掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)技術(shù)

掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)技術(shù)1掘進(jìn)工作面臨時(shí)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)工作而冒頂，因此在實(shí)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(shí)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(shí)支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)”。臨時(shí)支護(hù)是相對(duì)于永久支護(hù)來(lái)而言，它的作用是暫時(shí)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(duì)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(shí)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(shí)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。我國(guó)煤礦掘進(jìn)工作面的支護(hù)形式一般分為臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)，國(guó)內(nèi)大多數(shù)礦井掘進(jìn)工作面均采用臨時(shí)支護(hù)，目前掘進(jìn)工作面常用的臨時(shí)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(shí)支護(hù)裝置和掘錨機(jī)組配套的臨時(shí)護(hù)頂裝置。這幾種臨時(shí)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(shí)支護(hù)的速度，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決臨時(shí)支護(hù)中存在的問題極為重要。2掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用2.1前探梁架棚前探梁架棚臨時(shí)支護(hù)，見圖1所示，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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，鋼爺上鋪設(shè)木板，從而防止迎頭空頂區(qū)頂板掉落傷人。前探梁臨時(shí)支護(hù)中存在下列問題：①承載力小，控頂距不能超過2m，不能滿足一擁多銷的要求；②支護(hù)面積小，不能對(duì)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(shí)，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。2.2支柱加托梁式臨時(shí)支護(hù)裝置支柱加托梁式臨時(shí)支護(hù)，見圖2所示，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(gè)操作步驟。支柱加托梁臨時(shí)支護(hù)，支撐力比前探梁臨時(shí)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(dòng)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，造成輔助作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法滿足礦井生產(chǎn)的需要。2.3懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時(shí)支護(hù)裝置結(jié)合懸臂式掘進(jìn)機(jī)自身的工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，我國(guó)許多廠家研制的懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時(shí)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，見圖3所示，利用俄割部的升降和臨時(shí)支護(hù)裝置的伸展實(shí)現(xiàn)臨時(shí)支護(hù)；另一種是在拋進(jìn)機(jī)機(jī)身上部，見圖4所示，利用軌道將臨時(shí)支護(hù)裝置移至迎頭，完成臨時(shí)支護(hù)。這兩種臨時(shí)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，提高巷道護(hù)強(qiáng)度、作業(yè)安全性，減輕工人勞動(dòng)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。2.3.1懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時(shí)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(duì)掘進(jìn)司機(jī)的截割視線有一定的影響；②機(jī)載臨時(shí)支護(hù)的支護(hù)面積及有效支護(hù)空間小，且對(duì)巷道的斷面形狀有局限性，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)支護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)力源，臨時(shí)支護(hù)工作時(shí)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(shí)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。2.3.2山西天地煤機(jī)裝備有限公司在EBZ120掘進(jìn)機(jī)截割部上機(jī)載了臨時(shí)支護(hù)裝置，主要適用于煤及半煤巖巷的支護(hù)。①主要技術(shù)參數(shù)：巷道斷而形狀矩形或拱形適應(yīng)巷道斷而（m）≥3.4×2.9支架初撐力（k）20支護(hù)面積（m92×2支護(hù)高度（m）2.9～3.8②使用效果：2008年4月在蒲白礦務(wù)局自水煤礦掘進(jìn)二區(qū)進(jìn)行了井下工業(yè)性試驗(yàn)。巷道寬度3.6m，高度3.lm，支護(hù)形式為錨網(wǎng)支護(hù)，設(shè)計(jì)斷面10.3m2。在試驗(yàn)期內(nèi)，各元部件運(yùn)行良好，沒有發(fā)生故障：整機(jī)工作正常，運(yùn)行良好，動(dòng)作到位，支護(hù)高度和寬度均達(dá)設(shè)計(jì)要求；支護(hù)時(shí)間由原來(lái)20~30分鐘節(jié)約到5~8分鐘，同時(shí)支護(hù)強(qiáng)度、安全性能也進(jìn)一步提高。2.4掘錨機(jī)組臨時(shí)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)的體化設(shè)備，見圖5所示，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(lái)，裝置包括四臺(tái)頂板錨桿鉆機(jī)和兩臺(tái)側(cè)幫錨桿鉆機(jī)及其配套的臨時(shí)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(shí)間。掘錨機(jī)雖然實(shí)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(duì)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不利于實(shí)現(xiàn)快速支護(hù)。3掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研制出與掘進(jìn)機(jī)相互集成的機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)裝置，改變傳統(tǒng)的掘進(jìn)和支護(hù)工藝方式。對(duì)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高臨時(shí)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)