回采巷道快速掘進技術研究與應用

文/楊宗義 符大利

回采巷道快速掘進技術研究與應用

文/楊宗義 符大利

掘進工作面臨時支護的安全問題是長期困擾煤炭生產的技術難題，由于巷道掘進后頂板不能及時得到有效的支護，經常會造成頂板掉矸傷人事故。

在黃陵一號煤礦井下試驗的是ZJC2×800/21/30型交錯式掘進超前支護裝置。為了能夠更好地運用好此套設備，黃陵一號煤礦生產部、機電部組織全體工程技術人員對超前支架使用進行跟班，現場協助區隊處理碰到的問題，并針對超前支架廠家的設計缺陷及結合黃陵一號煤礦現場使用條件進行了技術改造，最終滿足現場使用效果。

一、超前支護裝置介紹及使用過程

1.超前支護裝置的適用條件

（1）試用巷道掘高范圍為2.6～3.3m（標高2.7m），寬度范圍為4.4～4.6m。

（2）作用于裝置上的頂板壓力不能超過1760KN。

（3）適用巷道走向傾角不大于10°，異形巷道頂板傾角大于5°。

2.超前支護裝置的組成

ZJC2×800/21/30型交錯式掘進超前支護裝置主要由金屬結構和液壓元件系統組成。金屬結構有：橫梁、順梁、前梁等。液壓元件主要有：立柱、各種千斤頂、液壓控制元件（單向閥、安全閥）、液壓輔助元件（膠管、彎頭、三通等）等。

超前支護裝置的總體布置圖

3.使用過程

該裝置外形尺寸符合井下掘進順槽的尺寸，外側寬度4.1m，內側寬度3.76m，最低支撐高度2.3m，最高支撐高度3.5m；該裝置由立柱、千斤頂、前梁、順梁、橫梁等組成，由液壓系統控制能實現自移行走和各種動作。在此裝置下，能夠保證掘進工作面的作業人員和掘進機始終處于安全狀態，并實現了掘進—臨時超期支護—永久支護的銜接過渡。

每循環過后，清煤工先清理立柱周圍的浮煤，待浮煤清凈后，泵站工開啟泵站，待壓力達到規定值后，在跟班隊長統一指揮下，由移架工控制操作閥進行：降架、升1、3#立柱、前移、降1、3#立柱、升架接頂、降架、升2、4#立柱、前移、降2、4#立柱、升架接頂，當支架距迎頭1米處時停止移架。在移架過程中，其中一組始終處于接頂狀態，更好地保持了頂板的穩定性。

二、超前支護裝置的使用效果

1.提高循環進度

使用該超前支護裝置后，回采巷道每循環進度為5m，錨索梁距工作面最大距離不能超過25m，幫錨、幫網緊跟支架后，在滿足上述支護要求、設備、系統安全可靠的前提下，每班進尺能達到10m，日進尺達20m。

2.提高月度進尺

使用該裝置后，可加快回采巷道掘進進度、提高掘進工作面單進水平，對于緩解黃陵一號煤礦采掘接續緊張的被動局面具有重要意義。

3.增加了安全性

該裝置整體為框架式結構，總長約7.26m左右，可以保證掘進機機身、司機完全掩護在該裝置下且不受破碎頂板的威脅；錨桿等永久性支護作業時，作業人員始終處于超前支護頂梁下方，作業空間大且安全程度高；移架步距大，為整體排式，強度好，性能可靠，可及時支護因片幫暴露的頂板或掘進機掘進后新暴露處頂板。立柱初撐力為11.7t，可以緩解頂板的下沉，對頂板管理有利。

4.改進鉆場的施工工藝

使用該裝置前，區隊單班可實現：順槽掘進 4m（一循環），并在迎頭施工一個鉆場，原鉆場斷面為寬×深=5m×4m，受限于鉆場斷面，原鉆場只能采用炮掘施工。施工一個原鉆場，消耗支護材料：30套頂錨桿、26套幫錨桿、兩套錨索梁（梁長4.6m，一梁4索）。

使用該裝置后，區隊單班可實現：順槽掘進5m（一循環），并在裝置后方，機掘施工一個鉆場，新鉆場斷面為寬×深=5.5m×4m。新施工的鉆場共消耗20套頂錨桿、33套幫錨桿（為了更好起到護幫作用，幫錨桿由原先的“2—1”布置改為目前的“3—3”布置）、兩套錨索梁（梁長4.2m，一梁3索，梁長2m，一梁2索）、1根單錨索。

使用前與使用后對比：減少了支護材料的消耗，減少了火工品的使用及火工品對人身安全的影響，降低了工人的勞動強度。

5.循環利用，節約成本

該套超前支護裝置可以在一個掘進工作面完成之后，而繼續利用到下個掘進頭，可以循環使用，大大節約了臨時支護成本。

三、超前支護裝置使用過程中存在的問題及改進方法

1.對巷道尺寸的要求

該裝置寬4.1m，橫梁、順梁、前梁等金屬結構件在支架的上方，因此出現了“頭重腳輕”的現象，而原設計309進風順槽寬度為4.4m，于是在移架過程中出現了支架傾向一幫并且容易破壞主幫玻璃鋼錨桿和塑鋼網。為此及時調整了309進風順槽寬度，調整后為4.6m，但同時也增大了巷道的斷面積。

2.移架支護改進

移架過程中，因“頭重腳輕”容易造成支架傾斜，所以只能保證每個循環內錨桿成排成線，無法做到所有的錨桿成排成線。

設計頂錨桿“6—6”布置，因支架原因，每循環過后每排只能支設5根錨桿，只能靠人員在移架過后及時補打錨桿。此外，因支架原因，吊掛錨桿也無法及時支設，影響了電纜的吊掛。

3.受設備的影響

該裝置能夠實現自移行走和各種動作，全部由液壓系統的控制。液壓系統所使用的乳化液，對濃度要求較高，所以每班必須做好班組檢查工作，檢查乳化泵站運行情況、油脂狀況、管路銜接狀況，并做好設備的保養工作。

4.對班組人員編制的影響

受裝置的影響，綜掘機的活動范圍受到了限制，使得綜掘機不能拾取支架立柱附近的浮煤，致使順槽兩幫浮煤堆積較多，這就要求移架后必須安排專人清理浮煤，與使用前比，平均每班需增加人員2名。

5.對操作人員的要求

移架工的操作水平高低，嚴重影響了當班的進尺情況，所以生產班必須配備操作技術熟練的移架工。

四、總結

由ZJC2×800/21/30型交錯式掘進超前支護裝置設計合理、操作簡單、支護強度高，提高黃陵一號煤礦機械化支護作業程度及掘進效率，緩解該礦采掘接續緊張的被動局面，降低了作業人員勞動強度，給作業人員的安全作業提供了有力保障。

（作者單位：陜西陜煤黃陵礦業集團公司）

（責任編輯：李元）