掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)方式分析

宋永剛，郭楠楠

(山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán) 大通煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048403)

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：“掘進(jìn)工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè)。臨時(shí)和永久支護(hù)距掘進(jìn)工作面的距離，必須根據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和施工工藝在作業(yè)規(guī)程中明確，并制定防止冒頂、片幫的安全措施”。掘進(jìn)作業(yè)中支護(hù)按階段可分為永久支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)就是簡(jiǎn)單、臨時(shí)實(shí)現(xiàn)防止頂板冒落、支護(hù)頂板的一種方式和過(guò)程。掘進(jìn)工作面迎頭煤體截割后，暴露的頂板如得不到快速、有效的支護(hù)，可能引起頂板的離層、下沉、變形，繼而發(fā)生垮落冒頂事故，造成人員傷亡。而臨時(shí)支護(hù)就是在割煤后永久支護(hù)前快速架設(shè)臨時(shí)設(shè)施對(duì)空頂進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，形成有效、安全的永久支護(hù)作業(yè)空間，其目的就是縮短工作面圍巖(空頂)暴露時(shí)間，避免空頂作業(yè)。臨時(shí)支護(hù)必須充分考慮工作面的實(shí)際情況，如圍巖賦存條件、巷道斷面尺寸、作業(yè)空間、配套設(shè)備等等，選擇科學(xué)、合理、安全、有效、經(jīng)濟(jì)的支護(hù)方式。目前，常用的臨時(shí)支護(hù)方式有前探梁、點(diǎn)柱式、單體柱+板梁、托梁器、機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)、液壓鉆車臨時(shí)支護(hù)、掘錨一體機(jī)臨時(shí)支護(hù)。本文針對(duì)大通煤業(yè)近年來(lái)采取的多種臨時(shí)支護(hù)方式，進(jìn)行了比較和分析，對(duì)每種臨時(shí)支護(hù)方式的工作原理、工藝流程、適用條件、使用效果進(jìn)行了闡述。

1 臨時(shí)支護(hù)方式的選擇及應(yīng)用

1.1 前探梁

該支護(hù)方式以巷道原有支護(hù)為支撐，采用槽鋼、道軌或鋼管通過(guò)吊環(huán)或錨鏈吊掛，與原有支護(hù)聯(lián)成固定懸臂，利用懸臂的支撐能力臨時(shí)托住空頂，在頂板發(fā)生離層、垮落時(shí)起到支撐和緩沖作用。

工藝流程：安全檢查(敲幫問(wèn)頂)—將起吊環(huán)(錨鏈)固定在永久支護(hù)的錨桿(棚梁)下—鋼管(槽鋼)穿過(guò)吊環(huán)(錨鏈)并在其后部用長(zhǎng)度、厚度適宜的背板和木楔背緊接實(shí)頂板—鋪網(wǎng)—在前探梁與錨網(wǎng)之間墊背板，并用木楔背緊—在臨時(shí)支護(hù)下永久支護(hù)。

適用條件：不受巷道斷面限制，多用于架棚巷道，此外也用于煤巷掘進(jìn)錨網(wǎng)支護(hù)的拱形巷道、矩形巷道。在煤礦建設(shè)初期應(yīng)用較多，目前多用于人工掘進(jìn)的頂板平整施工地點(diǎn)(如地質(zhì)構(gòu)造區(qū)、巷道開(kāi)幫等)。使用方法比較簡(jiǎn)單，但是只能緩和頂板垮落和迎頭片幫時(shí)的力量，不能主動(dòng)支撐、防止垮落和片幫，支撐面積小，支撐力較小。

1.2 點(diǎn)柱式

點(diǎn)柱式采用支設(shè)帶帽單體液壓支柱托網(wǎng)片對(duì)空頂進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

工藝流程：安全檢查(敲幫問(wèn)頂)—人工抬柱至打柱位置并豎起，配合人員將柱帽網(wǎng)片放在柱頂上—一人扶柱，一人操作液槍升柱—升緊單體柱后，將柱頭和頂網(wǎng)聯(lián)鎖—開(kāi)始永久支護(hù)(錨桿錨索)。

適用條件：在遇有地質(zhì)構(gòu)造、頂板起伏不平，其他臨時(shí)支護(hù)無(wú)法使用時(shí)使用，安全性能、護(hù)頂效果要好于前探梁臨時(shí)支護(hù)，但作業(yè)需要抬柱、升柱、回柱、移柱多個(gè)工序，工序復(fù)雜，配合人數(shù)多，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

1.3 單體柱+板梁

該支護(hù)方式采用支設(shè)單體柱托板梁網(wǎng)片臨時(shí)支護(hù)空頂。

工藝流程：安全檢查(敲幫問(wèn)頂)—搬運(yùn)單體柱、板梁、網(wǎng)片—將板梁、網(wǎng)片托起—在板梁兩端支設(shè)單體液壓柱—使用注液槍升緊支柱并聯(lián)鎖—開(kāi)始永久支護(hù)。

適用條件：較帶帽點(diǎn)柱臨時(shí)支護(hù)有所改進(jìn)，適用范圍較廣，但是工序更加復(fù)雜，在遇有地質(zhì)構(gòu)造、頂板起伏不平時(shí)不能使用，不能體現(xiàn)綜掘的高產(chǎn)高效。

1.4 托梁器

該支護(hù)方式利用機(jī)組截割頭作為支撐點(diǎn)，將截割頭升起自制托梁器(上面鋪設(shè)網(wǎng)片)頂住支撐頂板。

工藝流程：機(jī)組割煤后退到永久支護(hù)下，截割頭落地后閉鎖掘進(jìn)機(jī)—作業(yè)人員先將托梁器放在截割頭上，再將托梁、網(wǎng)片放在托梁器上并固定好—開(kāi)進(jìn)機(jī)組，將截割臂升起接頂—閉鎖機(jī)組開(kāi)始永久支護(hù)。

適用條件：掘進(jìn)隊(duì)組在相應(yīng)配套機(jī)載臨時(shí)支護(hù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，可使用如機(jī)載托梁器等臨時(shí)支護(hù)裝置，并制定相應(yīng)安全技術(shù)措施對(duì)頂板進(jìn)行有效控制，確保頂板安全。缺點(diǎn)：托梁器為自制，強(qiáng)度低、支護(hù)面積小、人工操作程序繁瑣、輔助時(shí)間長(zhǎng)、安全性能差，目前已被機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)替換。

1.5 機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)(廠家定做)

該臨時(shí)支護(hù)方式為利用掘進(jìn)機(jī)原有液壓系統(tǒng)，通過(guò)協(xié)調(diào)操作液壓控制閥手柄，使組裝好的臨時(shí)支護(hù)架先將主架、頂梁架打開(kāi)，再升高主架，對(duì)頂板產(chǎn)生支撐作用。

工藝流程：機(jī)組截割頭落地—將網(wǎng)片、鋼帶放在頂梁架上并固定—操控液壓控制手柄，主架、頂梁架慢慢打開(kāi)至所需角度及位置—升主架接頂—在臨時(shí)支護(hù)架下進(jìn)行永久支護(hù)。

適用條件：機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)適用于巷高超過(guò)2.8 m的機(jī)掘巷道，必須根據(jù)機(jī)組情況進(jìn)行加工組裝。該裝置利用掘進(jìn)機(jī)泵站作動(dòng)力，結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理，操縱方便，安全快捷，支護(hù)面積大，初撐力和工作阻力較大，能明顯縮短臨時(shí)支護(hù)時(shí)間，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高掘進(jìn)效率。缺點(diǎn)是當(dāng)巷道頂板坑洼不平或巷道拐彎時(shí)，機(jī)載臨時(shí)支護(hù)無(wú)法接頂，不能使用。

1.6 液壓錨桿鉆車臨時(shí)支護(hù)

該支護(hù)方式為利用液壓錨桿鉆車自帶的托梁架，將網(wǎng)片、鋼帶托起接頂，作為臨時(shí)支護(hù)。永久支護(hù)時(shí)人員站在鉆車上，自中間向兩邊，逐步施工頂幫錨桿(錨索)。也可多臺(tái)鉆車同時(shí)作業(yè)。

工藝流程：工作面截割成型后，機(jī)組退出—錨桿鉆車開(kāi)進(jìn)永久支護(hù)下—將網(wǎng)片、鋼帶放在錨桿鉆車托梁架上并固定—錨桿鉆車開(kāi)至工作面—升托梁架接頂—在臨時(shí)支護(hù)架下永久支護(hù)(人員站在升架平臺(tái)上操作鉆臂施工錨桿錨索)—中間支護(hù)完成后移動(dòng)鉆車進(jìn)行兩邊支護(hù)。

適用條件：適用于大斷面巷道(不低于5 m)，巷道坡度應(yīng)控制在±15°范圍內(nèi)。臨時(shí)支護(hù)操作方便，安全性能高；鉆車調(diào)整靈活，支護(hù)速度快，操作安全。

1.7 掘錨一體機(jī)機(jī)載臨時(shí)支護(hù)

掘錨一體機(jī)由截割裝置、臨時(shí)支護(hù)托架、錨桿鉆機(jī)(鉆臂、升降平臺(tái))、轉(zhuǎn)載機(jī)等組成。該臨時(shí)支護(hù)方式為利用機(jī)組自帶的臨時(shí)支護(hù)托架，將網(wǎng)片、鋼帶托起接頂，在臨時(shí)支護(hù)架下進(jìn)行永久支護(hù)。

工藝流程：工作面截割成型后，機(jī)組退至永久支護(hù)下—將網(wǎng)片、鋼帶放在臨時(shí)支護(hù)托架上并固定—機(jī)組開(kāi)至工作面—升托架接頂—在臨時(shí)支護(hù)架下永久支護(hù)(人員站在機(jī)組上操作鉆臂施工錨桿錨索)。

適用條件：適用于大斷面巷道，機(jī)組自帶臨時(shí)支護(hù)裝置，大幅縮短了臨時(shí)支護(hù)時(shí)間，確保了臨時(shí)支護(hù)安全可靠、快捷、高效。

2 結(jié) 語(yǔ)

從以上分析可以看出，各種臨時(shí)支護(hù)方式有各自的使用條件及優(yōu)缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面安全生產(chǎn)，必須嚴(yán)格控制頂板事故，杜絕空頂作業(yè)，而臨時(shí)支護(hù)的強(qiáng)度、效果直接影響著頂板安全。在具體臨時(shí)支護(hù)方式的選擇上，技術(shù)人員必須實(shí)地考察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，選擇與巷道地質(zhì)、斷面、設(shè)備型號(hào)等條件相適應(yīng)的操作簡(jiǎn)便、支護(hù)強(qiáng)度大、勞動(dòng)強(qiáng)度低、作業(yè)時(shí)間短、工人容易接受的臨時(shí)支護(hù)方式。今后臨時(shí)支護(hù)將向機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，從而大幅度提高掘進(jìn)效率和安全系數(shù)，為礦井安全高效提供堅(jiān)實(shí)保障。