以清理，對于水管路進行妥善連接。至于輸料管路而言，應當保持整個管路的通暢，在這其中不要留有急轉彎。接頭應當符合嚴密性，避免漏風的出現。此外，對于輸送原料專用的管路應當保持優良的抗靜電性。針對噴漿機予以反復的核驗，固定摩擦板并且防止漏風。

在噴射操作開始以前，要先把標志線懸掛于特定的位置上。具體在操作時，先噴射高壓水，然后再去進行混凝土的全面噴射。必要時對其進行停機處理，一切正常后，方可繼續噴漿工作。噴射時打開噴漿機后全斷面噴霧，且使用除塵風機對噴漿機上料口、余氣口進行除塵；噴漿時作業場所粉塵應控制在，最高濃度為2mg/m3、呼吸性粉塵最高濃度為0.5mg/m3以下。

3 支護質量要求

3.1 臨時支護

每班綜掘機應配置1名司機和1名副司機負責操作臺工作，副司機負責觀察指揮，把鋼帶放頂梁架上等工作，司機注意壓力表，壓力值必須達到10 MPa以上，且不大于16 MPa。往前探梁支架上預放金屬網、鋼帶時，按照巷道中線將金屬網、鋼帶擺正，避免左右不一樣長。前探梁操作時應慢升慢降，根據設計間、排距，將金屬網、鋼帶壓在正確的位置。前探梁伸縮架必須伸至工作面，嚴禁空頂作業。

3.2 永久支護

嚴格按照施工中線和規程規定的間距布置錨桿，間距最大誤差為±100 mm。打錨桿眼時，錨桿孔與巖面夾角不小于75°。安裝錨桿時，必須先將樹脂藥卷推進到孔底方可攪拌，藥卷的攪拌過程要一次完成中途不得間斷。錨桿樹脂藥卷攪拌后的等待時間不小于2 min方可安裝使用風動扳手預緊。錨桿、鋼帶垂直巷道中線布置，排列整齊成行成線緊貼巖面。錨桿的錨固長度不小于1200 mm，每300根錨桿（20 m）錨固力試驗1組，每組不小于3根，并且掛牌管理，作好記錄，檢測牌版與檢測記錄一致。錨桿必須使用風動扳手緊固，安裝后1～2 h必須重新對錨桿進行二次復緊。

4 結語

在復雜地質環境下的煤礦開采中，加強對煤礦掘進支護技術的運用是保證煤礦安全生產的一項重要措施。在煤礦開采作業過程中，要結合實際，因地制宜地采用不同的支護技術和支護工藝，確保煤礦生產的安全穩定。

[1]王衍學.煤礦掘進支護技術應用分析——復雜地質條件下[J].能源與節能，2014（12）：124-125；178.

[2]馬添虎.連續采煤機在復雜地質條件下掘進和支護技術管理[J].科技視界，2014（7）：289；333.