超前支護在采礦工程的應(yīng)用

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0引言

超前支護是超前于掘進工作面對破碎帶和松軟巖體進行的支護加固工作，一般有三種應(yīng)用形式：第一，使用3~5m長的采礦超前錨桿，對工作面前上方的巖體進行錨固。第二，使用超前管棚，具體為鋼支架與長鋼管、鋼軌的組合，實現(xiàn)對工作面前上方巖體的錨固。第三，注漿錨桿超前注漿，是在工作面前上方進行水泥漿的注射，在其膠結(jié)后硬化破碎巖體，加固效果較高。結(jié)合當(dāng)前采礦工程開采環(huán)境的愈發(fā)復(fù)雜性，有必要借助超前支護技術(shù)提高采區(qū)安全性，下面進行具體分析。

1采礦工程現(xiàn)狀概述

目前在采礦過程中，部分環(huán)節(jié)存在著支護風(fēng)險，下面進行具體闡述：第一，巷道掘進問題。在采礦工程不斷深入下，巷道掘進的難度逐漸增加。伴隨不同程度的開采爆破和機械運行碾壓，會降低采區(qū)上方土方的承受力，存在坍塌風(fēng)險；同時，巷道圍巖也容易受到內(nèi)應(yīng)力擠壓，在頂板軟化下容易出現(xiàn)頂板破碎問題和底鼓現(xiàn)象，且一旦上方巖體破損連接到已破壞的斷層巖體，會加大坍塌的范圍。第二，礦產(chǎn)回采問題?；夭墒前l(fā)生在掘進后的工作，主要是開采遺漏礦層，降低經(jīng)濟損失，不過回采工作也會伴隨著爆破和機械壓力，存在較大的上方巖體破損風(fēng)險。第三，石門揭煤問題。在進行煤層揭露過程中，頂板的安全管理工作難度較大，容易出現(xiàn)煤層段掉頂?shù)膯栴}，且容易出現(xiàn)連鎖的煤層連片塌落風(fēng)險和煤層段掉頂風(fēng)險，需要提前做好預(yù)防工作。第四，電靶道問題。作為礦產(chǎn)資源安全運輸?shù)耐ǖ溃菀自诒频榷喾矫嬉蛩馗蓴_下和破壞下，加大電靶道的負荷，同時也會破壞電靶道的基本平衡，進而誘發(fā)坍塌問題，需要進行二次修復(fù)處理[1]。

2超前支護技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1石門揭煤中的應(yīng)用在石門揭煤中應(yīng)用超前支護技術(shù)時，要關(guān)注以下要點：第一，需要在迎頭頂部超前打眼，并控制孔眼距離在300mm左右、孔深在1.8m左右；同時，要求對打孔的間距進行控制，且孔眼沿巷道四周輪廓進行布置。第二，在孔眼中均放置一根鋼管，具體的鋼管材料、長度等數(shù)據(jù)，結(jié)合實際巷道支護需求進行調(diào)整。需要注意的是，超前護頂保護需要在炮擊揭煤前進行，且炮眼深度要低于支護眼的深度，提高支護效果。第三，在完成上述支護操作進行炮擊揭煤時，結(jié)合揭煤安全管理工作需求，做好工前的支護保護檢查工作，在最大程度避免出現(xiàn)支護問題，提高超前支護在揭煤環(huán)節(jié)中的價值。一般容易在鋼管間距和質(zhì)量上出現(xiàn)問題，要加強該方面的質(zhì)檢工作[2]。

2.2電耙道修復(fù)中的應(yīng)用在電耙道修復(fù)中應(yīng)用超前支護技術(shù)時，要關(guān)注以下要點：第一，要在坍塌電耙道位置設(shè)置鋼鐵支架，其形狀為“工”字形或者“口”字形；在鋼鐵直接的設(shè)置中，還需要盡量貼近電耙道周圍，在不影響電耙道其他操作的基礎(chǔ)上進行支護加固處理。第二，要在巖石的周圍進行鋼錨固加固處理，具體要將鋼錨用于待修復(fù)的電耙道周圍，每間隔5m左右進行鋼錨固加固處理；在科學(xué)的布置加固下，最終形成鋼錨棚，實現(xiàn)對電耙道的有效修復(fù)[3]。

2.3巷道掘進中的應(yīng)用超前支護加固技術(shù)主要用于采礦工程的巷道掘進施工中，為了提高掘進的效率，需要利用機械化的臨時支護方式，在懸臂式縱軸掘進機和超前支護技術(shù)進行搭配下，有效組成臨時支護裝置。該臨時支護裝置具有較高的安全性，同時也能有效搭建支護鋼架和拆除支護設(shè)備，最大程度提高采礦工程的掘進效率。在臨時支護裝置的工作原理中，會將掘進機的三位兩通工作閥和對應(yīng)支護油路進行連接。在設(shè)備運轉(zhuǎn)中，綜掘機原站會落實供油工作，三位兩通工作閥門會打開支護油路與原站相接，實現(xiàn)油路互聯(lián)互通。在實際的超前支護工作中，要關(guān)注以下幾點：第一，要關(guān)閉綜掘機油路、展開頂架和伸出側(cè)架，最后推動頂梁架和支護頂架的液壓控制手柄后，在頂梁架上實現(xiàn)鋼網(wǎng)和支護鋼架的安裝。第二，在雙向鎖完成對油量的控制后，打開頂梁架和主架，在高度到達一定位置后，主架升高將鋼網(wǎng)和鋼帶壓在巷道頂板與主架中間。第三，立刻進行打眼和錨桿安裝工作，在完成安裝后降低主架到最低位置并折合，最終將頂梁架攏伏于綜掘機上。第四，關(guān)閉支護油路并停止支護控制閥。

2.4礦區(qū)回采中的應(yīng)用超前支護技術(shù)在礦區(qū)回采中主要有兩種落實方式：第一，漏斗間不斷掘進的方法。要求巷道間距5m左右，該方法遺漏煤層開采率高，但是坍塌率較大。第二，沿廢棄礦場之間的連接柱進行回采的方法。該方法對支架鏈接要求高，可有效結(jié)合超前支護技術(shù)，安全性較高，但開采盲點較多。為了滿足回采主要的安全性需求，超前支護技術(shù)主要應(yīng)用第二種回采施工的方式。具體是利用兩個支架作為底部支撐，同時將左右支架合并為一個支架利用，并且將兩個支架的頂梁通過千斤頂進行鏈接底座，實現(xiàn)良好的支撐作用。需要注意的是，支架分為前后兩節(jié)，前節(jié)頂梁后部和后節(jié)伸縮梁鏈接，且前后節(jié)座利用移架千斤頂互相鏈接，在該鏈接方式下，可提高支架的穩(wěn)定性，進而發(fā)揮超前支護技術(shù)的價值。

3超前支護技術(shù)的升級方向

3.1超前支護防護范圍提高在原有的超前支護裝置基礎(chǔ)上增加臨時支護頂板（包括一端鉸接在液壓頂篷前端的兩個臨時支護頂板），可有效增大臨時支護的面積，且連接在臨時支護頂板下的圓鋼及木板可組成迎頭支護裝置，確保迎頭的有效支護。

3.2超前支護裝置優(yōu)化超前支護裝置優(yōu)化后，其結(jié)構(gòu)組成包括臨時支護頂板（矩形鋼板），具體需要在臨時支護頂板中心下進行吊耳焊接，且在頂板和液壓頂篷下表面鏈接兩端都有接頭的液壓千斤頂，需要液壓千斤頂?shù)膬啥朔謩e插入吊耳和原來的液壓頂篷的吊耳中，使用固定銷固定。當(dāng)液壓千斤頂伸出時能起到支護頂板的作用，在收回時可滿足繼續(xù)掘進作業(yè)的需求。具體超前支護裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化可參考圖1。

3.3支護范圍內(nèi)輔助運輸裝置創(chuàng)新為了提高超前壓力影響范圍中巷道內(nèi)的機械運輸問題，可以對超前支護范圍輔助運輸裝置進行設(shè)計優(yōu)化，其組成包括框架機構(gòu)、軌道機構(gòu)、滑動機構(gòu)、承載機構(gòu)和吊掛機構(gòu)。具體而言，滑動機構(gòu)設(shè)置在軌道機構(gòu)上、軌道機構(gòu)結(jié)合吊掛機構(gòu)懸掛在巷道頂板下、框架機構(gòu)置于滑動機構(gòu)上、承載機構(gòu)在框架機構(gòu)下部。

4結(jié)語

目前超前支護技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于采礦工程中，具體在巷道掘進、礦產(chǎn)回采、石門揭煤和電靶道等問題的處理中，可以體現(xiàn)該支護技術(shù)所具有的穩(wěn)定性和安全性。做好超前支護技術(shù)的優(yōu)化完善，在提高超前支護防護范圍和改善超前支護運輸方式后，能更好的提高支護面積和降低空頂距，且在設(shè)備適應(yīng)能力、維護工作和管理方面也具有較高的價值，可以借助超前支護技術(shù)更好的保障煤礦開采的安全性，促進采礦行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。

參考文獻

[1]王強.超前支護在采礦工程中的應(yīng)用[J].中國金屬通報,2022(4):45-47.

[2]李鵬鵬.淺談超前支護在采礦工程中的應(yīng)用[J].礦業(yè)裝備,2021(4):56-57.

[3]武哲曦.淺談超前支護在采礦工程中的應(yīng)用[J].礦業(yè)裝備,2021(4):90-91.

作者:班建軍 單位:晉能控股集團軒崗煤電有限責(zé)任公司調(diào)度指揮中心