浅析煤矿工作面超前临时支护

浅析煤矿工作面超前临时支护

作者：孟凡春

来源：《科学与财富》2019年第15期

摘 要：目前现代化矿井存在掘、支时间比例失调的矛盾，临时支护劳动强度大，效率低，支护速度影响掘进速度，随着经济的发展，煤炭资源需求量越来越多。在煤矿生产中巷道掘进是很重要的环节，“采掘并重，掘进先行”， 近年以来，随着能源结构与增长方式调整，煤炭产能严重过剩，煤炭经济运行形势日趋严峻，采掘失调、煤巷掘进速度偏低的突出问题愈加严重，矿井开采准备周期长，时间和经济成本高。为实现煤炭企业安全高效生产和低成本运行，所以本文分析了掘进工作面临时支护技术的发展与应用以及存在的问题，提出今后掘进工作面临时支护技术的发展方向。 关键词：超前临时支护；问题；发展 1.引言

在巷道掘进过程中，为避免空顶距作业引起顶板发生沉降离层和变形，引发事故，在永久支护前，采用合理的临时支护尤为重要。煤矿煤系地层中具有复杂地质条件的矿井分布十分广泛，具有复杂地质条件的矿井遍布各主要产煤区，随着开采深度的增加，复杂地质条件煤矿的数量和分布范围将会继续扩大，复杂地质条件巷道围岩稳定性差、围岩变形和破坏强烈，造成临时支护量大，严重影响了巷道支护速度，造成巷道掘进进尺低下，满足不了综掘快速推进的要求，造成掘进与支护时间严重失调。 据统计，我国煤巷、半煤煤巷、煤巷的掘进量超过15000km/a，掘进速度和支护质量的要求越来越高，大多数煤矿存在采掘比例失调问题，新工艺、新技术、新装备不断涌现。 2.掘进工作面临时支护技术现状

在巷道掘进施工中造成冒顶伤亡事故的主要原因是空顶下作业，有资料显示，煤矿安全事故中大约有四成是冒顶事故，而总冒顶事故的两成是掘进工作面冒顶，因此在实际的巷道掘进施工中，为了保证施工人员的生命安全，为人员建立安全的施工环境，应在进行永久支护前使用临时支护。

《煤矿安全规程》第36条规定“掘进工作面永久支护之间，必须使用临时支护，严禁空顶作业”。临时支护是相对于永久支护来而言，它的作用是暂时的，其支护强度和支护面积都不及永久支护，是在永久支护前对顶板加以防护，防止顶板事故发生，给空顶作业人员以安全保护。由于巷道掘进后顶板裸露，若未能有效及时支护，很可能发生顶板冒落，造成人员伤亡，因此掘进工作面临时支护的安全问题一直是困扰掘进工作面快速生产的技术难题。

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现阶段煤矿掘进工作面的支护形式一般分为临时支护和永久支护，大多数矿井掘进工作面均采用临时支护，目前掘进工作面常用的临时支护形式有前探梁架棚、支柱加横梁、悬臂式掘进机机载临时支护装置和掘锚机组配套的临时护顶装置。这几种临时支护方式虽然一定程度上减轻了掘进工作面迎头支护的压力，改善了工作面支护状况，但仍存在很多不完善的地方。随着掘进技术和锚杆支护技术的迅速发展和应用，提高临时支护的速度，降低工人的劳动强度，解决临时支护中存在的问题极为重要。 3掘进工作面临时支护技术的应用 3.1前探梁架棚

前探梁架棚临时支护，其结构简单，由吊梁卡、吊环、前探梁钢管、木板等组成。是利用固定在迎头支护锚杆上的吊环的悬吊和迎头岩壁预留孔的支撑将前探梁钢管沿顶悬起，钢管上铺设木板，从而防止迎头空顶区顶板掉落伤人。

前探梁临时支护中存在下列问题：①承载力小，控顶距不能超过2m，不能满足一掘多锚的要求；②支护面积小，不能对空顶区进行全面支护，如遇到顶板破碎的情况，使用效果较差；③铺网作业时，进行前探梁前移操作，操作人员进入空顶区，在顶板不稳定的地质条件工况，易造成冒顶，安全性差。 3.2支柱加托梁式临时支护装置

支柱加托梁式临时支护，常采用单体液压支柱上铺设方木以增大护顶面积，防止意外发生。包括立柱、升柱、卸压回柱等几个操作步骤。

支柱加托梁临时支护，支撑力比前探梁臨时支护有所提高，但支护面积小，立柱、升柱、卸压回柱的操作过程复杂，支柱需要人工频繁移动，工人劳动强度较大，造成辅助作业时间长，无法满足矿井生产的需要。 3.3 悬臂式掘进机机载临时支护装置

结合悬臂式掘进机自身的工作特点和结构，我国许多厂家研制的悬臂式掘进机机载临时支护系统与掘进机集成，常见有两种结构，一种布置在掘进机截割部上方，利用截割部的升降和临时支护装置的伸展实现临时支护；另一种是在掘进机机身上部，利用轨道将临时支护装置移至迎头，完成临时支护。这两种临时支护形式，可以满足部分断面形状巷道的快速掘进成巷支护要求，提高巷道支护强度、作业安全性，减轻工人劳动强度，巷道的支护速度、综掘巷道掘进机械化程度和掘进机的开机率也大幅提高。

悬臂式掘进机机载临时支护装置存在的主要问题：①影响掘进机的工作性能，布置在截割机构上，对掘进司机的截割视线有一定的影响；②机载临时支护的支护面积及有效支护空间小，且对巷道的断面形状有局限性，不能实现对掘进巷道的全断面支护；③利用掘进机液压泵

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站作为临时支护系统的动力源，临时支护工作时掘进机处于开机状态，掘进机的工作机构和临时支护的工作机构如果互锁机构不可靠，易误操作造成的人员伤害。 3.4掘锚机组临时支护装置

掘锚机组是适用于高产高效矿井煤巷高效掘进的一体化设备，是在连续采煤机和悬臂式掘进机的基础上发展的一种新型掘进机型。掘锚机组是将掘进与支护有机地组合起来，装置包括四台顶板锚杆钻机和两台侧帮锚杆钻机及其配套的临时护顶装置，掘进和支护工艺只需在同一设备上进行，减少了两者切换的时间。

掘锚机虽然实现了掘锚平行作业，由于掘锚组整体宽度较大，只能在较大断面巷道使用且只能掘进矩形断面巷道。对顶板和底板的要求较高，松软易破碎的顶板不适用。受设备配套和采掘技术等因素限制，在锚网、锚索联合支护条件下支护工艺复杂，铺网、施工锚索没有实现自动化，不利于实现快速支护。 3.5自移式迈步支架支护

自移式迈步支架虽然实现了液压系统自动移动前进，降低了人工劳动强度，实现了临时支护的机械自动化，也不影响巷道掘进的平行作业，在部分地质情况好的巷道取得了一定的效果，但是支架设计过于复杂，体型笨重庞大，巷道断面适应性不强。空间有限情况下自移不方便，有时成为影响掘进速度的重要障碍，对煤层起伏较大的巷道顶板适应性较差，发生局部冒落，支架移动困难。支架也没有设置护帮机构，对巷道两帮变形不能及时支护。这些都成为影响煤巷道快速掘进的潜在因素，一旦发生故障对掘进速度产生严重影响。 4.结语

综上所述，研制出与掘进机相互集成的机载式临时支护装置，改变传统的掘进和支护工艺方式。对减轻工人劳动强度，提高临时支护强度、安全性能，缩短掘进工作面作业循环中的支护作业时间有重要意义。 参考文献：

[1] 杨立彬.巷道快速掘进的影响因素及其技术措施[J].煤炭与化工，2016（11）：141～142+145.

[2] 张忠国.煤巷快速掘进系统的发展趋势与关键技术[J.煤炭科学技术，2016（1）：55～60. [3] 张德生，牛艳奇，孟峰.综采工作面超前支护技术现状及发展[J].矿山机械，2014（8）：1～5. 作者简介：

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孟凡春，1987年3月出生，男，2010年6月毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业，本科学历，工程师，现在黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司振兴煤矿从事设计工作。