广丰煤矿前探梁临时支护技术应用研究

广丰煤矿前探梁临时支护技术应用研究

张云宏1吴宗成2张艳宏3曾海彬2

（1昭通市昭阳区煤炭管理所 云南 昭通 65700；2广丰煤炭运销有限责任公司广丰煤矿，云南 昭通 65700；3昭通市昭阳区科学信息技术中心，云南 昭通 65700）

摘要：巷道掘进顶板事故在煤矿事故中占居前列，冒顶事故对矿井安全生产危害极大。冒顶事故的发生，一般与矿山地质条件、生产技术和组织管理等多方面因素有关，其中掘进工作面围岩破碎，未及时对顶帮进行支护，作业人员冒险进入空顶区域是顶板事故的根源。为有效地控制顶板事故发生，从基础上杜绝顶板伤人事件，广丰煤矿采用改进金属前探梁式临时支护方式，取得良好的经济效益和社会效益，为实现企业安全高效生产和低成本运行起到了举足轻重的作用。因此本文分析了煤巷掘进工作面临时支护技术的设计与应用以及存在的问题，提出今后掘进工作面临时支护技术的使用方向。

关键词：超前临时支护；问题；使用

1.掘进工作面临时支护技术现状

在巷道掘进施工中造成冒顶伤亡事故的主要原因是空顶作业，具资料显示，煤矿安全事故中大约有四成是冒顶事故，而总冒顶事故中的两成是掘进工作面冒顶，因此在实际的巷道掘进施工中，为了保证施工人员的生命安全，为人员建立安全的施工环境，应在进行永久支护前使用临时支护[1]。

现阶段煤矿掘进工作面的支护形式一般分为临时支护和永久支护，大多数矿井掘进工作面均采用临时支护[2]。目前掘进工作面常用的临时支护形式有前探梁、超前管棚、支柱加橫梁、悬臂式掘进机机载临时支护装置等。这几种临时支护方式虽然一定程度上减轻了掘进工作面迎头支护的压力，改善了工作面支护状况，广丰煤矿主要采用前探梁临时支护。

2.掘进工作面临时支护技术的应用

2.1煤矿基本情况

现主要掘进回采巷道，工作面揭露的煤层为下石炭统万寿山组C1煤层，条痕为黑色，以碎块状及粉末状为主，裂隙发育；煤层厚度1.6～1.9m，平均1.74m，煤层厚度变化不大，煤层倾角6～10°，平均8°左右，煤的密度1.34m³/t，硬度中等（f=2.8），煤种无烟煤，煤层赋存较稳定，煤层结构简单。

煤层老顶为灰色砂岩夹泥岩。直接顶是一层泥岩，质地细腻，节理裂隙发育，局部夹炭质泥岩，厚度为0.2～2.1m。伪顶为一层厚度为0.1～0.2m厚的泥岩，岩性较软，遇水可塑。直接底为灰黑色泥岩，含植物化石碎片，局部夹炭质泥岩。老底为砂岩，局部夹薄层铝土岩及炭质泥岩厚度为2.5～10.7m。从矿区以往揭露资料来看，煤层顶底板岩性完整，岩体稳固性中等，C1煤顶板为泥岩及页岩，泥岩自然抗压强度为4.86～6.86MPa， C1煤底板多数为泥岩，泥岩自然抗压强度3.10～8.18MPa。

矿井前探梁支护经计算和实践检验能承受来自顶板方向42KN压力，有效支护矿压，满足安全生产需求。

2.2前探梁使用范围

广丰煤矿30万吨竣工验收后主采C1煤层，现阶段主要施工回采巷道，巷道断面为矩形，沿C1煤层顶板掘进，锚网支护（选用φ20×2000mm的左旋螺纹锚杆，锚网1000×2000mm，锚杆间排距为800×800mm），巷道作业规程规定工作面迎头最大控顶距2000mm，最小控顶距400mm。巷道顶、底板多为泥岩及页岩，局部为砂岩、页岩、泥岩，岩体稳固性差。在掘进施工过程中由于围岩的整体稳定性遭到了破坏，煤（岩）,体变酥软、破碎、强度降低，易发生冒顶伤人事故，一直坚持使用前探梁。

图1工作面支护断面图

2.3前探梁基本组成情况

前探梁架棚临时支护，其结构简单，由吊笼、前探梁钢管、木板等组成。以前锚网支护掘进工作面一直采用吊环式前探梁作为临时支护[3,4]。吊环采用链条,前探梁采用钢管或者π型钢梁。这种支护方式存在操作不方便，前探梁距离顶板距离大、安全可靠性差，用时较长等缺点[5]。广丰煤矿对前探梁吊环进行了改造，吊环采用钢板、圆钢、支护锚杆加工而成，在吊环中间增加了上下调节装置，在使用时移动前探梁时可以顺着吊环推动省力，同时可保证前探梁尽可能贴紧巷道顶板。本临时支护利用固定在迎头支护锚杆上的吊笼的悬吊将前探梁钢管沿顶悬起，钢管上铺设木板，从而防止迎头空顶区顶板掉落伤人。

2.4前探梁支护工艺及使用要求

临时支护适用于综掘、炮掘工作面。前探梁要求采用直径不小于80mm的无缝钢管制作，管壁厚度不低于3.5mm。临时支护前探梁数量不少于3根，其长度不低于4m。吊笼采用直径不小于18mm的圆钢制作，上、下分别与螺丝母焊接。每组临时支护使用3副吊笼。前探梁上采用木板梁背接，每块背板都必须承载在3根梁上，板梁背紧刹牢，背板间距50～60mm，前探梁支护必须到碛头。木板规格按掘进作业规程断面设计取设。（如巷宽4.0m，则木板规格尺寸不得小于长×宽×厚=3000mm×200mm×20mm）。

前探支架用螺纹钢锚杆和吊笼固定（吊笼既可与顶锚杆连接，也可与顶锚索连接。吊笼为矩形，每根前探支架用3副吊笼交替前移，吊笼用与锚杆配套的螺母固定，

吊笼拧入锚杆长度不小于30mm。掘进后首先进行敲帮问顶，处理工作面危岩活矸，然后前移前探梁；将3副吊笼分别固定在排距1600mm的三排锚杆上；中间一根前探梁钢管沿巷道中线布置，两侧前探梁距中间一根不大于1.6m（两根锚杆支护间距）。

临时支护距工作面的最大控顶距：按锚杆排距为800mm，施工循环进度为1.6m，要求迎头最小控顶距不大于0.4m；最大控顶距不大于2.0m。施工中要及时前移前探梁，在前探支护的掩护下打设锚杆挂网。前探梁应尽量抵住碛头岩（煤）壁。

巷道顶板破碎，裂隙发育，围岩稳定性差时，前探梁不能及时推进或无法推进时，前探梁最大控顶距离调整为不大于1.0m。在前探梁上横放木板梁之前，必须将锚网、锚梁先铺好，紧贴顶板。

在前探梁临时支护下进行永久支护工序：①将三根前探梁分别编号:中间沿巷道中线布置为Ⅰ号前探梁钢管，Ⅰ号前探梁钢管右侧钢管为Ⅱ号，Ⅰ号前探梁钢管左侧钢管为Ⅲ号；②进行永久支护时首先将Ⅰ号前探梁钢管后缩至距离掘进前最后一排锚杆支护不大于0.5m位置，按0.8m的间距施工第一组锚杆后钢管又后缩，再按0.8m的间距施工第二组锚杆；当第二组锚杆施工完毕再将前探梁抵拢迎头；③接着按第②步施工方法施工Ⅱ号前探梁范围内的锚杆，最后再按第②步施工方法施工Ⅲ号前探梁范围内的锚杆；④当所有永久支护完毕后方可停止临时支护使用，进行下一工序施工。

3结语

前探梁临时支护工艺，操作简单易行，安全性高。通过一年的推广使用，提高了巷道掘进顶板安全管理水平，有效增加了迎头空顶范围内的安全系数，为作业人员创造了安全的作业环境。自从正常使用至今，从未发生迎头顶板事故，取得了显著的安全效果；同时巷道掘进进尺量提高近30%，煤矿安全生产标准化管理体系已动态达标二级。但该前探梁临时支护方式仍需要不断改进，增加材料强度和对地质条件变化的适应性。

参考文献：

[1]顾军.煤矿掘进巷道支护技术优化研究[J].内蒙古煤炭经济,2023,(10):61-63.

[2]李军军.煤矿双U型钢筋配方钢前探梁临时支护设计实践[J].能源与节能,2023,(04):207-209.

[3]文建东;赵鹏;李明.煤矿掘进工作面临时支护形式优化探索[J].能源技术与管理,2022,47(04):84-87.

[4]杨淑伟.煤巷掘进工作面帮部前探梁临时支护结构的设计探析[J].山西化工,2022,42(01):153-155.

[5]魏垂胜.岩巷“前探梁+穿铁背板”临时支护技术研究[J].煤炭工程,2021,53(01):52-55.

作者简介：张云宏（1987.1-），男，汉族，云南曲靖人，2014年1月毕业于中国矿业大学，采矿工程专业，本科学历,工程师职称，现在昭通市昭阳区煤炭管理所，从事煤矿生产技术管理工作。