薛文和 江坤

淮南礦業(yè)集團(tuán)謝一礦，安徽 淮南 232052

綜掘錨網(wǎng)索鋼帶支護(hù)巷道改進(jìn)支護(hù)工藝提高單進(jìn)施工安全管理辦法探索

薛文和 江坤

淮南礦業(yè)集團(tuán)謝一礦，安徽 淮南 232052

井工開采煤礦綜掘錨網(wǎng)索鋼帶支護(hù)的矩形、斜梯形斷面巷道，受常規(guī)設(shè)計(jì)思路限制造成交叉作業(yè)，單進(jìn)低且安全威脅大；如采取帶牙科工字鋼梁配液壓單體支柱先進(jìn)行一期支護(hù)，滯后一定距離再按原設(shè)計(jì)進(jìn)行二期支護(hù)，可有效增大平行作業(yè)距離，有利于安全生產(chǎn)和提高綜掘單進(jìn)水平。

帶牙科工字鋼；綜掘機(jī)；液壓單體；平行作業(yè)；交叉作業(yè)

引言

現(xiàn)階段我國很多井工開采煤礦的煤與半煤巖巷道在采用綜掘機(jī)施工、錨網(wǎng)索鋼帶支護(hù)時(shí)，因開采深、地壓大、斷層多、地質(zhì)條件復(fù)雜、采用水壓點(diǎn)柱或木點(diǎn)柱作為臨時(shí)支護(hù)控頂效果差等原因，通常在工作面設(shè)計(jì)和規(guī)程編制時(shí)要求小循環(huán)進(jìn)尺，即一個(gè)循環(huán)不得超過2排，一個(gè)循環(huán)的進(jìn)尺通常不超過2m，并規(guī)定一循環(huán)截割完畢后先采用水壓點(diǎn)柱或木點(diǎn)柱進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后立即進(jìn)行永久錨網(wǎng)索鋼帶支護(hù)。這種施工方式雖然支護(hù)及時(shí)、控頂效果好，但無法實(shí)現(xiàn)掘支平行作業(yè)，難以提高單進(jìn)，通常月進(jìn)不超過260m；且因多人同時(shí)在距離迎頭4m范圍內(nèi)交叉作業(yè)安全間距小，機(jī)具噪音大影響職工溝通和反應(yīng)速度，機(jī)具上的管路多、易纏繞、絆人等諸多問題，安全隱患大。

1 舉例

目前錨網(wǎng)索鋼帶支護(hù)的煤與半煤巖巷道，根據(jù)煤巖層原生傾角變化設(shè)計(jì)斷面多為斜梯形或矩形。矩形斷面切割和施工相對容易，斜梯形斷面相對較難，本次以斜梯形斷面為切入點(diǎn)進(jìn)行闡述。現(xiàn)以淮南礦業(yè)集團(tuán)謝一礦5122C13工作面機(jī)巷支護(hù)設(shè)計(jì)為例。5122C13工作面機(jī)巷標(biāo)高-720m，地壓大，支護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定該機(jī)巷斷面為斜梯形，凈寬×凈高（中高）=5000mm×2800mm，采用錨網(wǎng)索鋼帶支護(hù)，菱形金屬網(wǎng)腰背，小循環(huán)進(jìn)尺，排距800mm，一循環(huán)進(jìn)尺不得超過1600mm，錨索規(guī)格：Ф22mm×6300mm，錨桿規(guī)格：Ф22mm×2500mm，錨索間排距：2400mm×2400mm（詳見圖1謝一礦5122C13機(jī)巷斜梯形斷面圖）。

圖1 謝一礦5122C13機(jī)巷斜梯形斷面圖

如此從設(shè)計(jì)源頭就造成了交叉作業(yè)，單進(jìn)低且安全威脅大。為了實(shí)現(xiàn)掘支平行作業(yè)有效提高單進(jìn)，可嘗試采用兩端1m帶牙刻11#工字鋼配液壓單體的支護(hù)方式緊跟迎頭對巷道進(jìn)行一期支護(hù)，滯后迎頭40m（以佳木斯廠150A綜掘機(jī)為參考基準(zhǔn)，綜掘機(jī)本體長9.3m，二運(yùn)長16m，綜掘機(jī)切割完畢后維修時(shí)距迎頭不得小于5m，故合計(jì)30.3m。）再進(jìn)行二期錨網(wǎng)索鋼帶支護(hù)。前40m一期支護(hù)方式見圖2。

圖2

2 施工技術(shù)要求

2.1 巷道施工前先下一臺(tái)炮采（或綜采）工作面用液壓泵，并將液壓管路等配套設(shè)施準(zhǔn)備齊全。若巷道為工作面上下風(fēng)巷，若條件允許時(shí)，最好直接下工作面回采時(shí)選用的液壓泵和配套管路系統(tǒng)，既可供掘進(jìn)使用又可直接供后期回采使用。

2.2 施工時(shí)緊跟迎頭按照巷道原設(shè)計(jì)支護(hù)排距進(jìn)行一期支護(hù)，一期過頂、腰幫同原設(shè)計(jì)采用菱形金屬網(wǎng)，菱形金屬網(wǎng)的長寬、材質(zhì)，聯(lián)網(wǎng)、壓茬要求與原設(shè)計(jì)一致，幫部增加粗塘材或半圓木將煤（巖）壁與液壓單體接實(shí)背上勁。二期支護(hù)時(shí)頂幫錨網(wǎng)索鋼帶支護(hù)直接對正施工在頂部鋼梁中間和幫部單體中間（詳見圖3）。

圖3

2.3 液壓泵供壓不得小于18MPa，單體液壓點(diǎn)柱初伸力不得小于100KN。當(dāng)巷道底板為軟底時(shí)要穿鐵鞋或木墩，鐵鞋規(guī)格：300mm×300mm×10mm，木墩規(guī)格：300mm×200mm×200mm。所有液壓單體都要栓防倒鏈（繩），防倒鏈（繩）一端固定在單體上，另一端固定在頂部永久支護(hù)或臨時(shí)支護(hù)上，并沿巷道前進(jìn)方向?qū)⒚颗艈误w栓上防倒繩，以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合防倒。

2.4 施工巷道若為采煤工作面下順槽，條件允許時(shí)，可在掘進(jìn)期間直接擺上回采時(shí)用皮帶機(jī)，以減少后期拆除掘進(jìn)用皮帶再擺上回采用皮帶所浪費(fèi)的時(shí)間和人力物力。

3 存在問題及解決辦法

3.1 頂板破碎易掉頂或冒頂時(shí)的處理方法：

幫部仍然采用一期支護(hù)形式，但頂部采取縮小循環(huán)進(jìn)尺的方式加強(qiáng)頂板管理；若頂板破碎嚴(yán)重或發(fā)生冒頂則立即停止一期支護(hù)形式，改為二期錨網(wǎng)索鋼帶支護(hù)，鋼帶緊貼巖面，頂板掉多高就打多高，錨索緊跟迎頭，待頂板穩(wěn)定后再恢復(fù)一期支護(hù)形式。

3.2 易片幫時(shí)的處理方法：

頂部繼續(xù)采用一期支護(hù)形式，但幫部支護(hù)由一期支護(hù)形式改為二期支護(hù)形式，幫部支護(hù)滯后迎頭不得超過2排；待穩(wěn)定不片幫后再改為一期支護(hù)形式。

3.3 上幫上部二期支護(hù)時(shí)高度大難施工的處理辦法：

方法一：上幫肩窩錨桿眼在出凈貨時(shí)高度達(dá)3.8m，可設(shè)計(jì)上幫采用2根1.9m鋼帶合1個(gè)眼支護(hù)。一期支護(hù)時(shí)在迎頭切割完畢有虛貨時(shí)打上頂板臨時(shí)支護(hù)后用風(fēng)錘把肩窩眼和第二個(gè)眼一起打出來，放入錨固劑后插入錨桿攪拌錨固，等二期支護(hù)時(shí)再掛上鋼帶施工上幫其余眼。

方法二：在二期支護(hù)時(shí)搭腳手架，在腳手架上施工上幫上部眼。

3.4 單體高度問題（以巖層傾角22°為例）：

3.4.1 上幫選4.2m液壓單體，下幫選2.2m液壓單體，底板松軟時(shí)必須穿鐵鞋或木墩（規(guī)格同前）。

3.4.2 若為巖層傾角近水平，則上幫選擇3.5m液壓單體即可。巖層傾角水平時(shí)，巷道凈高3m基本可以滿足各類設(shè)備打運(yùn)要求，可統(tǒng)一選擇3.5m液壓單體。

3.5 單體防倒防滑問題：

兩端1m帶牙科工字鋼防滑性能好，每一個(gè)單體必須有自帶的防倒鏈（繩），防倒鏈（繩）掛或拴在頂部臨時(shí)支護(hù)或一期支護(hù)上，若工字鋼梁上本身帶有掛防倒鏈的眼，可直接掛或拴在工字鋼上（此法適用于頂部工字鋼梁一幫并列打兩個(gè)單體時(shí)）；鋼梁要拴在頂部金屬網(wǎng)上，防止單體泄壓鋼梁掉落。每排單體均須拴防倒繩，增強(qiáng)整體防倒效果，另在頂部工字鋼梁兩頭各200mm處加一道撐木，增加一期頂部支護(hù)的整體性。

3.6 鏈網(wǎng)問題：

因?yàn)殇搸Т蛟诮饘倬W(wǎng)中間，不易實(shí)現(xiàn)將菱形金屬網(wǎng)（10#鐵絲編制）壓茬處壓在鋼帶中間的最佳效果，因此必須強(qiáng)化鏈網(wǎng)要求：排與排間鏈網(wǎng)間距不大于300mm，采用10#鐵絲（或16#鐵絲雙股）鏈網(wǎng)。

3.7 臨時(shí)支護(hù)問題：

一循環(huán)切割完畢、敲幫問頂完成后，直接用液壓單體戴柱帽（500×200×50mm木板）形式進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，每1.5m2不少于一根，臨時(shí)支護(hù)完成后掛迎臉防護(hù)網(wǎng)，然后再上梁進(jìn)行一期支護(hù)。

3.8 上梁問題：

3.8.1 人力上梁：臨時(shí)支護(hù)完成后，可將綜掘機(jī)停在迎頭，炮頭落地切斷電源和磁力起運(yùn)器開關(guān)后，將木大板（規(guī)格：2000mm×200mm×70mm）一端搭在幫部的鐵梯上，另一端搭在綜掘機(jī)上，搭接長度均不得小于200mm并用棕繩或鐵絲固定（也可另設(shè)計(jì)一個(gè)易拆易裝的腳手架）。人力上梁人員不得小于4人。鋪齊頂網(wǎng)后，上梁人員將鋼梁舉起，一人迅速從鋼梁中部打一根單體將鋼梁連同鏈好的頂網(wǎng)打到頂板上，并迅速將此單體的防倒繩（鏈）另一端固定在前方打好的臨時(shí)支護(hù)上，然后人員再將兩幫的單體打齊并拴上防倒繩（鏈）。此法安全系數(shù)低，人員站在梁下舉單體，打點(diǎn)柱時(shí)不安全，且人力舉梁勞動(dòng)強(qiáng)度大。

3.8.2 綜掘機(jī)炮頭上梁：特制一個(gè)上梁架，使用時(shí)安設(shè)在綜掘機(jī)炮頭上，人力將頂梁抬到上梁架上，啟動(dòng)綜掘機(jī)抬高炮頭將頂梁和頂部鏈好的金屬網(wǎng)頂貼到頂板上后，人員迅速將兩幫的單體打齊并拴上防倒繩（鏈）。此法省人力，但人員需進(jìn)入綜掘機(jī)鏟板前方在炮頭和鋼梁側(cè)下方操作，存在一定安全隱患。

3.8.3 使用金屬前探梁：金屬前探梁采用4!鋼管制作，數(shù)量2根，長度不得小于3.5m，間距不得小于1m；前探梁卡子每根上不少于兩個(gè)，最遠(yuǎn)兩個(gè)卡子的間距不得小于2m。綜掘機(jī)切割完畢后，先敲幫問頂找凈活矸危巖，用綜掘機(jī)炮頭將頂梁舉起，迅速挪移前探梁擔(dān)住頂梁后綜掘機(jī)炮頭落地，聯(lián)網(wǎng)過頂，將幫部單體打齊支護(hù)好頂板后，聯(lián)網(wǎng)背幫完成一排一期支護(hù)。此法尤其適用于巖層傾角≤8°近水平巖層，安全系數(shù)較前兩種高。

3.9 綜掘機(jī)后面二期支護(hù)及拆除鋼梁夠不著頂板問題：

建議采用搭腳手架方式解決，人員戴上保險(xiǎn)帶后站在腳手架上先回掉上幫和下幫的各一根單體后，再先緩慢回上幫的單體，待鋼梁搭到腳手架上后，再回掉下幫單體，人員將鋼梁抬下堆放好。拆除鋼梁時(shí)為防止鋼梁滑落，可在鋼梁前后兩排的頂部永久支護(hù)上間栓上棕繩將鋼梁拖住。

3.10 錨網(wǎng)索支護(hù)參數(shù)是否受影響問題：

由圖4可以看出受影響程度不大，分別可以通過調(diào)整風(fēng)筒位置和在皮帶機(jī)不走鉤的時(shí)候再打受影響的眼的方法解決，局部微調(diào)錨桿（索）角度即可。

圖4

3.11 綜掘機(jī)后面幫部施工：

幫部鋼帶支護(hù)在幫部單體未拆除前不需要緊跟頂部鋼帶支護(hù)（但滯后不得超過20m），當(dāng)拆除時(shí)，滯后不得超過4排，如此可將二期施工時(shí)頂部支護(hù)和幫部支護(hù)距離拉開，便于平行作業(yè)。

3.12 錨索滯后迎頭施工問題：

緊跟一期支護(hù)打齊的頂部二期錨桿鋼帶支護(hù)留10m～20m頂梁不拆除，如此可將錨索滯后迎頭距離加大至60m，可與打錨桿人員拉開距離，有利于平行作業(yè)；同理，局部幫頂受皮帶機(jī)運(yùn)行和風(fēng)筒等影響難打的錨桿眼也可以滯后迎頭60m，增加可操作性。

3.13 加強(qiáng)頂板管理的方法：

見圖5，在圖5所示的四種方法外，還可將方法一、方法二、方法三分別按方法四的方法提前打錨索加固頂板。

圖5

4 結(jié)語

綜掘施工巖層傾角近水平的煤巷或巖巷，設(shè)計(jì)為矩形或斜梯形斷面采用錨網(wǎng)索鋼帶支護(hù)時(shí)適用分一期和二期支護(hù)。分一期和二期支護(hù)可有效增加平行作業(yè)空間，即有利于安全生產(chǎn)，又可以提高錨網(wǎng)索鋼帶支護(hù)巷道的綜掘單進(jìn)水平。當(dāng)寬度4.5m以內(nèi)，最高幫高度3.2m以內(nèi)，巷道頂板巖性較好，不易掉頂片幫，構(gòu)造少的巷道使用效果好，若是矩形斷面時(shí)更易實(shí)施。液壓單體作為臨時(shí)支護(hù)的效果遠(yuǎn)強(qiáng)于水壓單體或圓木，可靠性高，綜掘施工期間的液壓管路，若巷道為回采巷道，巷道施工完畢后還可直接供采煤工作面使用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.026

薛文和（1978-）男，漢族，安徽省壽縣人，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)任淮南礦業(yè)集團(tuán)謝一礦綜掘隊(duì)副隊(duì)長。