新型前探梁臨時支護裝置的研制及應用

高寶安 高家旺 張 旺

（棗莊大興礦業有限責任公司，山東 棗莊 277319）

棗莊大興礦業有限責任公司礦井井田構造復雜，井田內斷層較發育。礦井2煤層具有弱沖擊傾向，3煤層及頂板具有弱沖擊性。隨著開采深度的不斷增加，巷道空頂壓力顯現越來越明顯，特別是與采煤工作面相鄰巷道。由于圍巖的整體穩定性遭到了破壞，煤（巖）體變酥軟、破碎、強度降低，發生漏頂事故的幾率就高，因此對于可靠的臨時支護就顯得更加重要。

1 原有支護結構及使用方法

1.1 原有支護結構

該礦3216工作面采用錨網索帶支護，巷道凈寬3000mm，凈高2500mm。錨桿間排距800mm×1000mm，每排12棵，靠近底板兩幫的錨桿水平夾角不大于15°。錨索間排距1200mm×2000mm，每排2棵，自巷道中間向兩幫均勻布置，兩幫高度超過3.5m時必須在兩幫中間位置施工錨索，頂板采用五眼鋼帶，全斷面敷設雙網（高強度塑料網和Ф6.5mm鋼筋網），頂和幫的鋼網及塑料網之間壓茬連接不少于100mm，用14#鐵絲雙股連接，鐵絲頭要彎向幫里側。頂板永久支護：放炮前距迎頭不得超過500mm（超過500mm時必須使用前探梁作為臨時支護），放炮后不得超過1500mm，錨索距迎頭不得超過5000mm。錨桿使用配套標準螺母緊固（錨桿、墊板及螺母，擰緊力矩不小于120N·m），錨桿錨固力不小于50kN，錨索單根錨固力不小于169.6kN。

1.2 改造前前探梁結構

前探梁臨時支護由鋼管、吊環、方木組成。鋼管使用Φ42mm無縫鋼管2根，長4.0m，管壁厚6.5mm，前探梁支護間距為800mm，采用4個吊環固定。吊環鏈距頂板200～250mm，吊環材料使用金屬錨桿餅和40T溜子鏈環制作，將溜子鏈環一頭焊接到錨桿餅一側，錨桿餅另一側焊一個掛鉤，吊環套在迎頭頂板前三排錨桿的外露絲上，再用M20的螺母緊固，調節鏈環將吊環平行，如圖1所示。

圖1 原前探梁支護平、剖面圖（單位：mm）

1.3 原有前探梁的安裝方法

放炮前將前探梁掛到迎頭第一排和第三排錨桿上，將前探梁穿進吊環內，每根前探梁不少于2個吊環（如遇到頂板破碎，前探梁可用3個吊環，吊環掛到迎頭第二排錨桿上）。在前探梁上部，前、后橫向各穿進1塊長1800mm×寬120mm×厚100mm的方木，也可根據現場頂板破碎或空頂情況適時增加方木或枇子的接頂數量，但前探梁必須與頂板接實，再用木楔打緊，頂板的臨時支護就完成了。

2 新型前探梁臨時支護裝置設計

2.1 新型前探梁結構

改造后的前探梁由鋼管、固定調節裝置及木枇組成。鋼管使用Φ42mm、長4m厚壁無縫鋼管制作，如圖2所示。

圖2 新型前探梁調節裝置（單位：mm）

2.2 新型前探梁的安裝

專用于吊掛前探梁的頂板支護錨桿外露絲長70～100mm，利用調節裝置自身M20螺母緊固在迎頭前三排支護錨桿的外露絲上，將4個調節裝置分別成直線跨在頂板錨桿的右側，將前探梁放在調節裝置的半圓弧形中，緊固下部M24梯形絲桿，將前探梁頂起并使其緊緊貼在頂板下托住頂板，形成主動支護。

放炮前，迎頭最小空頂距為500mm，前探梁掛到迎頭第一排和第三排錨桿上。放炮后，迎頭最大空頂距為1500mm，迎頭進行臨時支護：將2根前探梁分別從迎頭第三排調節裝置半圓弧形中穿到第一排調節裝置的半圓弧形中，再從前探梁兩側分別將雙層網（高強度塑料網和1500mm×1200mm十Ф6.5mm鋼筋網）及五眼鋼帶一起放在前探梁上，再緊固梯形調節絲桿，使前探梁緊托鋼帶、雙層網貼在迎頭頂板下，對迎頭頂板全部有效支護。當迎頭頂板破碎時，可增加1根前探梁，將調節裝置固定在迎頭第二排錨桿上，如果現場頂板破碎出現掉頂或出現頂板不平時，可增加枇子或方木接頂，但前探梁上必須與頂板接實后，再緊固調節裝置及梯形絲桿，頂板破碎期間的臨時支護就完成了，如圖3所示。

圖3 新型前探梁支護裝置結構圖

3 前探梁改造前與改造后的效果比較

改造后的前探梁臨時支護裝置，從結構形式上比較:

（1）改造前為垂直式，改造后為跨接式。

（2）改造前前探梁穿在鏈環內吊掛，改造后把前探梁放在中碳鋼塊的半圓弧形中用絲桿頂柱。

（3）改造前前探梁距頂板是200～250mm，改造后前探梁距頂板是30～60mm。

（4）改造前前探梁上部需穿2塊方木、木枇及木楔，改造后前探梁上部可直接用雙層網或用1塊50mm厚的木枇就可以。

（5）改造前前探梁在18°～25°傾斜巷道中使用很容易滑落，由其是在上山掘進時，易滑落傷人。改造后前探梁被調節絲桿頂住就不會滑落。

（6）改造前前探梁上接頂方木或木枇因為低或懸空，經常被耙裝機扒斗鋼絲繩打掉；改造后前探梁在頂板正常時不需要加木枇，在頂板稍有不平時加1塊50mm厚的木枇緊貼頂板，鋼絲繩打不到木枇。

（7）改造前前探梁吊環是用錨桿螺母生根在支護錨桿的下端，與頂板間距大，前探梁被外露絲頂住，增加支護木料，特別是在上山掘進施工，勞動強度會大且危險；改造后前探梁調節裝置改造縮小了前探梁與頂板之間的間距，便于支護，減輕了員工的勞動強度，提高了工作效率。

4 結 語

通過前探梁調節裝置的調節絲桿將前探梁頂起，操作方便，且扭力大(500kg)，將高強度塑料網、鋼筋網、五眼鋼帶一起放在前探梁上緊固后，迎頭頂板碎矸石漏不下來，增加了安全可靠性；將高強度塑料網、鋼筋網、五眼鋼帶一起放在前探梁上緊固后，打頂板錨桿、錨索時可將鉆機鉆桿插進鋼筋網孔內，不需要專人逮鉆桿，減輕了工作量，又提高了工作效率。前探梁作為一根直線標尺，在打錨桿、錨索眼時，鉆機鉆桿可依著前探梁，錨桿、錨索自然會成行成排，提高了工作質量。