林盛煤礦炮掘巷道工字鋼棚支護安全防護設施的應用

李昌鍵

（沈陽焦煤股份有限公司林盛煤礦，遼寧 沈陽 110108）

林盛煤礦年掘進總進尺在12000m以上，巷道掘進煤巷采用錨網(wǎng)索支護、架棚支護，巖石巷道采用錨噴支護。架棚支護巷道每年掘進進尺在4000m以上，比例占全礦井掘進進尺35%左右。但是，多年來炮掘工字鋼棚支護巷道的防倒裝置一直存在材質容易變形、安裝使用繁瑣、防倒防傾斜效果差等問題。臨時支護裝置使用時存在空頂作業(yè)，不方便操作，安全效果差等問題。影響了巷道的掘進單進水平和作業(yè)時的安全。為了改善作業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)安全生產，研制出了一種實用的防倒裝置和臨時支護裝置。

1 防倒裝置研制與應用

1.1 棚腿傾斜和倒棚原因分析

工字鋼梯形棚由一個棚梁和兩個棚腿架設而成。爆破時，工字鋼棚受到迎頭爆破沖擊波的作用，在梁腿接觸處和棚腿與腿下支撐處很容易發(fā)生錯位，造成工字鋼棚棚梁、棚腿變形，嚴重會發(fā)生倒棚事故。

1.2 防倒受力分析

炮掘梯形工字鋼棚支護巷道的掘進中，工作面受爆破影響，迎頭工字鋼棚所受到的爆破沖擊力可分解為三個方向的分力，分別是爆破力水平向前的分力，爆破力在垂直方向上的分力，爆破力在水平向外的力。

1.3 防倒裝置的設計

防倒裝置使用為10mm厚鐵板、2寸鐵管、防倒鏈、螺絲桿組成。鐵板焊接制作成防倒筐，2寸鐵管兩端打孔制作成鐵撐，螺絲桿當銷子使用。防倒筐銷子使用防倒鏈和鐵板制作。裝配在一起，即為一組防倒裝置。

1.4 防倒裝置的使用方法

工作面可以循環(huán)使用防倒裝置。防倒裝置每架棚安裝兩組，兩幫各一組。位置在：棚梁防倒筐卡在棚梁擋板里側，棚腿防倒筐卡在距棚梁下550mm處。兩梁及兩腿之間采用鐵撐相互連接，防倒筐部件上齊上牢，銷子背向工作面一側打緊，達到防倒目的。

圖1 防倒裝置使用示意圖

2 臨時支護裝置研制與應用

2.1 工字鋼棚空頂距離分析

以2.4m（梁）×2.4m（腿）梯形工字鋼棚為例，棚距1.0m，岔腳為20%。最大、最小臨時控頂距：炮后不超過1.2m，炮前不超過0.2m。

2.2 臨時支護裝置設計

臨時支護裝置由護頂開柈和前探支護兩部分組成。前探支護由4個金屬吊筐和2個前探梁構成。前探梁長3.6m的鐵管，直徑75.5mm，壁厚4mm。吊筐：采用10mm厚的鐵板制成。吊筐固定：吊筐用配套的圓鋼銷棒（直徑不小于∮20mm）固定在工字鋼棚梁上。

2.3 臨時支護裝置使用方法

爆破后先在工作面迎頭前一架棚棚梁上方打不少于4根2.4m開柈臨時護住頂板，再移設前探支護形成工作面頂板臨時支護。操作人員站在永久支護下作業(yè)，嚴禁空頂作業(yè)。敲幫問頂，打護頂開柈，及時移設前探支護。金屬吊筐用固定銷棒固定在工作面迎頭前一架、前三架棚梁上，并保證同一側的前后兩個吊筐平行巷道中心線，同一排兩個吊筐間距在1.0～1.6m。金屬吊筐固定好后，前探梁穿過吊筐，把鐵管推移到煤壁，形成前探支護。

3 防倒裝置和臨時支護裝置的優(yōu)點

（1）防倒裝置和臨時支護裝置耗材經(jīng)濟，制作簡單，可循環(huán)使用，節(jié)省材料消耗。（2）防倒裝置通過防倒筐和鐵撐使工字鋼棚，梁與梁、腿與腿、梁與腿之間形成聯(lián)鎖支護，起到較好的防倒效果。（3）防倒裝置利用防倒筐和鐵撐作用于工字鋼棚棚腿之間，既增強了裝置穩(wěn)定性又擴大了裝置應用范圍。可根據(jù)棚距大小調整鐵撐長度，能對不同支護棚距進行調節(jié)。（4）臨時支護裝置操作時，人員站在永久支護下放作業(yè)，解決了空頂作業(yè)問題。（5）圍巖松軟、頂板破碎時，可增加護頂開柈數(shù)量避免漏頂事故發(fā)生，靈活多變，安全效果好。（6）防倒裝置和臨時支護裝置結構緊湊合理，安裝拆卸方便，便于人員操作。

圖2 臨時支護裝置使用示意圖

4 結語

林盛煤礦炮掘工字鋼棚支護巷道通過現(xiàn)場使用該防倒裝置和臨時支護裝置表明。防倒裝置能有效提高工字鋼棚支護質量，棚梁、棚腿變形傾斜問題明顯減少，杜絕了倒棚事故發(fā)生，減少了處理變形棚工作量，減輕了工人的勞動強度。臨時支護裝置能解決原來工人站在無臨時支護的安全隱患下施工作業(yè)的問題，杜絕了空頂作業(yè)，防止頂板事故發(fā)生，安全效果好。同時，這兩套安全防護裝置具有結構簡單、安全系數(shù)高、安裝拆卸方便等優(yōu)點，工人在施工中安全有了進一步的保證，為巷道快速掘進和安全生產創(chuàng)造了條件，具有良好的技術經(jīng)濟效益。