掘进巷道临时支护设备改造研究

赵柏竣

（汾西矿业水峪煤业有限责任公司， 山西 孝义 032302）

引言

巷道是采煤工作面通风、行人、煤炭运输等主要通道，巷道掘进效率直接影响煤炭开采效率[1-2]。现阶段矿井常用的巷道掘进方式由炮掘、综掘两种方式。炮掘具有适应性强的特点，但是掘进效率不高、掘进人员劳动强度大。综掘可显著提高巷道掘进进尺，但是由于破岩期间掘进人员始终在巷道迎头，需要强化掘进迎头临时支护[3-5]。巷道掘进期间难以避免会揭露各种地质构造，存在围岩应力集中、破碎等问题，如何做好临时支护，成为巷道掘进过程中需要重点解决的问题[6-8]。本文就以山西某矿31103 运输巷掘进为工程背景，针对巷道掘进前方地质构造发育、迎头顶板冒落风险较大问题，对现有的临时支护设备进行改造，提高掘进迎头的临时支护效果。

1 山西某矿31103 运输巷概况

山西某矿31103 运输巷位于3 采区，沿着11 号煤层底板掘进，11 号煤厚平均3.6 m，倾角5°～13°，煤层结构复杂、赋存较为稳定。31103 运输巷设计掘进长度1405 m，巷道断面直墙半圆拱形，掘高、掘宽分别为3.5 m、4.3 m，采用锚网索方式支护围岩。

根据已有地质资料显示，31103 运输巷掘进过程中会揭露7 条落差介于1.5～2.7 m 断层，受断层影响，局部位置存在煤岩破碎、支护困难等问题。巷道采用EBZ-200 综掘机破岩，并通过综掘机上前探梁进行超前临时支护，巷道临时支护设备结构示意图如图1 所示。

图1 巷道临时支护设备结构示意图

综掘机原有的超前支护通过机载液压前探梁实现，可对掘进迎头空顶范围进行支护，但是受到临时支护结构限制，无法实现巷道肩窝、迎头空帮区域的支护，现场作业人员存在一定的安全风险。由于临时支护设备采用6 mm 厚钢板加工而成，受到临时支护设备工作方式以及受力等综合影响，临时支护设备护帮容易变形甚至断裂。

2 超前临时支护设备改造

2.1 临时支架加固

为了提高超前临时支护设备支护强度，将支架原本的厚度6 mm 侧护帮更换为厚度10 mm、长度350 mm 的安装座；在侧护板上增加便于拆卸的侧护板安装设备，如图2 所示。具体加固方法为：采用10 mm 钢板加工制作卡板（规格150 mm×140 mm×55 mm），将插销焊接到卡板上，在卡板上钻孔，并采用2 根螺栓（M16 mm×120 mm）将卡板固定到原位置。超前支护设备四个插销座均进行改造，以提高临时支护设备的强度。

图2 超前支架加固改造示意图

2.2 增设超前帮网及顶网

在综掘机原有临时支护设备基础上增加布置超前帮网，并按照相关技术规范、作业规程等对超前帮网进行编制。在巷道围岩永久支护下，临时支护超前网包括有顶网和帮网。按照超前网铺设方式以及铺设位置对掘进工艺进行优化，避免掘进机截割部接触超前网。

2.3 超前探梁改造

在综掘机原有超前探梁基础上增设液压前翻板，在采用超前探梁对空顶区域进行支护时，将前翻板顶至掘进迎头并确保可靠防护。在前翻板上固定2 根可拆卸钢管，以便实现掘进迎头全断面防护。前翻版与巷帮间距控制在500 mm 以内，并可根据现场实际情况调整防护宽度。在迎头两帮各布置一组悬挂装置，在悬挂装置上布置2 根纵梁钢管，钢管间隔为1 m，上部钢管布置在拱顶基线之上，下部钢管与巷道底板间隔控制在1200 mm 以内，悬挂装置配超前网对掘进迎头空顶区域进行全范围支护。具体改造后的超前探梁结构如图3 所示。

图3 改造后的超前探梁结构示意图

3 现场应用效果分析

在31103 运输巷掘进迎头超前支护中采用超前网，并在超前探梁上增加安装前翻板、护帮前探梁等对掘进迎头进行支护，通过对迎头空顶区进行全覆盖支护，提高了掘进迎头作业人员的安全系数。超前支护设备未再出现弯曲或者折断等情况，掘进迎头围岩的支护强度明显增加。

对掘进巷道超前支护设备改造后，当掘进迎头位置出现顶板冒落、煤壁片帮等问题时，综掘机前探梁、超前网以及液压前翻板等综合作用，可避免块煤、矸石等伤及作业人员。在31103 运输巷掘进期间，未出现掘进迎头临时支护强度不足或者空顶等引起的顶板冒落、煤壁片帮等问题。虽然临时支护耗时较以往增加约10 min，但是却明显增加了掘进迎头临时支护的安全保障能力。

4 结语

通过对掘进巷道超前临时支护设备进行改造，增加超前支护装置的强度，避免了在使用过程中出现超前临时支护装置弯曲或者折断问题。支护强度提高，临时支护装置可紧贴巷道顶板。通过对综掘机液压前探梁上增设前翻板、超前网以及护帮超前梁等，实现掘进迎头空顶区域、巷帮全覆盖临时支护，不仅可提升掘进迎头支护强度，而且避免迎头冒顶、片帮等对作业人员造成安全威胁。

现场应用后，在31103 运输巷掘进期间未出现迎头片帮、冒顶等伤人事故，改进后的临时支护设备虽然在临时支护时要增加10 min 时间，但是却大幅提高了迎头安全保障能力。