煤巷快速掘進超前支護探究

周 偉

(平煤股份八礦，河南 平頂山 467000)

0 引言

煤巷是煤礦中非常多的巷道類型，其支護工作相對于巖石巷道有著較大的不同，全面提升煤巷快速掘進超前支護效果對于更好保證煤巷掘進工作質量非常關鍵。特別是隨著煤礦生產現代化程度的不斷加快，各種類型的新工藝、新裝備、新技術應用到煤礦開采中，采掘量大大增加。對煤巷快速掘進超前支護進行分析有著較為重要的意義。

1 工程概況

目前，某煤礦主采的是13#煤層，煤層厚度在4 ～6.5 m，平均厚度在5.3 m，煤層傾角平均為4°。從煤層的頂板巖性來看，直接頂為砂質泥巖，老頂為細粒砂巖。從煤層的底板巖性來看，直接底為細粒砂巖，老底為砂質泥巖。從開采情況來看，某工作面回風巷道所處位置的地質環(huán)境較為復雜，尤其是頂板的砂質泥巖整體的穩(wěn)定性相對較差，在開采過程中容易出現軟化膨脹、片幫、冒頂等問題，特別是不論底板還是頂板巖層均有著明顯的裂隙發(fā)育問題，周邊采空區(qū)積水也會給開采工作帶來較大的威脅。

2 巷道原支護方案分析

巷道原支護設計采用的錨索網聯(lián)合支護的方式，具體支護如圖1所示。

圖1 巷道原支護示意圖

3 影響煤巷快速掘進的主要因素

3.1 掘進設備

在煤巷掘進的過程中，破裝運支等環(huán)節(jié)非常關鍵，若綜掘設備整體的機械化程度相對較低，各個工序在銜接配合過程中會出現不夠順暢的問題，不僅影響到整個掘進工作的整體速度，同時也會帶來較大的安全隱患，對煤巷掘進工作整體帶來較大的影響。

3.2 掘進施工工藝

從巷道掘進施工來看，多工序平行作業(yè)對于提升掘進效率非常有效。某回采面在煤巷掘進過程中，頂板巖層出現了遇水膨脹軟化的問題，若不能第一時間采取有效措施，對綜掘設備的使用情況進行針對性地控制，非常容易出現頂板破碎的問題，若技術人員可提前做好相關的支護施工，可以最大限度地防止冒頂事故的發(fā)生，降低巷道維護成本，提升整個煤礦的經濟效益。在臨時支護的過程中，選擇使用液壓前探梁支架，不僅可有效減少掘進作業(yè)的勞動強度，同時也有助于壓縮支護作業(yè)所需要的時間。在巷道永久支護的過程中，可選擇使用錨桿支護工藝，若頂板的條件相對較好，對于控頂距應適當增加，全面做到掘進和支護作業(yè)的相平衡，在巷道內實現集中施工。若遇到的頂板條件較差，對于控頂距應適當地減少，對于單次進尺的量也應當控制，全面提升支護系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。通過工序交叉作業(yè)的方式，作業(yè)效率有較大提高，掘進速度提升明顯。

3.3 施工人員

巷道在掘進的過程中，超前支護屬于一項綜合性的工作，掘進設備處于關鍵設備，同時各種類型的專業(yè)技術人員還需要協(xié)同配合。因此，施工人員對超前支護效果有著較大的影響，若施工人員技術不過關，對整個掘進工作帶來的影響非常明顯。同時，由于其中涉及到多方面的相互協(xié)同，因此，施工組織管理將對各項工序開展效果產生較大影響，需要根據工作面掘進的實際情況，制定出科學可行的管理制度及對應的管理措施，確保各個工序之間有效銜接，提升快速掘進的效率，確保超前支護質量。

4 煤巷快速掘進超前支護優(yōu)化措施

4.1 對煤巷截割工藝進行優(yōu)化

在煤巷快速掘進的過程中，本次選擇了截割效率相對較高的掘進機，同時，根據工作面巷道的實際地質情況，科學設定進刀方式。本次在截割時，若圍巖地質情況相對教好，則選擇使用中心進到的方式，然后從中心向四周刷幫進行截割施工，如圖2(a)所示。若在截割的過程中，周圍的圍巖整體較為破碎，本次采取了分次作業(yè)的方式，將1/3的斷面先截割出來，然后再將剩余的2/3斷面截割出來，如圖2(b)所示，這種操作方式不僅可以降低頂板空頂的時間，同時也有助于在保證截割效果的基礎上，提升施工的安全性。如果作業(yè)面所處位置的地應力相對較大，這就增加了出現片幫事故的概率，在這種情況下，本次采取了首先對巷道中間區(qū)域進行截割，然后再向兩幫進行擴刷的方式，這對于降低兩幫的暴露時間較為有效，如圖2(c)所示。

圖2 不同截割方式示意圖

4.2 多工序交叉作業(yè)

在對煤巷截割之后，就需要采取超前支護的方式對巷道進行超前支護，這個環(huán)節(jié)也是煤巷掘進施工中需要消耗大量時間的工序。所以，在本次施工的過程中，采取了多工序交叉作業(yè)的模式，這對于提升巷道掘進速度較為關鍵。在某工作面巷道掘進的過程中，為了最大限度地壓縮巷道支護消耗時間，在迎頭滯后的一定距離，巷道采取了弱化支護工藝，首先在容易掘進的同時出現失穩(wěn)概率較高的區(qū)域，在截割之后對巷道的頂板和幫角進行了錨桿支護，其他錨桿在作業(yè)面滯后迎頭25 m的位置進行支護。因為，將錨桿安裝作業(yè)設置到了掘進機的后面，因此，整個支護作業(yè)對掘進作業(yè)產生的影響相對較小。所以，選擇使用上述施工工藝，可有效壓縮支護環(huán)節(jié)消耗的時間，推動掘進工作和支護工作平行進行。根據現場測算，選擇使用該工藝，可以節(jié)約支護所需時間的60%以上。此外，在進行錨桿支護時，技術人員還可以對掘進環(huán)節(jié)中使用的運輸裝置進行全面檢修，這對于壓縮整體的時間消耗有明顯的作用。

4.3 優(yōu)化支護工藝

在本次超前支護的過程中，為了最大限度降低臨時支護所消耗的時間，在××××掘進工作面掘進時，選擇使用機載液壓前探梁的方式。前探梁選擇使用量3根φ 75 mm，長度為4.5 m的鋼管，同時借助專業(yè)卡子的方式將其在錨桿上固定。同時，在具體支護的過程中，在頂網和前探梁之間選擇使用了木板進行銜接，這對于提升接頂的效果較為有效，在很大程度上也增加了作業(yè)的安全性。選擇使用機載前探梁臨時支護的方式，不僅可有效增加頂板裸露區(qū)域整體的支護強度，同時可有效壓縮空頂作業(yè)的時間，對于提升作業(yè)安全性效果明顯。根據現場施工測算，采取這種支護工藝，相對于傳統(tǒng)點柱支護工藝，在單個班次中，節(jié)約用時就超過了1.5 h，整體作業(yè)效率提升達到了20%。

5 結語

煤巷快速掘進對于保證煤礦生產的安全性，確保采掘實現有效銜接非常關鍵，在具體實施中，超前支護是關鍵環(huán)節(jié)，需要根據煤巷的實際情況，分析各種類型的地質因素，科學制定超前支護方案，加大人員培訓力度，確保各項超前支護措施能夠高效率、高質量落實到位，這是確保煤巷支護質量的關鍵所在。