綜放工作面超前支護(hù)優(yōu)化研究

趙延湖

摘要：隨著社會(huì)前進(jìn)步伐的不斷加快，在礦業(yè)方面的支護(hù)方式也得以升級(jí)與改進(jìn)。新技術(shù)的引進(jìn)，使傳統(tǒng)技術(shù)面臨著被改進(jìn)或者被淘汰掉，文章通過(guò)對(duì)礦業(yè)的巷道礦壓觀(guān)測(cè)，提出改進(jìn)建議，使其適應(yīng)在地質(zhì)條件較差地段的巷道超前支護(hù)。

關(guān)鍵詞：綜放工作面；超前支護(hù)；實(shí)體側(cè)巷道；深部巷道

中圖分類(lèi)號(hào)：TD355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）28-0041-02

在礦業(yè)中，單體柱的大棚支護(hù)是傳統(tǒng)超前支護(hù)所采用的主要形式，經(jīng)過(guò)了多年的實(shí)踐應(yīng)用，雖已熟練掌握了其主要的支護(hù)技術(shù)要領(lǐng)，但存在的繁雜步驟與人力資源的消耗卻暴露了傳統(tǒng)單體柱大板棚的超前支護(hù)的弊端。本文主要通過(guò)對(duì)礦業(yè)的巷道礦壓觀(guān)測(cè)，提出改進(jìn)建議，優(yōu)化綜放工作面超前支護(hù)的技藝，使其可以得到更好的發(fā)展。

1 有關(guān)綜放工作面超前支護(hù)的理論概述

1.1 超前支護(hù)系統(tǒng)的含義

超前支護(hù)是用來(lái)為隧道工程在開(kāi)挖工作面的穩(wěn)定做保障的，并且是采取超前于掌子面開(kāi)挖的副手。兩列兩節(jié)式樣的超前支架和錨固支架是超前支護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，并且是由二者構(gòu)成的。它要求其工作阻力要大于等于支護(hù)面積與支護(hù)強(qiáng)度的乘積。

1.2 超前支護(hù)的主要形式

第一種是被用作錨固定前方的圍巖的超前管棚，它最擅長(zhǎng)于應(yīng)用在比較艱險(xiǎn)的地段并與鋼架合理搭配使用，其中，它的超前管棚所選擇使用的是半徑在35到90毫米之間，壁厚在4到8毫米之間的無(wú)縫隙鋼管。

第二種則是超前小鋼管，或者是超前錨桿。它的長(zhǎng)度一般是3到5米，與鋼架施工工作搭配使用，是被用來(lái)為錨固前方的圍巖起到一定作用的形式。

第三種形式則是堵截水和注漿加固圍巖的方式。超前小導(dǎo)管的注漿是要求我們沿著其外部輪廓線(xiàn)，以特定的角度在對(duì)管壁進(jìn)行開(kāi)挖。與此同時(shí)，用壓力的作用向管內(nèi)注入帶有凝膠作用的漿水，使其在數(shù)時(shí)之后起到對(duì)圍巖的加固作用。超前深孔注漿的終極目標(biāo)是為了對(duì)水源進(jìn)行封堵，并且對(duì)地層進(jìn)行加固作用。

這種形式運(yùn)行的原理即是：通過(guò)漿液的壓力把原本破壞了的圍巖裂縫用漿水進(jìn)行修護(hù)補(bǔ)充，再根據(jù)壓密的作用，使其完成終極的加固與防水的目的。

1.3 綜放工作面的含義

綜合機(jī)械化放頂煤回采工作面正是綜放工作面的全稱(chēng)，通常是指在普通綜采工作面有足夠煤厚的基礎(chǔ)上，再于液壓支架的后面，通過(guò)架設(shè)一部大功率的刮板輸送機(jī)，使得前面采煤機(jī)切割不到的煤放下來(lái)而被搬運(yùn)走，即為綜放工作面的含義。

2 綜放工作面超前支護(hù)在煤礦深部巷道的應(yīng)用情況

隨著社會(huì)與科技的發(fā)展，我國(guó)在開(kāi)采礦區(qū)方面的成就也日益凸顯出來(lái)。我國(guó)在煤礦開(kāi)采業(yè)中，很多煤礦的開(kāi)采深度超過(guò)700米，將地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性與高難度的開(kāi)采形式集中起來(lái)，使得圍巖很容易產(chǎn)生形變，引發(fā)礦井災(zāi)害的事故率相對(duì)來(lái)說(shuō)較高。這就說(shuō)明它是一個(gè)地段極其艱險(xiǎn)的礦區(qū)，并且在超前支護(hù)方面，對(duì)巷道的支護(hù)措施履步維艱。由于時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)的鉸梁?jiǎn)误w支護(hù)的形式，早就已經(jīng)作用減退，不能適應(yīng)新情況的應(yīng)用，更不能用來(lái)解決礦井沖擊所導(dǎo)致的礦壓巷道支護(hù)的難

題了。

2.1 對(duì)深部巷道進(jìn)行超前支護(hù)系統(tǒng)的井下試驗(yàn)情況

在深部巷道的井下試驗(yàn)動(dòng)工之前，需要做好前期的準(zhǔn)備工作，比如在試驗(yàn)進(jìn)行的內(nèi)容觀(guān)測(cè)的明確上，在觀(guān)測(cè)地點(diǎn)的選擇上，以及對(duì)超前支架的運(yùn)用壓力觀(guān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性上等。

對(duì)試驗(yàn)中需要觀(guān)測(cè)的內(nèi)容進(jìn)行明確的規(guī)定。主要通過(guò)儀器對(duì)圍巖形變情況的觀(guān)察與測(cè)量，其中主要是針對(duì)對(duì)頂板與底板和兩幫的移近量的觀(guān)測(cè)，以及對(duì)支護(hù)阻力在超前支架中的測(cè)量結(jié)果。

在觀(guān)測(cè)地點(diǎn)的選擇上，本次試驗(yàn)將距離切眼250米到460米的位置，進(jìn)行圍巖形變觀(guān)測(cè)地點(diǎn)的設(shè)置，并布置測(cè)試點(diǎn)總數(shù)為六組，且組與組之間的間隔是50米每組，繼而根據(jù)特定的情況用工程線(xiàn)、測(cè)槍、鋼卷尺等工具加以輔助。

對(duì)壓力在超前支架的觀(guān)察與測(cè)量是本次試點(diǎn)的“重頭戲”。在對(duì)其布置試點(diǎn)方面要求超前支架要每一列都按照工作面的走向來(lái)完成布置所需要的固定數(shù)量的測(cè)線(xiàn)條數(shù)，初步擬為六條，并在其中完成三個(gè)測(cè)試點(diǎn)的設(shè)置。然后，附之以電子原圖對(duì)發(fā)生變化數(shù)據(jù)與支架阻力有關(guān)的部分進(jìn)行詳細(xì)具體記錄工作。

2.2 試驗(yàn)效果展示

對(duì)已經(jīng)選好的試點(diǎn)中工作面的每個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行觀(guān)測(cè)、記錄，直至結(jié)束。通過(guò)實(shí)際的對(duì)比觀(guān)察，傳統(tǒng)的單體超前支護(hù)巷道比超前支架的支護(hù)巷道所產(chǎn)生的效果明顯不同，單體超前支護(hù)巷道的形變效果要更突出一些。

而根據(jù)試驗(yàn)在觀(guān)測(cè)超前支架工作阻力方面所顯示的記錄結(jié)果表明，前三號(hào)的測(cè)試點(diǎn)的平均工作阻力值都占有相當(dāng)高的比例份額。表明其在推進(jìn)支護(hù)效果方面的作用是不容小覷的，它自身所具備的高強(qiáng)度支護(hù)和支撐能力強(qiáng)的特征，為巷道圍巖減小形變效果的產(chǎn)生提供了有利的基礎(chǔ)條件支撐。

經(jīng)過(guò)半年科學(xué)精準(zhǔn)的記錄試驗(yàn)所產(chǎn)生的結(jié)果和預(yù)計(jì)中存在的難題，使得在綜放工作面超前支護(hù)系統(tǒng)中的主要數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)合理性與真實(shí)性方面得以證實(shí)。在支護(hù)艱險(xiǎn)地質(zhì)條件下，應(yīng)該采納運(yùn)用60米的超前支護(hù)形式，來(lái)減輕形變嚴(yán)重與對(duì)頂?shù)装鍓毫Υ蟮默F(xiàn)象，達(dá)到行之

有效。

3 對(duì)綜放工作面超前支護(hù)的優(yōu)化效益情況

3.1 對(duì)綜放工作面的原支護(hù)技術(shù)的形式

設(shè)置一種柱距與棚距相等的大板在軌道巷超前棚架處，并且其距離都為1米。同時(shí)，還設(shè)有π型鋼制的復(fù)合棚。其中，還有4.8米的大板與巷道相垂直設(shè)置。但其中有兩排π型的鋼抬棚于平行巷道的兩頭，并于交叉點(diǎn)的位置進(jìn)行單體支護(hù)作用，這個(gè)交叉點(diǎn)即是：π型鋼板與大板的交叉重合部分。

3.2 對(duì)綜放工作面的超前支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化

設(shè)置兩大排的π型鋼制棚于巷道的里幫與外幫處，并且要距離此巷道幫400毫米處。單體柱的柱距也是1米，但是其超前支護(hù)的長(zhǎng)度卻不能在40米之內(nèi)，并將單體柱設(shè)置在π型鋼制復(fù)合棚與雙鋼筋托梁的重復(fù)交叉點(diǎn)上。其排尾架的前梁頭設(shè)置在9到13米的距離之內(nèi)，這樣一來(lái)，就能夠更容易對(duì)巷道應(yīng)力所增多的閾值施以綜放工作面的超前支護(hù)措施。

3.3 綜放工作面超前支護(hù)的效益情況

由于科學(xué)技術(shù)的革新，綜放工作面的超前支護(hù)亦帶來(lái)了許多的收益，其中安全效益與經(jīng)濟(jì)效益更為顯著。在施工的過(guò)程中，由于大板與π型鋼復(fù)合抬棚用于架設(shè)的環(huán)節(jié)過(guò)于復(fù)雜，其板又十分厚重，需要多個(gè)人共同協(xié)作才能完成運(yùn)送過(guò)程，其安全隱患實(shí)在堪憂(yōu)。再者，由于井下潮濕的特殊情況，限制于大板的鋼材質(zhì)，使得在運(yùn)送過(guò)程中，也難控工人摔跤的情況。

當(dāng)對(duì)綜放工作面的超前支護(hù)優(yōu)化之后，將在π型鋼抬棚上直接動(dòng)工，減少了許多繁瑣的工作程序的困擾，使其操作起來(lái)更靈活，更便利，現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行更加得心應(yīng)手。在優(yōu)化之后，通過(guò)其排尾架的架設(shè)不需要大板的冗余工序，而實(shí)現(xiàn)了從根本上消除單腿棚所帶來(lái)的

弊端。

優(yōu)化之后的超前支護(hù)系統(tǒng)，很大程度上節(jié)約了人力的投入，并且只需要利用個(gè)別的停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，就能夠完成一個(gè)超前棚的搭設(shè)，期間不需要?jiǎng)e的投入。其改良優(yōu)化之后，減少并取消大板的使用數(shù)額，使得必須的成本費(fèi)用降至最低。同時(shí)，它的受益群體還產(chǎn)生在加工運(yùn)輸環(huán)節(jié)，使得井下運(yùn)輸工作的問(wèn)題得以有效解決，提高了工作效率的總額，并在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了最大的經(jīng)濟(jì)

效益。

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)綜放工作面超前支護(hù)的優(yōu)化研究中，不難發(fā)現(xiàn)新的科技手段總是在不斷前行著，其給人類(lèi)的生活與發(fā)展領(lǐng)域的貢獻(xiàn)也是顯著的，但是對(duì)于礦業(yè)工作者來(lái)說(shuō)，安全是尤為重要的前提。因此，對(duì)于一些礦壓顯示不清的巷道，需要采用對(duì)綜放工作面超前的支護(hù)優(yōu)化方式，從而推動(dòng)礦業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

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