范永剛

摘 要：伴隨著我國煤礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，礦區(qū)綜采工作面的一些問題日益凸顯出來，其中主要的問題就是超前巷道的支護(hù)問題，這直接關(guān)系著支護(hù)體系的整體功效。該文重點針對超前支護(hù)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了論述，并從超前壓力分布規(guī)律、支護(hù)參數(shù)確定及架型等幾方面對超前支護(hù)技術(shù)和理論現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，同時還提出了大型復(fù)雜礦區(qū)超前支護(hù)技術(shù)今后的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；超前支護(hù)；技術(shù)與裝備；發(fā)展趨勢

礦區(qū)的工作環(huán)境本身就比較復(fù)雜，超前巷道圍巖在采煤工作面采動影響下會承受較大的支撐壓力，并且其中所包含的設(shè)備數(shù)量多，是行人、通風(fēng)機(jī)運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵部位，在維護(hù)與管理工作上有一定的困難。基于此，綜采工作面端頭與超前順槽的重要性十分明顯，所以要對采煤工作面所有安全出口與巷道連接處超前壓力影響范圍內(nèi)必須加強(qiáng)支護(hù)。新世紀(jì)為適應(yīng)超前巷道變化對支護(hù)提出的新挑戰(zhàn)，超前支護(hù)技術(shù)得到了較大發(fā)展，但超前支架技術(shù)和理論仍不能完全適應(yīng)綜采技術(shù)的發(fā)展。

一、超前順槽和支護(hù)型式的發(fā)展

礦區(qū)工作面在回采的過程中會不斷擴(kuò)大采空區(qū)面積，其中上覆巖層的質(zhì)量會逐漸向著四周的煤巖體深處移動，這就會增加工作面前方的超前支撐壓力，同時在兩側(cè)也會形成側(cè)向支承壓力。工作面的前方運(yùn)輸巷及回風(fēng)巷會受到來自工作面超前支承壓力及側(cè)向支撐壓力的影響，巷道變形量大、破壞嚴(yán)重，需要采取加強(qiáng)支護(hù)和卸壓措施以防治巷道過度變形，保證工作面的安全回采。綜采工作面超前支護(hù)的方式主要是在巷道掘進(jìn)施工的錨索、錨桿、金屬網(wǎng)、鋼帶和鋼筋梯等聯(lián)合支護(hù)的基礎(chǔ)上，采用單體支護(hù)、U 形鋼支架、工字鋼金屬支架、金屬頂梁和木頂梁等支護(hù)形式[2]。

二、超前壓力分布規(guī)律研究

一般礦區(qū)煤層在實施采掘之后，采場圍巖中的煤體應(yīng)力就需要進(jìn)行再次分布，這樣會在工作面的前方形成一個支撐壓力，一般普遍見到的分布形式主要有三種，即塑性區(qū)、高壓區(qū)及穩(wěn)壓區(qū)。距離煤壁最近的煤體會在單向受力狀態(tài)下受到損壞而失去支撐能力，成為塑性區(qū)，將支撐壓向著煤體深處移動。采動支承應(yīng)力特別是超前支承應(yīng)力變化規(guī)律不但與工作面埋深、基本頂厚度以及直接頂厚度和硬度等因素有關(guān)，而且隨著工作面的推進(jìn)呈動態(tài)變化。

三、支護(hù)參數(shù)確定

（一） 超前距離測定方法

不管是針對于單體支護(hù)還是超前液壓支架，在進(jìn)行支護(hù)距離確定時要根據(jù)相關(guān)規(guī)定將距離保持在規(guī)定范圍內(nèi)，而針對壓力明顯或開采條件較為嚴(yán)苛的煤層，可以采用理論分析即框壓觀測方法進(jìn)行研究。巷道超前支護(hù)距離確定是要結(jié)合超前支承壓力及巷道變形情況而定。有關(guān)人員對某礦井綜采工作面超前支承壓力進(jìn)行了觀測分析，采用煤幫安設(shè)鉆孔油壓枕的方式。

（二）超前支護(hù)強(qiáng)度參數(shù)確定

在對超前支架受力進(jìn)行分析時，可以利用普氏免壓拱理論進(jìn)行，是保證支架的阻力能夠承受直接頂巖層的重量，對圍巖應(yīng)力狀態(tài)可以做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保直接頂巖層具有一定的自撐能力。將支架設(shè)計成變形工作狀態(tài)，以上臨界點開始超前支護(hù)，到下臨界點前必須達(dá)到恒阻狀態(tài)，而其總可縮量應(yīng)與基本頂自上臨界點到工作面的累積下沉量相對應(yīng)。

四、超前液壓支架架型發(fā)展

目前，我國多數(shù)礦區(qū)所使用的超前液壓支架還處于初期發(fā)展階段，與工作面支架相比還有很多不足之處有待提升。隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，不管是煤炭生產(chǎn)企業(yè)、支架制造單位還是設(shè)計研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行不斷的研究創(chuàng)新，并研發(fā)了各種原理型式，但綜采工作面所用液壓支架演變出來的四連桿型式的超前液壓支架為主。

五、超前支護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著社會及礦區(qū)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的支護(hù)技術(shù)已經(jīng)無法滿足礦區(qū)超前巷道及大型復(fù)雜斷面超前巷道的維護(hù)與管理需求?，F(xiàn)階段，單體支柱超前支護(hù)方式憑借著自身獨有的靈活性、配套頂梁等結(jié)構(gòu)形式，非常適用于礦井條件和開采方式多樣性局勢下，有很大的發(fā)展空間。

（一）通過相關(guān)的礦區(qū)安全規(guī)定可以看出，針對不同條件下進(jìn)行煤礦開采時對超前支護(hù)距離以及支護(hù)形式都沒有做出明確的規(guī)定，而隨著不斷出現(xiàn)的復(fù)雜巷道，規(guī)定中所提到的要保證在二十米以上這一規(guī)定更具有局限性。對于實際的支護(hù)型式及參數(shù)沒有進(jìn)行明確要求，需要根據(jù)礦井條件具體分析。

（二） 礦區(qū)綜采工作面在每進(jìn)行一次步距移動時，就會帶動順槽超前液壓支架移動，在移動過程中需要對支架進(jìn)行升降操作，并在支護(hù)部位的頂板形成有序的反復(fù)支撐，這會在一定程度上損壞到頂板的完整性，也使下面操作的工人受碎塊粉塵的威脅，因此需要研究協(xié)調(diào)“支”與“護(hù)”的關(guān)系，減少負(fù)面影響。

（三） 實際上，任何技術(shù)在使用過程中都會存在各種各樣的問題，當(dāng)前在礦區(qū)超前巷道所使用的超前支護(hù)技術(shù)也是如此，因此需要對其進(jìn)行全面的改善和調(diào)整。一般超前支架多用于大巷道斷面中，在高度上十分突出，而超前巷道受大量設(shè)備、行人及運(yùn)輸通道的限制，多是“高”和“窄”形設(shè)計，造成穩(wěn)定性較差，架型結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性同樣是亟需攻關(guān)課題。

六、 結(jié)語

我國的煤礦資源在世界上一直名列前茅，煤礦資源是實現(xiàn)我國社會經(jīng)濟(jì)及人們生活水平提升的重要條件。現(xiàn)階段，我國煤礦開采發(fā)展過程中，提升煤礦開采的機(jī)械化、自動化程度有著非常重要的作用。超前液壓支護(hù)技術(shù)可以在不同的環(huán)境中使用，非常適應(yīng)煤炭開發(fā)形勢，有效保障了煤炭安全高效生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]翟桂武.大采高綜采面順槽超前支護(hù)支架及其應(yīng)用[J].煤炭工程，2008，40（7）：29-30.

[2]王悅勇，魏棟梁，張 蘋.綜采工作面運(yùn)輸巷超前支護(hù)設(shè)備的設(shè)計[J].礦山機(jī)械，2011，39（12）：20-22.