淺析煤礦工作面超前臨時支護

摘 要：目前現代化礦井存在掘、支時間比例失調的矛盾，臨時支護勞動強度大，效率低，支護速度影響掘進速度，隨著經濟的發展，煤炭資源需求量越來越多。在煤礦生產中巷道掘進是很重要的環節，“采掘并重，掘進先行”， 近年以來，隨著能源結構與增長方式調整，煤炭產能嚴重過剩，煤炭經濟運行形勢日趨嚴峻，采掘失調、煤巷掘進速度偏低的突出問題愈加嚴重，礦井開采準備周期長，時間和經濟成本高。為實現煤炭企業安全高效生產和低成本運行，所以本文分析了掘進工作面臨時支護技術的發展與應用以及存在的問題，提出今后掘進工作面臨時支護技術的發展方向。

關鍵詞：超前臨時支護；問題；發展

1.引言

在巷道掘進過程中，為避免空頂距作業引起頂板發生沉降離層和變形，引發事故，在永久支護前，采用合理的臨時支護尤為重要。煤礦煤系地層中具有復雜地質條件的礦井分布十分廣泛，具有復雜地質條件的礦井遍布各主要產煤區，隨著開采深度的增加，復雜地質條件煤礦的數量和分布范圍將會繼續擴大，復雜地質條件巷道圍巖穩定性差、圍巖變形和破壞強烈，造成臨時支護量大，嚴重影響了巷道支護速度，造成巷道掘進進尺低下，滿足不了綜掘快速推進的要求，造成掘進與支護時間嚴重失調。 據統計，我國煤巷、半煤煤巷、煤巷的掘進量超過15000km/a，掘進速度和支護質量的要求越來越高，大多數煤礦存在采掘比例失調問題，新工藝、新技術、新裝備不斷涌現。

2.掘進工作面臨時支護技術現狀

在巷道掘進施工中造成冒頂傷亡事故的主要原因是空頂下作業，有資料顯示，煤礦安全事故中大約有四成是冒頂事故，而總冒頂事故的兩成是掘進工作面冒頂，因此在實際的巷道掘進施工中，為了保證施工人員的生命安全，為人員建立安全的施工環境，應在進行永久支護前使用臨時支護。

《煤礦安全規程》第36條規定“掘進工作面永久支護之間，必須使用臨時支護，嚴禁空頂作業”。臨時支護是相對于永久支護來而言，它的作用是暫時的，其支護強度和支護面積都不及永久支護，是在永久支護前對頂板加以防護，防止頂板事故發生，給空頂作業人員以安全保護。由于巷道掘進后頂板裸露，若未能有效及時支護，很可能發生頂板冒落，造成人員傷亡，因此掘進工作面臨時支護的安全問題一直是困擾掘進工作面快速生產的技術難題。

現階段煤礦掘進工作面的支護形式一般分為臨時支護和永久支護，大多數礦井掘進工作面均采用臨時支護，目前掘進工作面常用的臨時支護形式有前探梁架棚、支柱加橫梁、懸臂式掘進機機載臨時支護裝置和掘錨機組配套的臨時護頂裝置。這幾種臨時支護方式雖然一定程度上減輕了掘進工作面迎頭支護的壓力，改善了工作面支護狀況，但仍存在很多不完善的地方。隨著掘進技術和錨桿支護技術的迅速發展和應用，提高臨時支護的速度，降低工人的勞動強度，解決臨時支護中存在的問題極為重要。

3掘進工作面臨時支護技術的應用

3.1前探梁架棚

前探梁架棚臨時支護，其結構簡單，由吊梁卡、吊環、前探梁鋼管、木板等組成。是利用固定在迎頭支護錨桿上的吊環的懸吊和迎頭巖壁預留孔的支撐將前探梁鋼管沿頂懸起，鋼管上鋪設木板，從而防止迎頭空頂區頂板掉落傷人。

前探梁臨時支護中存在下列問題：①承載力小，控頂距不能超過2m，不能滿足一掘多錨的要求；②支護面積小，不能對空頂區進行全面支護，如遇到頂板破碎的情況，使用效果較差；③鋪網作業時，進行前探梁前移操作，操作人員進入空頂區，在頂板不穩定的地質條件工況，易造成冒頂，安全性差。

3.2支柱加托梁式臨時支護裝置

支柱加托梁式臨時支護，常采用單體液壓支柱上鋪設方木以增大護頂面積，防止意外發生。包括立柱、升柱、卸壓回柱等幾個操作步驟。

支柱加托梁臨時支護，支撐力比前探梁臨時支護有所提高，但支護面積小，立柱、升柱、卸壓回柱的操作過程復雜，支柱需要人工頻繁移動，工人勞動強度較大，造成輔助作業時間長，無法滿足礦井生產的需要。

3.3 懸臂式掘進機機載臨時支護裝置

結合懸臂式掘進機自身的工作特點和結構，我國許多廠家研制的懸臂式掘進機機載臨時支護系統與掘進機集成，常見有兩種結構，一種布置在掘進機截割部上方，利用截割部的升降和臨時支護裝置的伸展實現臨時支護；另一種是在掘進機機身上部，利用軌道將臨時支護裝置移至迎頭，完成臨時支護。這兩種臨時支護形式，可以滿足部分斷面形狀巷道的快速掘進成巷支護要求，提高巷道支護強度、作業安全性，減輕工人勞動強度，巷道的支護速度、綜掘巷道掘進機械化程度和掘進機的開機率也大幅提高。

懸臂式掘進機機載臨時支護裝置存在的主要問題：①影響掘進機的工作性能，布置在截割機構上，對掘進司機的截割視線有一定的影響；②機載臨時支護的支護面積及有效支護空間小，且對巷道的斷面形狀有局限性，不能實現對掘進巷道的全斷面支護；③利用掘進機液壓泵站作為臨時支護系統的動力源，臨時支護工作時掘進機處于開機狀態，掘進機的工作機構和臨時支護的工作機構如果互鎖機構不可靠，易誤操作造成的人員傷害。

3.4掘錨機組臨時支護裝置

掘錨機組是適用于高產高效礦井煤巷高效掘進的一體化設備，是在連續采煤機和懸臂式掘進機的基礎上發展的一種新型掘進機型。掘錨機組是將掘進與支護有機地組合起來，裝置包括四臺頂板錨桿鉆機和兩臺側幫錨桿鉆機及其配套的臨時護頂裝置，掘進和支護工藝只需在同一設備上進行，減少了兩者切換的時間。

掘錨機雖然實現了掘錨平行作業，由于掘錨組整體寬度較大，只能在較大斷面巷道使用且只能掘進矩形斷面巷道。對頂板和底板的要求較高，松軟易破碎的頂板不適用。受設備配套和采掘技術等因素限制，在錨網、錨索聯合支護條件下支護工藝復雜，鋪網、施工錨索沒有實現自動化，不利于實現快速支護。

3.5自移式邁步支架支護

自移式邁步支架雖然實現了液壓系統自動移動前進，降低了人工勞動強度，實現了臨時支護的機械自動化，也不影響巷道掘進的平行作業，在部分地質情況好的巷道取得了一定的效果，但是支架設計過于復雜，體型笨重龐大，巷道斷面適應性不強。空間有限情況下自移不方便，有時成為影響掘進速度的重要障礙，對煤層起伏較大的巷道頂板適應性較差，發生局部冒落，支架移動困難。支架也沒有設置護幫機構，對巷道兩幫變形不能及時支護。這些都成為影響煤巷道快速掘進的潛在因素，一旦發生故障對掘進速度產生嚴重影響。

4.結語

綜上所述，研制出與掘進機相互集成的機載式臨時支護裝置，改變傳統的掘進和支護工藝方式。對減輕工人勞動強度，提高臨時支護強度、安全性能，縮短掘進工作面作業循環中的支護作業時間有重要意義。

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作者簡介：

孟凡春，1987年3月出生，男，2010年6月畢業于黑龍江科技學院采礦工程專業，本科學歷，工程師，現在黑龍江龍煤鶴崗礦業有限責任公司振興煤礦從事設計工作。