掘进巷道破碎顶板安全支护装置应用

掘进巷道破碎顶板安全支护装置应用

白雄彪

神木能源集团石窑店矿业有限公司 陕西 神木 719316

摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，综合国力显著加强，针对总回风巷掘进期间过断层应力区时顶板破碎严重、顶板空顶面积大、导致巷道永久支护施工时难度大、危险系数高等技术难题，大同煤矿集团同安煤业有限责任公司安监站通过技术研究，对应力区巷道掘进期间采用了一套滑移丝杠式超前支护装置。通过实际应用效果来看，该装置具有安装简单、支护效果好等优点，取得了显著应用成效。

关键词：掘进巷道；安全掘进；应力区；超前支护；丝杠式；应用分析

引言

中国目前中大型矿井掘进巷道主要采用锚（索）杆进行顶板支护，该支护主要起到悬吊、组合梁、组合拱等作用。但当巷道遭遇断层构造时，巷道顶板连续稳定性遭到破坏，顶板承载能力降低，巷道顶板形成围岩松动圈。当锚（索）杆锚固端位于松动圈范围内时，支护体锚固效果差，很容易出现锚固失效现象，不利于巷道安全掘进。所以巷道过断层期间必须根据实际生产情况，采取合理有效的支护措施。

1巷道的最佳掘进时间

在开展巷道掘进工作的时候，需要选择合理的掘进时间，在进行一次掘全高推进的时候，可以划分为两个时期，顶板运动的发展涉及到了显著运动时期以及稳定时期，这两个时期具备不同的形态。在显著运动时期，岩层的支撑力持续变化，比较多的煤层会受到支撑压力的影响，要是没有采取保护措施就会出现煤层变形的情况，进而产生安全事故。在这个时期，煤层采场老顶垮落后，运动处于相对稳定的状态，在这个时期支撑压力可以实现重新分布，确保各个层次的压力能够得到保障。开展巷道掘进可以有效地保障维护效果，在煤层开展垮落后，于顶板运动时期开展巷道的掘进属于最佳时间，能够避免产生顶板事故隐患的情况，施工安全问题能够得到解决，在进行施工的时候，需要增强对施工时间的控制，确保在各个时期都能够开展一定程度的掘进，确保在施工过程中有着良好的支护效果，防止影响附近的岩层。这种措施能够显著减少施工成本，但在支护进行支护工作的时候整体难度会持续提升，不过通过分析可以看出，这种措施可以显著减少维修量，采煤效率会显著提升。

2掘进巷道破碎顶板安全支护装置应用

2.1顶板破碎支护工艺

①临时支护及构造假顶。由于巷道顶板异常破碎而且煤岩体自稳能力差，随着巷道的掘进，顶板及两帮的煤矸倾漏下来，为保证巷道的安全快速掘进，防止顶板冒顶事故的发生，必须要采取相应的支护和构造人工假顶。具体方法是：先在巷道迎头向上25°左右对顶板打眼，深度打入1.4m左右，然后将管缝锚杆打入迎头破碎顶板中，管缝锚杆在架棚上方呈均匀分散布置。形成向前的一个超前支护区域（人工假顶），再在超前支护区域上方填好木料。②缩小棚距减少空顶面积。调整支护形式，加强支护强度，将棚距由原来的600mm缩小为500mm，从而缩短空顶距，减小整体的空顶面积，在一定程度上控制住不稳定的顶板。③打点柱、卡铁道加强架棚整体性与支护强度。在顶板破碎地带的架棚支护下，用大板或者液压支柱加打点柱，点柱要打牢打实，并用铅丝连好，可以加大架棚支护的强度，然后用3m长铁道将破碎地带内的架棚全部连在一起，并用斜卡缆将铁道和架棚锁住，从而将架棚的整体性提高，加强了整体的支护强度。

2.2丝杠式超前支护工作原理

1）巷道掘进前首先将9个吊环安装距工作面迎头前三排锚杆外露段，同一排锚杆安装三个吊环，吊环安装间距为2.0m，吊环安装时将吊环丝孔与顶板锚杆外露段拧紧。2）三排吊环安装后巷道开始掘进，掘进后及时将三根承载梁穿插在同一排吊环下方，然后对每一根承载梁上安装四个丝杠，安装丝杠保证丝杠与承载梁运转灵活。3）丝杠安装后将四根前探支护梁依次安装丝杠上方，然后逐渐拧动丝杠上升，并抬起前探梁直至与顶板接触严实，从而达到前探梁对空顶区超前支护作用；当巷道第一茬掘进并支护完成后，在掘进第二茬时只需将前探梁前移即可。

2.3可移动液压双顶梁支护装置

a)劳动作业强度小。与传统工字钢棚相比，可移动U29型液压双顶梁支护装置安装工序简单，安全施工安全系数高，仅需2人即可安装，安装速度快，劳动作业强度低。b)支护强度高。该支护装置主要通过液压作用对破碎不稳定顶板进行支护，支护作用力大，支护强度高，可有效防止顶板离层现象。而且当顶板来压显现时，液压伸缩腿可适当下降，适应大变形顶板，有效防止了顶梁受压变形现象，同时该支护装置为双顶梁，解决了传统工字钢棚支护时顶梁对顶板的切顶破坏作用问题，达到了预期支护效果。c)支护成本费用低。与传统工字钢棚相比，双顶梁支护装置支护间距大，支护数量少，而且该装置不易变形，可进行回收，大大减少了支护成本费用。d)实用性强。该支护装置不仅可用于采掘工作面，还可用于隧道、桥梁等施工领域，实用性强，应用面广。e)该支护装置在实际应用中还存在一些不足，主要表现在以下几方面：(a)由于该装置以液压系统作为动力，在井下复杂条件下，液压系统损坏严重，需定期进行维护；(b)当巷道受力顶板不平，顶板出现跨距时，同一架装置2根伸缩腿出现受力不均现象，很容易造成伸缩腿损坏。

2.4破碎顶板煤巷架棚支护施工

破碎顶板煤巷棚架支护施工包括三个时期，其中各个时期都需要按照操作规程来开展施工，要是存在隐患的情况，需要仔细地记录，选择合理的措施来进行应对。在这个时期需要按照围岩的性质以及掘进工艺来选择合理的支护防范措施，可以有效地保障整体破碎顶板煤巷架棚支护的安全。要是产生隐形的围岩，就需要减小空顶的距离，这个时期需要选择临时支护以及锚杆支护的措施来保障整体的安全。针对顶板破碎或者是煤壁较软的部分，需要参考其他地质条件在正常的掘进情况下，选择震动炮方法来借助掘进机来开展掘进工作，这种方法可以使掘进变得更加有效。要是产生危险，就需要及时地采取措施进行应对，保障顶板的安全性。在开展炮掘工作的时候，需要确保整体的岩石都进行振动，需要控制好装药量和放炮的顺序，掌握附近的岩石情况，借助破碎来开展注浆加固。不仅如此，也可以参考围岩的条件来选择超前支护以及前探梁支护等方法，来保障支护的效果。

2.5丝杠式超前支护优缺点

1）支护工艺简单。丝杠式超前支护结构相对简单，受巷道掘进工艺、施工工序影响小，支护工艺简单，便于操作维护，故障率低，成本费用低。2）支护效果好。与机载前探梁超前支护相比，该支护装置轻便，而且该支护装置可用于最大空顶距大3.0m巷道中，支护效果好，支护强度高，解决了不稳定、破碎顶板空顶面积大，永久支护时危险系数高等技术难题。3）实用性强。该支护装置可根据巷道断面大小适当调整前探梁、承载梁数量及长度，该支护装置不仅可用于掘进巷道，还可应用于复杂地质条件采掘工作面、大断面硐室中，甚至可应用于隧道、桥梁等工程领域中，实用性强。

结语

总的来说，为了保障掘进工作的全面性和安全性，需要在进行破碎顶板煤巷掘进工作的时候，选择合理的支护方法，参考现阶段的地质情况以及自然条件，研究破碎顶板以及煤壁较软的实际情况，选择锚杆以及锚索支护的措施，如此可以更好地保障施工安全，减小顶板事故产生概率，更好地实现安全生产目标。

参考文献

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