掘進巷道防倒棚裝置的研制與應用

摘要：本文針對煤礦井下掘進架棚工作面常出現倒棚的現象，設計了一種新型的適用于平巷、上下山掘進架棚巷道使用的防倒棚裝置。簡要介紹了防倒棚裝置的組成、結構和加工方法，以及該裝置在掘進架棚巷道中的使用方法和應用改進。使用該裝置能夠提高掘進工效，降低材料消耗費用， 避免掘進巷道施工過程中頂板事故的發生。

關鍵詞：架棚巷道；防倒棚裝置；使用方法；使用效果

引言：永安煤業多數礦井開采的煤層大部分都是處于受斷層、褶曲等地質構造影響的區域，由于受地質構造影響，圍巖較軟且比較破碎，施工過程中大部分的巷道均需要采用架棚支護，支護工作量大。在現場掘進運巷施工過程中，每次放炮都極容易發生倒棚，一旦發生倒棚少則1～2棚、多則3～5棚，不但倒棚后造成二次掉頂、大大增加了工作量，降低了工人的勞動工效，而且倒棚后空頂面積增加，給安全生產帶來很大的隱患。

一、掘進架棚巷道防倒棚裝置的提出

作為生產礦井以前為了解決掘進架棚巷道的防倒棚問題，工人在施工過程中，習慣采用在棚梁頭與棚腿交接處的兩側各用一塊長度40公分的板皮或半圓木封口后再用10#鐵線綁住等方法固定。這樣操作造成材料消耗量大、且不利回收復用，結果造成材料浪費、巷道質量標準化外觀形象不美觀，掘進巷道施工過程中容易出現冒頂事故及安全事故，勞動工效低，影響勞動生產率的提高。

如果能探討出一種在安全技術上可行、經濟上合理的掘進巷道支架防倒技術，對提高勞動生產率、降低材料消耗、避免掘進巷道施工過程中的冒頂事故及安全事故，對提高企業及社會效益具有重大意義。

二、掘進架棚巷道防倒棚裝置的研制

（一）加工制做：（見圖1：設計圖、見圖2：實物圖）

選取8mm厚鋼板→標注裝置的外型尺寸（300×200mm）→按設計外型尺寸下料→按設計在各部件鉆φ16mm的螺孔→焊接→組裝。

（二）技術原理：

根據井下巷道支架均采用11#或9#礦工鋼加工，支架的材料、棚腿扎角比較統一、規范的特點，該裝置引用夾板工作原理，采用300×200×8mm的鋼板加工成倒“L”狀，每次放炮前，把該裝置分別對稱扣掛在迎頭剛支架的礦工鋼棚棚梁梁頭（一般在最迎頭五棚使用即可）、同時把棚腿封住，然后用φ16mm的螺桿鎖緊，使棚梁與棚腿連成一體，最后棚與棚之間通過小園木作連桿把迎頭支架形成統一的整體，加大支架的抗沖擊能力。

（三）技術創新：

該裝置主要創新點是體積小、重量輕、不易變形、操作簡單，而且可以移動循環復用，防倒棚效果好。

（四）現場使用：（見圖3：使用圖）

該裝置操作簡單，一個掘進迎頭配備10付，分別在最迎頭五棚棚梁梁頭進行安裝使用，拆裝只需工作面常用的板手即可完成，隨著巷道不斷往前掘進，工作面迎頭逐棚延伸，放炮時，將工作面最尾端的防倒棚裝置移至最迎頭棚安裝使用，確保配備的防倒棚裝置在迎頭段移動循環復用。

三、效果分析

礦井推廣應用掘進運巷防倒棚裝置技術后，重點解決了井下掘進過程容易倒棚的技術難題。一是掘進工效提高了15～20%，而且改善了作業環境，減輕了掘進工人的勞動強度；二是降低材料消耗75～90元/m，為降低礦井生產成本起到促進作用；三是掘進運巷防倒棚裝置技術取得實質性的突破，避免了掘進巷道施工過程中的冒頂事故及安全事故；四是保持掘進巷道支架不變形，提高了礦井安全生產標準化水平。

效果比較如下表：

四、掘進架棚巷道防倒棚裝置使用注意事項

（一）該裝置在使用過程中，由于不斷拆卸進行循環復用，導致螺桿螺紋磨損，影響使用效果，因此發現此類情況要及時更換螺桿。

（二）該裝置在使用過程中，裸露在外面的螺桿因井下作業不連續時，容易被潮濕的空氣氧化，造成難以拆卸，故使用時可多套一螺帽進行保護裸露的螺桿，保證裝置使用方便。

（三）當工作面遇到特別堅硬的巖層，掘進時所需火工耗明顯增加，爆破沖擊波對支架的作用力大大增強時，應對裝置鋼板在厚度選材上進一步考慮。

（四）該裝置主要作用是預防掘進運巷的倒棚難題，并不能改變運巷支架的架設質量，因此在現場作業時，要求作業人員必須規范架好支架。

五、結語

該裝置體積小、重量輕、不易變形，不但成本低、容易制作，而且操作簡單、防倒棚效果好。通過在公司范圍內推廣應用掘進運巷防倒棚裝置技術，重點解決了礦井井下掘進架棚巷道施工過程容易倒棚的技術難題，能有效預防因倒棚引起頂板二次垮落的傷人事故，為井下掘進架棚巷道安全生產起到重要作用。

作者簡介：吳伯樂，男，現任福建省永安煤業有限責任公司仙亭煤礦安全副礦長，采礦工程師。