煤礦掘進(jìn)支護(hù)中存在問題及解決措施分析

孫 樂

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)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(jìn)入深度轉(zhuǎn)型時(shí)期，各種類型的新工藝新技術(shù)為煤礦生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提升打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，特別是各種新支護(hù)技術(shù)裝備在煤礦掘進(jìn)支護(hù)中的應(yīng)用較好地提升了掘進(jìn)支護(hù)質(zhì)量。但是從當(dāng)前掘進(jìn)支護(hù)來看，各種類型的問題仍舊普遍存在，影響到掘進(jìn)支護(hù)效果。因此，對煤礦掘進(jìn)支護(hù)中存在問題及應(yīng)對措施進(jìn)行分析有著較為重要的意義。

1 當(dāng)前煤礦掘進(jìn)支護(hù)中存在的主要問題

1.1 巷道埋深大，掘進(jìn)支護(hù)難度隨之增加

當(dāng)前很多煤礦埋深已經(jīng)超過了800 m，在掘進(jìn)支護(hù)過程中，傳統(tǒng)的支護(hù)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(hù)剛度與強(qiáng)度等方面很多情況下不能達(dá)到實(shí)際工作需求[1]。例如，傳統(tǒng)掘進(jìn)支護(hù)中使用到的端部錨固的錨桿與錨索等，在傳統(tǒng)的掘進(jìn)支護(hù)條件下，還可以取得較好的效果，支護(hù)作用可以較好發(fā)揮出來。但是隨著煤礦井下支護(hù)環(huán)境的惡劣，工作條件越來越復(fù)雜，這些支護(hù)設(shè)備不能較好地發(fā)揮出應(yīng)有作用。所以，在新時(shí)期煤礦井下掘進(jìn)支護(hù)的過程中，需要對設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，對一些落實(shí)的技術(shù)和裝備及時(shí)進(jìn)行更新，提升巷道掘進(jìn)支護(hù)效果。

1.2 煤礦掘進(jìn)支護(hù)機(jī)械不能滿足實(shí)際需求

從當(dāng)前煤礦掘進(jìn)支護(hù)來看，很多情況下選擇使用的是懸臂式掘進(jìn)機(jī)，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(jī)、扳手及杠桿較多，從當(dāng)前煤礦井下掘進(jìn)來看，若仍舊選擇使用這種方式，對掘進(jìn)支護(hù)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(xiǎn)性，不能有效保證人工生命安全[2]，因此，在新時(shí)期煤礦掘進(jìn)支護(hù)過程中，需要對機(jī)械化水平進(jìn)行針對性的改善和提升。

2 提升煤礦掘進(jìn)支護(hù)效果的相關(guān)措施

2.1 選擇使用連續(xù)自移式快速掘進(jìn)支護(hù)裝置

從當(dāng)前煤礦掘進(jìn)支護(hù)來看，連續(xù)自移式快速掘進(jìn)支護(hù)裝備可以取得較好的支護(hù)效果。連續(xù)自移式快速掘進(jìn)支護(hù)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(jìn)支護(hù)裝備示意圖（單位：mm）

在具體使用的過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把控好四個(gè)步驟：首先，超前鉆探。將快速掘進(jìn)支護(hù)裝備勘探鉆機(jī)調(diào)整好探孔的角度，將截割部分、行走部分閉鎖，同時(shí)打設(shè)超前勘探鉆孔，根據(jù)設(shè)計(jì)的參數(shù)規(guī)定打設(shè)探孔，打設(shè)到位之后，將鉆機(jī)收回，并進(jìn)行閉鎖操作。其次，開展截割作業(yè)。將高效除塵器啟動(dòng)起來，使用截割頭進(jìn)行破巖或者破煤施工，通過探掘機(jī)的后溜口掉落到后方的轉(zhuǎn)載料斗中，通過運(yùn)煤或者運(yùn)巖錨桿機(jī)輸送到帶式運(yùn)輸機(jī)的位置，由帶式輸送機(jī)全部運(yùn)出。同時(shí)，錨桿機(jī)組中的錨桿鉆機(jī)在后方開展永久支護(hù)。再次，開展臨時(shí)支護(hù)。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(dòng)，通過選擇使用快速掘進(jìn)支護(hù)中的操控按鈕，將快速掘進(jìn)支護(hù)裝備向前移動(dòng)一個(gè)步距，并同時(shí)將兩側(cè)的護(hù)幫裝置打開，實(shí)現(xiàn)對兩幫的有效控制。此外，將迎面煤墻護(hù)網(wǎng)也同步打開，實(shí)現(xiàn)對前方煤壁或者巖壁的有效控制。最后是在快速掘進(jìn)支護(hù)裝備和掘進(jìn)工作面的后方開展永久支護(hù)。在快速掘進(jìn)支護(hù)裝備到達(dá)指定的位置之后，在工作面將作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)好，然后將錨桿鉆機(jī)裝備移動(dòng)到掘進(jìn)工作面，對整個(gè)工作開展永久支護(hù)。在支護(hù)的過程中，需要達(dá)到臨時(shí)對巷道圍巖進(jìn)行控制的要求，并將掘進(jìn)工作面錨桿鉆機(jī)裝置立即收回，同時(shí)選擇使用錨桿鉆機(jī)進(jìn)入指定的地點(diǎn)開展永久支護(hù)[3]。

之后，將上述操作進(jìn)行重復(fù)，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(yīng)當(dāng)對步驟一進(jìn)行重復(fù)操作。在快速掘進(jìn)支護(hù)的過程中，對于后方的支護(hù)作業(yè)應(yīng)當(dāng)在整個(gè)施工步驟中全面貫穿到其中，達(dá)到連續(xù)支護(hù)的效果，從而更好地提升煤礦掘進(jìn)支護(hù)的效率和質(zhì)量。

2.2 選擇使用掘錨一體機(jī)掘進(jìn)支護(hù)

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

從掘錨一體機(jī)在煤礦掘進(jìn)中的優(yōu)勢來看，首先是錨桿機(jī)構(gòu)在支護(hù)時(shí)，選擇使用的是遙控支護(hù)方式，技術(shù)人員在施工過程中，一直處于永久支護(hù)條件下，整體的安全性相對較大，在具體操作時(shí)，選擇使用的是液壓錨桿鉆機(jī)，每次鉆進(jìn)的深度相對較深，鉆進(jìn)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(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)調(diào)速的效果，可以在裝備不移動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)對兩幫、頂板的高效率施工，施工定位也非常準(zhǔn)確，對孔施工速度也較快，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作操作。其次，從具體的支護(hù)作業(yè)來看，錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)可以延伸到截割頭的前方，有助于實(shí)現(xiàn)對頂板和迎頭的保護(hù)，在截割施工時(shí)，錨桿支護(hù)裝置可以退到截割頭的后方。采用這種支護(hù)作業(yè)的方式，對于后方的截割施工、裝載施工不會(huì)有干擾問題。此外，從掘錨一體機(jī)在當(dāng)前煤礦掘進(jìn)中的使用來看，關(guān)鍵部件故障率相對較低，可靠性相對較強(qiáng)，整個(gè)機(jī)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(shí)，整體有著較強(qiáng)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(qiáng)。從掘錨一體機(jī)在掘進(jìn)支護(hù)中的應(yīng)用來看，主要包含割煤、運(yùn)輸和支護(hù)三大工序，這三個(gè)工序均會(huì)對掘進(jìn)施工帶來較大的影響[4]。從整個(gè)掘進(jìn)工作來看，可以分為八個(gè)工序，具體的工藝流程如圖2 所示。

圖2 巷道掘進(jìn)具體工藝流程圖

為了提升掘進(jìn)支護(hù)效果。在具體實(shí)施中，重點(diǎn)從如下環(huán)節(jié)對整個(gè)掘進(jìn)進(jìn)行全面優(yōu)化：首先，對交接班環(huán)節(jié)進(jìn)行全面優(yōu)化，在掘進(jìn)之前，對錨桿施工標(biāo)準(zhǔn)及工具全面推行定置化管理，最大限度地推動(dòng)平行作業(yè)，降低人員閑置時(shí)間。其次，對臨時(shí)支護(hù)方式進(jìn)行優(yōu)化，對于臨時(shí)支護(hù)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(shí)支護(hù)時(shí)，選擇使用掘錨機(jī)自帶支護(hù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)。在永久支護(hù)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)對支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，科學(xué)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(hù)所用時(shí)間。掘錨護(hù)一體化掘進(jìn)工序優(yōu)化如圖3 所示。

圖3 巷道掘進(jìn)工序優(yōu)化流程圖

2.3 選擇使用混凝土永久支護(hù)方式

在巷道掘進(jìn)支護(hù)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(hù)方式對于提升支護(hù)效果較為關(guān)鍵，也是當(dāng)前確保煤礦掘進(jìn)支護(hù)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(hù)和錨網(wǎng)噴支護(hù)兩種類型。在具體支護(hù)之前，為了提升支護(hù)作業(yè)的安全性，首先應(yīng)當(dāng)確保合理施工距離，在噴射混凝土之前，對于錨桿型號(hào)應(yīng)當(dāng)科學(xué)選擇，在掘進(jìn)之后，通過施工臨時(shí)支護(hù)措施，首先進(jìn)行薄層混凝土噴射施工，然后將混凝土復(fù)噴到規(guī)定的厚度。

2.4 選擇使用單體液壓支護(hù)配合頂梁支護(hù)的掘進(jìn)支護(hù)方式

從當(dāng)前煤礦支護(hù)情況來看，選擇使用單體液壓支護(hù)配合頂梁的掘進(jìn)支護(hù)方式，在很多情況下也可以取得較好的支護(hù)效果。在具體操作時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在放炮之后，第一時(shí)間將頂梁掛上，并安裝上水平插銷，在頂梁防護(hù)作用下，將鋼筋網(wǎng)安裝上，建立單體液壓支護(hù)。在對錨網(wǎng)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)確保錨網(wǎng)和巷道內(nèi)巖體緊貼，搭接的長度應(yīng)當(dāng)超過0.2m，同時(shí)間隔超過0.2 m 后，就應(yīng)當(dāng)選擇使用鐵絲進(jìn)行扭結(jié)。在具體施工時(shí)，對于基本柱的初撐力應(yīng)當(dāng)超過90 kN，若發(fā)生漏液的問題，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間進(jìn)行修補(bǔ)，若修補(bǔ)效果不佳則需及時(shí)對設(shè)備進(jìn)行更換，保證支柱在使用的過程中處于全承載保護(hù)狀態(tài)。通常情況下，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將金屬銜接頂梁、單體液壓支護(hù)設(shè)置為三排，在頂梁之間設(shè)置為柱子，嚴(yán)防出現(xiàn)漏頂?shù)膯栴}。此外，應(yīng)當(dāng)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(jìn)支護(hù)效果。

2.5 選擇使用吊環(huán)式前探梁支護(hù)和吊鏈?zhǔn)角疤搅褐ёo(hù)方式

對于吊環(huán)式前探梁支護(hù)方式，應(yīng)當(dāng)選擇使用11號(hào)工字鋼進(jìn)行制作，長度應(yīng)當(dāng)控制在3 m 以上，選擇使用吊環(huán)固定。在具體布置時(shí)，應(yīng)當(dāng)布置在巷道中線位置，在前探梁進(jìn)行固定時(shí)，固定點(diǎn)數(shù)應(yīng)當(dāng)超過2個(gè)。吊環(huán)的強(qiáng)度需要達(dá)到前探梁的強(qiáng)度，在吊環(huán)的位置預(yù)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(shí)可以選擇使用吊鏈?zhǔn)角疤搅褐ёo(hù)方式，主要使用的是三根吊掛前探梁作為臨時(shí)支護(hù)方式，選擇使用π 型鋼作為前探梁，長度應(yīng)當(dāng)超過3.5 m，選擇使用吊環(huán)進(jìn)行固定。在施工過程中，前探梁和迎頭之間的距離應(yīng)當(dāng)控制在0.3 m 范圍內(nèi)。此外，在施工之前，應(yīng)當(dāng)按照要求進(jìn)行敲幫問頂施工，對于周圍的碎石也應(yīng)當(dāng)及時(shí)做到清理，清理完成之后再進(jìn)行前梁的移動(dòng)。

3 結(jié)語

通過將各類掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用到掘進(jìn)支護(hù)中，較好地提升了掘進(jìn)支護(hù)效果，因此，煤礦在新時(shí)期的發(fā)展過程中，應(yīng)當(dāng)加大新技術(shù)新工藝在煤礦掘進(jìn)支護(hù)中的應(yīng)用力度，深入剖析當(dāng)前掘進(jìn)支護(hù)存在的難點(diǎn)和不足，穩(wěn)步更新煤礦掘進(jìn)支護(hù)方式，更好地提升掘進(jìn)支護(hù)的整體效果，推動(dòng)煤礦生產(chǎn)更高質(zhì)量發(fā)展。