絲杠式前探梁超前支護在大斷面掘進巷道中的應用

張寶峰

（陽煤集團興峪煤業有限責任公司，山西 陽泉 045000）

1 概述

陽煤集團興峪煤礦二采區15202進風順槽位于采區西翼，巷道從西軌道巷開口沿15#煤層頂底板掘進，15202進風順槽開口前期50m范圍內采用爆破施工工藝，巷道斷面規格為寬×高=5.2×4.5m，15202進風順槽頂板存在偽頂，厚度為0.8m，主要以泥巖為主，巷道在掘進期間該巖石層隨采隨落，直接頂主要以細粉砂巖與炭質泥巖混合層為主，在掘進期間受爆破震動影響該巖石層會出現離層、破碎、局部冒頂現象。15202進風順槽在開口前期爆破施工時爆破孔深為2.2m，爆破后茬進為1.8m。爆破后施工人員進入工作面補打永久支護，若施工人員在無任何支護掩護下補打永久支護，很容易造成人員傷亡事故。15202進風順槽爆破后，頂板采用支單體柱進行臨時支護，但是爆破后工作面落下的煤矸石較多，采用單體支柱臨時支護時需人工清理矸石后方可支柱，不僅加大了支柱難度，還降低巷道掘進效率，臨時支護效果差，而且支柱支設完后影響施工錨桿、錨索、鋼帶等工序。

掘進二隊技術人員通過分析研究，設計了一套絲杠式可移動前探梁超前支護，并在巷道施工中得以應用，實踐證明取得了顯著成效。

2 絲杠式可移動前探梁超前支護組成

（1）絲杠式可移動前探梁超前支護主要由橫梁、前探縱梁、吊環、絲杠等部分組成，如圖1所示。

（2）15202進風順槽寬度為5.2m，巷道頂板采用長度為5.0m“JW”型鋼帶，每根鋼帶穿插六根錨栓，錨桿間距為0.9m，所以設計橫梁長度為4.8m，橫梁采用12#槽鋼制成，每根橫梁焊制三個直徑為100mm的圓孔，圓孔之間間距為1.8m，共計三根橫梁。縱梁長度為4.0m，縱梁同樣采用12#槽鋼制成。

圖1 掘進工作面絲杠式可移動前探梁超前支護剖面圖

（3）超前支護吊環主要由厚度為4mm扁鐵制成，吊環高度為150mm，寬度為12mm，長度為200mm，吊環成“口”字型，在距吊環兩側下方30mm處各焊制一個直徑為50mm的圓孔，在圓孔內穿插一根長度為250mm鋼管，如圖1所示,每根橫梁吊掛三個吊環，共計九個吊環。

（4）絲杠主要由頂帽及絲杠柱組成，頂帽長度及寬度為100mm，高度為80mm，絲杠柱高度為200mm，直徑為70mm，絲杠穿插在橫梁上，每根橫梁穿插三根絲杠。

3 絲杠式可移動前探梁超前支護工作原理

（1）15202工作面爆破后施工人員將三個吊環掛在距工作面第三根鋼帶上，第一吊環吊掛在鋼帶第一根錨桿上，第二吊環吊掛在鋼帶第三根錨桿上，第三吊環吊掛在鋼帶第五根錨桿上，吊環吊掛后進行預緊確保吊環吊掛牢固，如圖2所示。

（2）第一排吊環吊掛后開始吊掛第二排吊環，第二排吊環吊掛在距工作面第二排鋼帶上，第三排吊環吊掛在距工作面第一排鋼帶上，且吊掛工序與第一排吊環工序相同。

（3）三排吊環吊掛后分別在每一排吊環內穿插一根橫梁，橫梁穿插后在橫梁三根圓孔內擰上絲杠，絲杠擰完后必須確保前后排絲杠在同一條直線上。

（4）在三根橫梁上垂直平放三根前探梁，前探梁槽口朝下且與絲杠頂帽接觸嚴實，將前探梁前段推至工作面空頂處，然后將每個絲杠順時針擰轉直至前探梁與頂板接觸，若空頂處頂板不平應采用剎頂木將前探梁與頂板背緊，如圖2所示。

（5）當工作面爆破后將前探梁及時推至工作面端頭并確保前探梁緊貼頂板后，開始施工永久支護，當頂板進行鋪網或上鋼帶時將前探梁適當往后推移，施工人員站在前探梁下方進行補打支護。

（6）為防止爆破造成前探梁損壞，當第一茬支護施工完后開始爆破掘進第二茬時，將前探梁后移至距工作面2m處，爆破后再將前探梁移至工作面。

（7）由于15202進風順槽爆破茬進為1.8m，爆破后第三排吊環距工作面為3.6m,而前探梁長度為4.0m，若此時直接將前探梁推移至工作面因前探梁長度不足無法支護頂板空頂處需前移一排吊環，可將第一排吊環移至距工作面第一排鋼帶上，依次類推。

圖2 絲杠式可移動前探梁超前支護平面示意圖

4 優缺點及應用效果

（1）絲杠式可移動前探梁超前支護與傳統的單體柱支護相比，它具有質量體積小、便于操作、成本低、臨時支護效果好等優點。

（2）絲杠式可移動前探梁超前支護在應用階段還存在一些不足，頂板不平時超前支護效果相對較差，爆破時前探梁破壞相對嚴重等。

（3）通過對絲杠式可移動前探梁超前支護試用六個月現場觀察發現，在采用該臨時支護時施工永久支護未發生一起人員傷亡事故，有效保證了巷道爆破后支護施工安全，大大提高了頂板支護效率及掘進速度，可為煤礦節約勞動費用、設備成本費用、設備維修費用等30萬元，取得了顯著的經濟、安全效益。

5 結束語

陽煤集團興峪煤業有限責任公司掘進二隊在爆破掘進15202進風順槽時，采用絲杠式可移動前探梁超前支護代替傳統的單體柱支護，徹底解決了單體柱作為臨時支護時支護效果差、爆破后支護難度大、支護勞動強度大等難題，采用支護后降低了空頂處頂板冒頂機率，保證了永久支護施工安全，提高了巷道掘進效率，得到了礦及集團公司一致認可，并在其他礦推廣應用。