新型前探梁臨時支護裝置的研制及應用

高寶安 高家旺 張 旺

（棗莊大興礦業(yè)有限責任公司，山東 棗莊 277319）

棗莊大興礦業(yè)有限責任公司礦井井田構(gòu)造復雜，井田內(nèi)斷層較發(fā)育。礦井2煤層具有弱沖擊傾向，3煤層及頂板具有弱沖擊性。隨著開采深度的不斷增加，巷道空頂壓力顯現(xiàn)越來越明顯，特別是與采煤工作面相鄰巷道。由于圍巖的整體穩(wěn)定性遭到了破壞，煤（巖）體變酥軟、破碎、強度降低，發(fā)生漏頂事故的幾率就高，因此對于可靠的臨時支護就顯得更加重要。

1 原有支護結(jié)構(gòu)及使用方法

1.1 原有支護結(jié)構(gòu)

該礦3216工作面采用錨網(wǎng)索帶支護，巷道凈寬3000mm，凈高2500mm。錨桿間排距800mm×1000mm，每排12棵，靠近底板兩幫的錨桿水平夾角不大于15°。錨索間排距1200mm×2000mm，每排2棵，自巷道中間向兩幫均勻布置，兩幫高度超過3.5m時必須在兩幫中間位置施工錨索，頂板采用五眼鋼帶，全斷面敷設(shè)雙網(wǎng)（高強度塑料網(wǎng)和Ф6.5mm鋼筋網(wǎng)），頂和幫的鋼網(wǎng)及塑料網(wǎng)之間壓茬連接不少于100mm，用14#鐵絲雙股連接，鐵絲頭要彎向幫里側(cè)。頂板永久支護：放炮前距迎頭不得超過500mm（超過500mm時必須使用前探梁作為臨時支護），放炮后不得超過1500mm，錨索距迎頭不得超過5000mm。錨桿使用配套標準螺母緊固（錨桿、墊板及螺母，擰緊力矩不小于120N·m），錨桿錨固力不小于50kN，錨索單根錨固力不小于169.6kN。

1.2 改造前前探梁結(jié)構(gòu)

前探梁臨時支護由鋼管、吊環(huán)、方木組成。鋼管使用Φ42mm無縫鋼管2根，長4.0m，管壁厚6.5mm，前探梁支護間距為800mm，采用4個吊環(huán)固定。吊環(huán)鏈距頂板200～250mm，吊環(huán)材料使用金屬錨桿餅和40T溜子鏈環(huán)制作，將溜子鏈環(huán)一頭焊接到錨桿餅一側(cè)，錨桿餅另一側(cè)焊一個掛鉤，吊環(huán)套在迎頭頂板前三排錨桿的外露絲上，再用M20的螺母緊固，調(diào)節(jié)鏈環(huán)將吊環(huán)平行，如圖1所示。

圖1 原前探梁支護平、剖面圖（單位：mm）

1.3 原有前探梁的安裝方法

放炮前將前探梁掛到迎頭第一排和第三排錨桿上，將前探梁穿進吊環(huán)內(nèi)，每根前探梁不少于2個吊環(huán)（如遇到頂板破碎，前探梁可用3個吊環(huán)，吊環(huán)掛到迎頭第二排錨桿上）。在前探梁上部，前、后橫向各穿進1塊長1800mm×寬120mm×厚100mm的方木，也可根據(jù)現(xiàn)場頂板破碎或空頂情況適時增加方木或枇子的接頂數(shù)量，但前探梁必須與頂板接實，再用木楔打緊，頂板的臨時支護就完成了。

2 新型前探梁臨時支護裝置設(shè)計

2.1 新型前探梁結(jié)構(gòu)

改造后的前探梁由鋼管、固定調(diào)節(jié)裝置及木枇組成。鋼管使用Φ42mm、長4m厚壁無縫鋼管制作，如圖2所示。

圖2 新型前探梁調(diào)節(jié)裝置（單位：mm）

2.2 新型前探梁的安裝

專用于吊掛前探梁的頂板支護錨桿外露絲長70～100mm，利用調(diào)節(jié)裝置自身M20螺母緊固在迎頭前三排支護錨桿的外露絲上，將4個調(diào)節(jié)裝置分別成直線跨在頂板錨桿的右側(cè)，將前探梁放在調(diào)節(jié)裝置的半圓弧形中，緊固下部M24梯形絲桿，將前探梁頂起并使其緊緊貼在頂板下托住頂板，形成主動支護。

放炮前，迎頭最小空頂距為500mm，前探梁掛到迎頭第一排和第三排錨桿上。放炮后，迎頭最大空頂距為1500mm，迎頭進行臨時支護：將2根前探梁分別從迎頭第三排調(diào)節(jié)裝置半圓弧形中穿到第一排調(diào)節(jié)裝置的半圓弧形中，再從前探梁兩側(cè)分別將雙層網(wǎng)（高強度塑料網(wǎng)和1500mm×1200mm十Ф6.5mm鋼筋網(wǎng)）及五眼鋼帶一起放在前探梁上，再緊固梯形調(diào)節(jié)絲桿，使前探梁緊托鋼帶、雙層網(wǎng)貼在迎頭頂板下，對迎頭頂板全部有效支護。當迎頭頂板破碎時，可增加1根前探梁，將調(diào)節(jié)裝置固定在迎頭第二排錨桿上，如果現(xiàn)場頂板破碎出現(xiàn)掉頂或出現(xiàn)頂板不平時，可增加枇子或方木接頂，但前探梁上必須與頂板接實后，再緊固調(diào)節(jié)裝置及梯形絲桿，頂板破碎期間的臨時支護就完成了，如圖3所示。

圖3 新型前探梁支護裝置結(jié)構(gòu)圖

3 前探梁改造前與改造后的效果比較

改造后的前探梁臨時支護裝置，從結(jié)構(gòu)形式上比較:

（1）改造前為垂直式，改造后為跨接式。

（2）改造前前探梁穿在鏈環(huán)內(nèi)吊掛，改造后把前探梁放在中碳鋼塊的半圓弧形中用絲桿頂柱。

（3）改造前前探梁距頂板是200～250mm，改造后前探梁距頂板是30～60mm。

（4）改造前前探梁上部需穿2塊方木、木枇及木楔，改造后前探梁上部可直接用雙層網(wǎng)或用1塊50mm厚的木枇就可以。

（5）改造前前探梁在18°～25°傾斜巷道中使用很容易滑落，由其是在上山掘進時，易滑落傷人。改造后前探梁被調(diào)節(jié)絲桿頂住就不會滑落。

（6）改造前前探梁上接頂方木或木枇因為低或懸空，經(jīng)常被耙裝機扒斗鋼絲繩打掉；改造后前探梁在頂板正常時不需要加木枇，在頂板稍有不平時加1塊50mm厚的木枇緊貼頂板，鋼絲繩打不到木枇。

（7）改造前前探梁吊環(huán)是用錨桿螺母生根在支護錨桿的下端，與頂板間距大，前探梁被外露絲頂住，增加支護木料，特別是在上山掘進施工，勞動強度會大且危險；改造后前探梁調(diào)節(jié)裝置改造縮小了前探梁與頂板之間的間距，便于支護，減輕了員工的勞動強度，提高了工作效率。

4 結(jié) 語

通過前探梁調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)絲桿將前探梁頂起，操作方便，且扭力大(500kg)，將高強度塑料網(wǎng)、鋼筋網(wǎng)、五眼鋼帶一起放在前探梁上緊固后，迎頭頂板碎矸石漏不下來，增加了安全可靠性；將高強度塑料網(wǎng)、鋼筋網(wǎng)、五眼鋼帶一起放在前探梁上緊固后，打頂板錨桿、錨索時可將鉆機鉆桿插進鋼筋網(wǎng)孔內(nèi)，不需要專人逮鉆桿，減輕了工作量，又提高了工作效率。前探梁作為一根直線標尺，在打錨桿、錨索眼時，鉆機鉆桿可依著前探梁，錨桿、錨索自然會成行成排，提高了工作質(zhì)量。