淺析煤礦工作面超前臨時支護(hù)

摘 要：目前現(xiàn)代化礦井存在掘、支時間比例失調(diào)的矛盾，臨時支護(hù)勞動強(qiáng)度大，效率低，支護(hù)速度影響掘進(jìn)速度，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤炭資源需求量越來越多。在煤礦生產(chǎn)中巷道掘進(jìn)是很重要的環(huán)節(jié)，“采掘并重，掘進(jìn)先行”， 近年以來，隨著能源結(jié)構(gòu)與增長方式調(diào)整，煤炭產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，煤炭經(jīng)濟(jì)運行形勢日趨嚴(yán)峻，采掘失調(diào)、煤巷掘進(jìn)速度偏低的突出問題愈加嚴(yán)重，礦井開采準(zhǔn)備周期長，時間和經(jīng)濟(jì)成本高。為實現(xiàn)煤炭企業(yè)安全高效生產(chǎn)和低成本運行，所以本文分析了掘進(jìn)工作面臨時支護(hù)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用以及存在的問題，提出今后掘進(jìn)工作面臨時支護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：超前臨時支護(hù)；問題；發(fā)展

1.引言

在巷道掘進(jìn)過程中，為避免空頂距作業(yè)引起頂板發(fā)生沉降離層和變形，引發(fā)事故，在永久支護(hù)前，采用合理的臨時支護(hù)尤為重要。煤礦煤系地層中具有復(fù)雜地質(zhì)條件的礦井分布十分廣泛，具有復(fù)雜地質(zhì)條件的礦井遍布各主要產(chǎn)煤區(qū)，隨著開采深度的增加，復(fù)雜地質(zhì)條件煤礦的數(shù)量和分布范圍將會繼續(xù)擴(kuò)大，復(fù)雜地質(zhì)條件巷道圍巖穩(wěn)定性差、圍巖變形和破壞強(qiáng)烈，造成臨時支護(hù)量大，嚴(yán)重影響了巷道支護(hù)速度，造成巷道掘進(jìn)進(jìn)尺低下，滿足不了綜掘快速推進(jìn)的要求，造成掘進(jìn)與支護(hù)時間嚴(yán)重失調(diào)。 據(jù)統(tǒng)計，我國煤巷、半煤煤巷、煤巷的掘進(jìn)量超過15000km/a，掘進(jìn)速度和支護(hù)質(zhì)量的要求越來越高，大多數(shù)煤礦存在采掘比例失調(diào)問題，新工藝、新技術(shù)、新裝備不斷涌現(xiàn)。

2.掘進(jìn)工作面臨時支護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀

在巷道掘進(jìn)施工中造成冒頂傷亡事故的主要原因是空頂下作業(yè)，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(jìn)工作面冒頂，因此在實際的巷道掘進(jìn)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(huán)境，應(yīng)在進(jìn)行永久支護(hù)前使用臨時支護(hù)。

《煤礦安全規(guī)程》第36條規(guī)定“掘進(jìn)工作面永久支護(hù)之間，必須使用臨時支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)”。臨時支護(hù)是相對于永久支護(hù)來而言，它的作用是暫時的，其支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)面積都不及永久支護(hù)，是在永久支護(hù)前對頂板加以防護(hù)，防止頂板事故發(fā)生，給空頂作業(yè)人員以安全保護(hù)。由于巷道掘進(jìn)后頂板裸露，若未能有效及時支護(hù)，很可能發(fā)生頂板冒落，造成人員傷亡，因此掘進(jìn)工作面臨時支護(hù)的安全問題一直是困擾掘進(jìn)工作面快速生產(chǎn)的技術(shù)難題。

現(xiàn)階段煤礦掘進(jìn)工作面的支護(hù)形式一般分為臨時支護(hù)和永久支護(hù)，大多數(shù)礦井掘進(jìn)工作面均采用臨時支護(hù)，目前掘進(jìn)工作面常用的臨時支護(hù)形式有前探梁架棚、支柱加橫梁、懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時支護(hù)裝置和掘錨機(jī)組配套的臨時護(hù)頂裝置。這幾種臨時支護(hù)方式雖然一定程度上減輕了掘進(jìn)工作面迎頭支護(hù)的壓力，改善了工作面支護(hù)狀況，但仍存在很多不完善的地方。隨著掘進(jìn)技術(shù)和錨桿支護(hù)技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用，提高臨時支護(hù)的速度，降低工人的勞動強(qiáng)度，解決臨時支護(hù)中存在的問題極為重要。

3掘進(jìn)工作面臨時支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

3.1前探梁架棚

前探梁架棚臨時支護(hù)，其結(jié)構(gòu)簡單，由吊梁卡、吊環(huán)、前探梁鋼管、木板等組成。是利用固定在迎頭支護(hù)錨桿上的吊環(huán)的懸吊和迎頭巖壁預(yù)留孔的支撐將前探梁鋼管沿頂懸起，鋼管上鋪設(shè)木板，從而防止迎頭空頂區(qū)頂板掉落傷人。

前探梁臨時支護(hù)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(hù)面積小，不能對空頂區(qū)進(jìn)行全面支護(hù)，如遇到頂板破碎的情況，使用效果較差；③鋪網(wǎng)作業(yè)時，進(jìn)行前探梁前移操作，操作人員進(jìn)入空頂區(qū)，在頂板不穩(wěn)定的地質(zhì)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(hù)裝置

支柱加托梁式臨時支護(hù)，常采用單體液壓支柱上鋪設(shè)方木以增大護(hù)頂面積，防止意外發(fā)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(hù)，支撐力比前探梁臨時支護(hù)有所提高，但支護(hù)面積小，立柱、升柱、卸壓回柱的操作過程復(fù)雜，支柱需要人工頻繁移動，工人勞動強(qiáng)度較大，造成輔助作業(yè)時間長，無法滿足礦井生產(chǎn)的需要。

3.3 懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時支護(hù)裝置

結(jié)合懸臂式掘進(jìn)機(jī)自身的工作特點和結(jié)構(gòu)，我國許多廠家研制的懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時支護(hù)系統(tǒng)與掘進(jìn)機(jī)集成，常見有兩種結(jié)構(gòu)，一種布置在掘進(jìn)機(jī)截割部上方，利用截割部的升降和臨時支護(hù)裝置的伸展實現(xiàn)臨時支護(hù)；另一種是在掘進(jìn)機(jī)機(jī)身上部，利用軌道將臨時支護(hù)裝置移至迎頭，完成臨時支護(hù)。這兩種臨時支護(hù)形式，可以滿足部分?jǐn)嗝嫘螤钕锏赖目焖倬蜻M(jìn)成巷支護(hù)要求，提高巷道支護(hù)強(qiáng)度、作業(yè)安全性，減輕工人勞動強(qiáng)度，巷道的支護(hù)速度、綜掘巷道掘進(jìn)機(jī)械化程度和掘進(jìn)機(jī)的開機(jī)率也大幅提高。

懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時支護(hù)裝置存在的主要問題：①影響掘進(jìn)機(jī)的工作性能，布置在截割機(jī)構(gòu)上，對掘進(jìn)司機(jī)的截割視線有一定的影響；②機(jī)載臨時支護(hù)的支護(hù)面積及有效支護(hù)空間小，且對巷道的斷面形狀有局限性，不能實現(xiàn)對掘進(jìn)巷道的全斷面支護(hù)；③利用掘進(jìn)機(jī)液壓泵站作為臨時支護(hù)系統(tǒng)的動力源，臨時支護(hù)工作時掘進(jìn)機(jī)處于開機(jī)狀態(tài)，掘進(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)和臨時支護(hù)的工作機(jī)構(gòu)如果互鎖機(jī)構(gòu)不可靠，易誤操作造成的人員傷害。

3.4掘錨機(jī)組臨時支護(hù)裝置

掘錨機(jī)組是適用于高產(chǎn)高效礦井煤巷高效掘進(jìn)的一體化設(shè)備，是在連續(xù)采煤機(jī)和懸臂式掘進(jìn)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新型掘進(jìn)機(jī)型。掘錨機(jī)組是將掘進(jìn)與支護(hù)有機(jī)地組合起來，裝置包括四臺頂板錨桿鉆機(jī)和兩臺側(cè)幫錨桿鉆機(jī)及其配套的臨時護(hù)頂裝置，掘進(jìn)和支護(hù)工藝只需在同一設(shè)備上進(jìn)行，減少了兩者切換的時間。

掘錨機(jī)雖然實現(xiàn)了掘錨平行作業(yè)，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(jìn)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(shè)備配套和采掘技術(shù)等因素限制，在錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)條件下支護(hù)工藝復(fù)雜，鋪網(wǎng)、施工錨索沒有實現(xiàn)自動化，不利于實現(xiàn)快速支護(hù)。

3.5自移式邁步支架支護(hù)

自移式邁步支架雖然實現(xiàn)了液壓系統(tǒng)自動移動前進(jìn)，降低了人工勞動強(qiáng)度，實現(xiàn)了臨時支護(hù)的機(jī)械自動化，也不影響巷道掘進(jìn)的平行作業(yè)，在部分地質(zhì)情況好的巷道取得了一定的效果，但是支架設(shè)計過于復(fù)雜，體型笨重龐大，巷道斷面適應(yīng)性不強(qiáng)?？臻g有限情況下自移不方便，有時成為影響掘進(jìn)速度的重要障礙，對煤層起伏較大的巷道頂板適應(yīng)性較差，發(fā)生局部冒落，支架移動困難。支架也沒有設(shè)置護(hù)幫機(jī)構(gòu)，對巷道兩幫變形不能及時支護(hù)。這些都成為影響煤巷道快速掘進(jìn)的潛在因素，一旦發(fā)生故障對掘進(jìn)速度產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

4.結(jié)語

綜上所述，研制出與掘進(jìn)機(jī)相互集成的機(jī)載式臨時支護(hù)裝置，改變傳統(tǒng)的掘進(jìn)和支護(hù)工藝方式。對減輕工人勞動強(qiáng)度，提高臨時支護(hù)強(qiáng)度、安全性能，縮短掘進(jìn)工作面作業(yè)循環(huán)中的支護(hù)作業(yè)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(yè)于黑龍江科技學(xué)院采礦工程專業(yè)，本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)在黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司振興煤礦從事設(shè)計工作。