掘进工作面临时支护方式分析

宋永刚，郭楠楠

(山西煤炭运销集团 大通煤业有限公司，山西 晋城 048403)

《煤矿安全规程》规定：“掘进工作面严禁空顶作业。临时和永久支护距掘进工作面的距离，必须根据地质、水文地质条件和施工工艺在作业规程中明确，并制定防止冒顶、片帮的安全措施”。掘进作业中支护按阶段可分为永久支护和临时支护，临时支护就是简单、临时实现防止顶板冒落、支护顶板的一种方式和过程。掘进工作面迎头煤体截割后，暴露的顶板如得不到快速、有效的支护，可能引起顶板的离层、下沉、变形，继而发生垮落冒顶事故，造成人员伤亡。而临时支护就是在割煤后永久支护前快速架设临时设施对空顶进行支护作业，形成有效、安全的永久支护作业空间，其目的就是缩短工作面围岩(空顶)暴露时间，避免空顶作业。临时支护必须充分考虑工作面的实际情况，如围岩赋存条件、巷道断面尺寸、作业空间、配套设备等等，选择科学、合理、安全、有效、经济的支护方式。目前，常用的临时支护方式有前探梁、点柱式、单体柱+板梁、托梁器、机载式临时支护、液压钻车临时支护、掘锚一体机临时支护。本文针对大通煤业近年来采取的多种临时支护方式，进行了比较和分析，对每种临时支护方式的工作原理、工艺流程、适用条件、使用效果进行了阐述。

1 临时支护方式的选择及应用

1.1 前探梁

该支护方式以巷道原有支护为支撑，采用槽钢、道轨或钢管通过吊环或锚链吊挂，与原有支护联成固定悬臂，利用悬臂的支撑能力临时托住空顶，在顶板发生离层、垮落时起到支撑和缓冲作用。

工艺流程：安全检查(敲帮问顶)—将起吊环(锚链)固定在永久支护的锚杆(棚梁)下—钢管(槽钢)穿过吊环(锚链)并在其后部用长度、厚度适宜的背板和木楔背紧接实顶板—铺网—在前探梁与锚网之间垫背板，并用木楔背紧—在临时支护下永久支护。

适用条件：不受巷道断面限制，多用于架棚巷道，此外也用于煤巷掘进锚网支护的拱形巷道、矩形巷道。在煤矿建设初期应用较多，目前多用于人工掘进的顶板平整施工地点(如地质构造区、巷道开帮等)。使用方法比较简单，但是只能缓和顶板垮落和迎头片帮时的力量，不能主动支撑、防止垮落和片帮，支撑面积小，支撑力较小。

1.2 点柱式

点柱式采用支设带帽单体液压支柱托网片对空顶进行临时支护。

工艺流程：安全检查(敲帮问顶)—人工抬柱至打柱位置并竖起，配合人员将柱帽网片放在柱顶上—一人扶柱，一人操作液枪升柱—升紧单体柱后，将柱头和顶网联锁—开始永久支护(锚杆锚索)。

适用条件：在遇有地质构造、顶板起伏不平，其他临时支护无法使用时使用，安全性能、护顶效果要好于前探梁临时支护，但作业需要抬柱、升柱、回柱、移柱多个工序，工序复杂，配合人数多，作业时间长，劳动强度大。

1.3 单体柱+板梁

该支护方式采用支设单体柱托板梁网片临时支护空顶。

工艺流程：安全检查(敲帮问顶)—搬运单体柱、板梁、网片—将板梁、网片托起—在板梁两端支设单体液压柱—使用注液枪升紧支柱并联锁—开始永久支护。

适用条件：较带帽点柱临时支护有所改进，适用范围较广，但是工序更加复杂，在遇有地质构造、顶板起伏不平时不能使用，不能体现综掘的高产高效。

1.4 托梁器

该支护方式利用机组截割头作为支撑点，将截割头升起自制托梁器(上面铺设网片)顶住支撑顶板。

工艺流程：机组割煤后退到永久支护下，截割头落地后闭锁掘进机—作业人员先将托梁器放在截割头上，再将托梁、网片放在托梁器上并固定好—开进机组，将截割臂升起接顶—闭锁机组开始永久支护。

适用条件：掘进队组在相应配套机载临时支护无法实现时，可使用如机载托梁器等临时支护装置，并制定相应安全技术措施对顶板进行有效控制，确保顶板安全。缺点：托梁器为自制，强度低、支护面积小、人工操作程序繁琐、辅助时间长、安全性能差，目前已被机载式临时支护替换。

1.5 机载式临时支护(厂家定做)

该临时支护方式为利用掘进机原有液压系统，通过协调操作液压控制阀手柄，使组装好的临时支护架先将主架、顶梁架打开，再升高主架，对顶板产生支撑作用。

工艺流程：机组截割头落地—将网片、钢带放在顶梁架上并固定—操控液压控制手柄，主架、顶梁架慢慢打开至所需角度及位置—升主架接顶—在临时支护架下进行永久支护。

适用条件：机载式临时支护适用于巷高超过2.8 m的机掘巷道，必须根据机组情况进行加工组装。该装置利用掘进机泵站作动力，结构紧凑、布局合理，操纵方便，安全快捷，支护面积大，初撑力和工作阻力较大，能明显缩短临时支护时间，降低劳动强度，提高掘进效率。缺点是当巷道顶板坑洼不平或巷道拐弯时，机载临时支护无法接顶，不能使用。

1.6 液压锚杆钻车临时支护

该支护方式为利用液压锚杆钻车自带的托梁架，将网片、钢带托起接顶，作为临时支护。永久支护时人员站在钻车上，自中间向两边，逐步施工顶帮锚杆(锚索)。也可多台钻车同时作业。

工艺流程：工作面截割成型后，机组退出—锚杆钻车开进永久支护下—将网片、钢带放在锚杆钻车托梁架上并固定—锚杆钻车开至工作面—升托梁架接顶—在临时支护架下永久支护(人员站在升架平台上操作钻臂施工锚杆锚索)—中间支护完成后移动钻车进行两边支护。

适用条件：适用于大断面巷道(不低于5 m)，巷道坡度应控制在±15°范围内。临时支护操作方便，安全性能高；钻车调整灵活，支护速度快，操作安全。

1.7 掘锚一体机机载临时支护

掘锚一体机由截割装置、临时支护托架、锚杆钻机(钻臂、升降平台)、转载机等组成。该临时支护方式为利用机组自带的临时支护托架，将网片、钢带托起接顶，在临时支护架下进行永久支护。

工艺流程：工作面截割成型后，机组退至永久支护下—将网片、钢带放在临时支护托架上并固定—机组开至工作面—升托架接顶—在临时支护架下永久支护(人员站在机组上操作钻臂施工锚杆锚索)。

适用条件：适用于大断面巷道，机组自带临时支护装置，大幅缩短了临时支护时间，确保了临时支护安全可靠、快捷、高效。

2 结 语

从以上分析可以看出，各种临时支护方式有各自的使用条件及优缺点。为了实现掘进工作面安全生产，必须严格控制顶板事故，杜绝空顶作业，而临时支护的强度、效果直接影响着顶板安全。在具体临时支护方式的选择上，技术人员必须实地考察现场实际，选择与巷道地质、断面、设备型号等条件相适应的操作简便、支护强度大、劳动强度低、作业时间短、工人容易接受的临时支护方式。今后临时支护将向机械化、自动化、智能化、标准化方向发展，从而大幅度提高掘进效率和安全系数，为矿井安全高效提供坚实保障。