煤礦掘進支護中存在問題及解決措施分析

孫 樂

（山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦， 山西 太原 030000）

引言

我國煤炭行業(yè)已經(jīng)進入深度轉(zhuǎn)型時期，各種類型的新工藝新技術(shù)為煤礦生產(chǎn)工藝的改進提升打下了堅實的基礎，特別是各種新支護技術(shù)裝備在煤礦掘進支護中的應用較好地提升了掘進支護質(zhì)量。但是從當前掘進支護來看，各種類型的問題仍舊普遍存在，影響到掘進支護效果。因此，對煤礦掘進支護中存在問題及應對措施進行分析有著較為重要的意義。

1 當前煤礦掘進支護中存在的主要問題

1.1 巷道埋深大，掘進支護難度隨之增加

當前很多煤礦埋深已經(jīng)超過了800 m，在掘進支護過程中，傳統(tǒng)的支護方式在很多方面表現(xiàn)出了較大的不足，其中較為明顯的是在支護剛度與強度等方面很多情況下不能達到實際工作需求[1]。例如，傳統(tǒng)掘進支護中使用到的端部錨固的錨桿與錨索等，在傳統(tǒng)的掘進支護條件下，還可以取得較好的效果，支護作用可以較好發(fā)揮出來。但是隨著煤礦井下支護環(huán)境的惡劣，工作條件越來越復雜，這些支護設備不能較好地發(fā)揮出應有作用。所以，在新時期煤礦井下掘進支護的過程中，需要對設備進行更新?lián)Q代，對一些落實的技術(shù)和裝備及時進行更新，提升巷道掘進支護效果。

1.2 煤礦掘進支護機械不能滿足實際需求

從當前煤礦掘進支護來看，很多情況下選擇使用的是懸臂式掘進機，在具體錨固施工的過程中，施工技術(shù)人員需要在空頂?shù)那闆r下開展工作，在具體工作的過程中，使用到的鉆機、扳手及杠桿較多，從當前煤礦井下掘進來看，若仍舊選擇使用這種方式，對掘進支護效率帶來的影響較為明顯，特別是在一些地質(zhì)條件相對較差的情況下，人工作業(yè)過程中還有著較大的危險性，不能有效保證人工生命安全[2]，因此，在新時期煤礦掘進支護過程中，需要對機械化水平進行針對性的改善和提升。

2 提升煤礦掘進支護效果的相關措施

2.1 選擇使用連續(xù)自移式快速掘進支護裝置

從當前煤礦掘進支護來看，連續(xù)自移式快速掘進支護裝備可以取得較好的支護效果。連續(xù)自移式快速掘進支護裝備的平面圖和剖面圖如圖1 所示。

圖1 連續(xù)自移式快速掘進支護裝備示意圖（單位：mm）

在具體使用的過程中應當嚴格把控好四個步驟：首先，超前鉆探。將快速掘進支護裝備勘探鉆機調(diào)整好探孔的角度，將截割部分、行走部分閉鎖，同時打設超前勘探鉆孔，根據(jù)設計的參數(shù)規(guī)定打設探孔，打設到位之后，將鉆機收回，并進行閉鎖操作。其次，開展截割作業(yè)。將高效除塵器啟動起來，使用截割頭進行破巖或者破煤施工，通過探掘機的后溜口掉落到后方的轉(zhuǎn)載料斗中，通過運煤或者運巖錨桿機輸送到帶式運輸機的位置，由帶式輸送機全部運出。同時，錨桿機組中的錨桿鉆機在后方開展永久支護。再次，開展臨時支護。在割煤或者割巖完成之后，將端頭支架后面的乳化液泵全面啟動，通過選擇使用快速掘進支護中的操控按鈕，將快速掘進支護裝備向前移動一個步距，并同時將兩側(cè)的護幫裝置打開，實現(xiàn)對兩幫的有效控制。此外，將迎面煤墻護網(wǎng)也同步打開，實現(xiàn)對前方煤壁或者巖壁的有效控制。最后是在快速掘進支護裝備和掘進工作面的后方開展永久支護。在快速掘進支護裝備到達指定的位置之后，在工作面將作業(yè)平臺搭設好，然后將錨桿鉆機裝備移動到掘進工作面，對整個工作開展永久支護。在支護的過程中，需要達到臨時對巷道圍巖進行控制的要求，并將掘進工作面錨桿鉆機裝置立即收回，同時選擇使用錨桿鉆機進入指定的地點開展永久支護[3]。

之后，將上述操作進行重復，如果在施工過程中出現(xiàn)了超前鉆探安全距離不能滿足施工要求的情況，應當對步驟一進行重復操作。在快速掘進支護的過程中，對于后方的支護作業(yè)應當在整個施工步驟中全面貫穿到其中，達到連續(xù)支護的效果，從而更好地提升煤礦掘進支護的效率和質(zhì)量。

2.2 選擇使用掘錨一體機掘進支護

從當前煤礦井下掘進支護來看，掘錨一體機的使用較好地提升了掘進支護效果。在具體使用的過程中，為了更好地提升掘進支護效果，需要對掘錨一體機支護工藝進行一定的優(yōu)化和提升。

從掘錨一體機在煤礦掘進中的優(yōu)勢來看，首先是錨桿機構(gòu)在支護時，選擇使用的是遙控支護方式，技術(shù)人員在施工過程中，一直處于永久支護條件下，整體的安全性相對較大，在具體操作時，選擇使用的是液壓錨桿鉆機，每次鉆進的深度相對較深，鉆進的效率相對較高，特別是鉆壁在使用的過程中，不論是縱向還是橫向均可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)調(diào)速的效果，可以在裝備不移動的情況下，實現(xiàn)對兩幫、頂板的高效率施工，施工定位也非常準確，對孔施工速度也較快，可以實現(xiàn)復合動作操作。其次，從具體的支護作業(yè)來看，錨桿支護結(jié)構(gòu)可以延伸到截割頭的前方，有助于實現(xiàn)對頂板和迎頭的保護，在截割施工時，錨桿支護裝置可以退到截割頭的后方。采用這種支護作業(yè)的方式，對于后方的截割施工、裝載施工不會有干擾問題。此外，從掘錨一體機在當前煤礦掘進中的使用來看，關鍵部件故障率相對較低，可靠性相對較強，整個機器較為緊湊，重心布局較為合理，因此，在具體工作的過程中，穩(wěn)定性相對較好，特別是對于有爬坡的情況時，整體有著較強的爬坡能力，在一些硬度相對較大的位置，整體的破巖能力相對較強。從掘錨一體機在掘進支護中的應用來看，主要包含割煤、運輸和支護三大工序，這三個工序均會對掘進施工帶來較大的影響[4]。從整個掘進工作來看，可以分為八個工序，具體的工藝流程如圖2 所示。

圖2 巷道掘進具體工藝流程圖

為了提升掘進支護效果。在具體實施中，重點從如下環(huán)節(jié)對整個掘進進行全面優(yōu)化：首先，對交接班環(huán)節(jié)進行全面優(yōu)化，在掘進之前，對錨桿施工標準及工具全面推行定置化管理，最大限度地推動平行作業(yè)，降低人員閑置時間。其次，對臨時支護方式進行優(yōu)化，對于臨時支護環(huán)節(jié)和敲幫問頂環(huán)節(jié)推行平行作業(yè)方式，在臨時支護時，選擇使用掘錨機自帶支護機構(gòu)進行支護。在永久支護環(huán)節(jié)，重點對支護參數(shù)進行優(yōu)化，科學合理布置錨桿，保證巷道頂板控制效果，最大限度地減少巷道支護所用時間。掘錨護一體化掘進工序優(yōu)化如圖3 所示。

圖3 巷道掘進工序優(yōu)化流程圖

2.3 選擇使用混凝土永久支護方式

在巷道掘進支護的過程中，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，選擇使用混凝土永久支護方式對于提升支護效果較為關鍵，也是當前確保煤礦掘進支護效果的重要技術(shù)類型。在具體使用的過程中，可分為混凝土支護和錨網(wǎng)噴支護兩種類型。在具體支護之前，為了提升支護作業(yè)的安全性，首先應當確保合理施工距離，在噴射混凝土之前，對于錨桿型號應當科學選擇，在掘進之后，通過施工臨時支護措施，首先進行薄層混凝土噴射施工，然后將混凝土復噴到規(guī)定的厚度。

2.4 選擇使用單體液壓支護配合頂梁支護的掘進支護方式

從當前煤礦支護情況來看，選擇使用單體液壓支護配合頂梁的掘進支護方式，在很多情況下也可以取得較好的支護效果。在具體操作時，技術(shù)人員應當在放炮之后，第一時間將頂梁掛上，并安裝上水平插銷，在頂梁防護作用下，將鋼筋網(wǎng)安裝上，建立單體液壓支護。在對錨網(wǎng)進行設置時，技術(shù)人員應當確保錨網(wǎng)和巷道內(nèi)巖體緊貼，搭接的長度應當超過0.2m，同時間隔超過0.2 m 后，就應當選擇使用鐵絲進行扭結(jié)。在具體施工時，對于基本柱的初撐力應當超過90 kN，若發(fā)生漏液的問題，技術(shù)人員應當?shù)谝粫r間進行修補，若修補效果不佳則需及時對設備進行更換，保證支柱在使用的過程中處于全承載保護狀態(tài)。通常情況下，技術(shù)人員應當將金屬銜接頂梁、單體液壓支護設置為三排，在頂梁之間設置為柱子，嚴防出現(xiàn)漏頂?shù)膯栴}。此外，應當全面結(jié)合煤礦井下地質(zhì)情況，必要情況下還需要增加穿桿的數(shù)量，從而更好地提升鋼筋圍巖表面混凝土的牢固性，更好地提升掘進支護效果。

2.5 選擇使用吊環(huán)式前探梁支護和吊鏈式前探梁支護方式

對于吊環(huán)式前探梁支護方式，應當選擇使用11號工字鋼進行制作，長度應當控制在3 m 以上，選擇使用吊環(huán)固定。在具體布置時，應當布置在巷道中線位置，在前探梁進行固定時，固定點數(shù)應當超過2個。吊環(huán)的強度需要達到前探梁的強度，在吊環(huán)的位置預留出40～100 mm 的絲扣，從而更好地提升吊環(huán)的穩(wěn)定性。同時可以選擇使用吊鏈式前探梁支護方式，主要使用的是三根吊掛前探梁作為臨時支護方式，選擇使用π 型鋼作為前探梁，長度應當超過3.5 m，選擇使用吊環(huán)進行固定。在施工過程中，前探梁和迎頭之間的距離應當控制在0.3 m 范圍內(nèi)。此外，在施工之前，應當按照要求進行敲幫問頂施工，對于周圍的碎石也應當及時做到清理，清理完成之后再進行前梁的移動。

3 結(jié)語

通過將各類掘進支護技術(shù)應用到掘進支護中，較好地提升了掘進支護效果，因此，煤礦在新時期的發(fā)展過程中，應當加大新技術(shù)新工藝在煤礦掘進支護中的應用力度，深入剖析當前掘進支護存在的難點和不足，穩(wěn)步更新煤礦掘進支護方式，更好地提升掘進支護的整體效果，推動煤礦生產(chǎn)更高質(zhì)量發(fā)展。