煤巷快速掘进超前支护探究

周 伟

(平煤股份八矿，河南 平顶山 467000)

0 引言

煤巷是煤矿中非常多的巷道类型，其支护工作相对于岩石巷道有着较大的不同，全面提升煤巷快速掘进超前支护效果对于更好保证煤巷掘进工作质量非常关键。特别是随着煤矿生产现代化程度的不断加快，各种类型的新工艺、新装备、新技术应用到煤矿开采中，采掘量大大增加。对煤巷快速掘进超前支护进行分析有着较为重要的意义。

1 工程概况

目前，某煤矿主采的是13#煤层，煤层厚度在4 ～6.5 m，平均厚度在5.3 m，煤层倾角平均为4°。从煤层的顶板岩性来看，直接顶为砂质泥岩，老顶为细粒砂岩。从煤层的底板岩性来看，直接底为细粒砂岩，老底为砂质泥岩。从开采情况来看，某工作面回风巷道所处位置的地质环境较为复杂，尤其是顶板的砂质泥岩整体的稳定性相对较差，在开采过程中容易出现软化膨胀、片帮、冒顶等问题，特别是不论底板还是顶板岩层均有着明显的裂隙发育问题，周边采空区积水也会给开采工作带来较大的威胁。

2 巷道原支护方案分析

巷道原支护设计采用的锚索网联合支护的方式，具体支护如图1所示。

图1 巷道原支护示意图

3 影响煤巷快速掘进的主要因素

3.1 掘进设备

在煤巷掘进的过程中，破装运支等环节非常关键，若综掘设备整体的机械化程度相对较低，各个工序在衔接配合过程中会出现不够顺畅的问题，不仅影响到整个掘进工作的整体速度，同时也会带来较大的安全隐患，对煤巷掘进工作整体带来较大的影响。

3.2 掘进施工工艺

从巷道掘进施工来看，多工序平行作业对于提升掘进效率非常有效。某回采面在煤巷掘进过程中，顶板岩层出现了遇水膨胀软化的问题，若不能第一时间采取有效措施，对综掘设备的使用情况进行针对性地控制，非常容易出现顶板破碎的问题，若技术人员可提前做好相关的支护施工，可以最大限度地防止冒顶事故的发生，降低巷道维护成本，提升整个煤矿的经济效益。在临时支护的过程中，选择使用液压前探梁支架，不仅可有效减少掘进作业的劳动强度，同时也有助于压缩支护作业所需要的时间。在巷道永久支护的过程中，可选择使用锚杆支护工艺，若顶板的条件相对较好，对于控顶距应适当增加，全面做到掘进和支护作业的相平衡，在巷道内实现集中施工。若遇到的顶板条件较差，对于控顶距应适当地减少，对于单次进尺的量也应当控制，全面提升支护系统整体的稳定性。通过工序交叉作业的方式，作业效率有较大提高，掘进速度提升明显。

3.3 施工人员

巷道在掘进的过程中，超前支护属于一项综合性的工作，掘进设备处于关键设备，同时各种类型的专业技术人员还需要协同配合。因此，施工人员对超前支护效果有着较大的影响，若施工人员技术不过关，对整个掘进工作带来的影响非常明显。同时，由于其中涉及到多方面的相互协同，因此，施工组织管理将对各项工序开展效果产生较大影响，需要根据工作面掘进的实际情况，制定出科学可行的管理制度及对应的管理措施，确保各个工序之间有效衔接，提升快速掘进的效率，确保超前支护质量。

4 煤巷快速掘进超前支护优化措施

4.1 对煤巷截割工艺进行优化

在煤巷快速掘进的过程中，本次选择了截割效率相对较高的掘进机，同时，根据工作面巷道的实际地质情况，科学设定进刀方式。本次在截割时，若围岩地质情况相对教好，则选择使用中心进到的方式，然后从中心向四周刷帮进行截割施工，如图2(a)所示。若在截割的过程中，周围的围岩整体较为破碎，本次采取了分次作业的方式，将1/3的断面先截割出来，然后再将剩余的2/3断面截割出来，如图2(b)所示，这种操作方式不仅可以降低顶板空顶的时间，同时也有助于在保证截割效果的基础上，提升施工的安全性。如果作业面所处位置的地应力相对较大，这就增加了出现片帮事故的概率，在这种情况下，本次采取了首先对巷道中间区域进行截割，然后再向两帮进行扩刷的方式，这对于降低两帮的暴露时间较为有效，如图2(c)所示。

图2 不同截割方式示意图

4.2 多工序交叉作业

在对煤巷截割之后，就需要采取超前支护的方式对巷道进行超前支护，这个环节也是煤巷掘进施工中需要消耗大量时间的工序。所以，在本次施工的过程中，采取了多工序交叉作业的模式，这对于提升巷道掘进速度较为关键。在某工作面巷道掘进的过程中，为了最大限度地压缩巷道支护消耗时间，在迎头滞后的一定距离，巷道采取了弱化支护工艺，首先在容易掘进的同时出现失稳概率较高的区域，在截割之后对巷道的顶板和帮角进行了锚杆支护，其他锚杆在作业面滞后迎头25 m的位置进行支护。因为，将锚杆安装作业设置到了掘进机的后面，因此，整个支护作业对掘进作业产生的影响相对较小。所以，选择使用上述施工工艺，可有效压缩支护环节消耗的时间，推动掘进工作和支护工作平行进行。根据现场测算，选择使用该工艺，可以节约支护所需时间的60%以上。此外，在进行锚杆支护时，技术人员还可以对掘进环节中使用的运输装置进行全面检修，这对于压缩整体的时间消耗有明显的作用。

4.3 优化支护工艺

在本次超前支护的过程中，为了最大限度降低临时支护所消耗的时间，在××××掘进工作面掘进时，选择使用机载液压前探梁的方式。前探梁选择使用量3根φ 75 mm，长度为4.5 m的钢管，同时借助专业卡子的方式将其在锚杆上固定。同时，在具体支护的过程中，在顶网和前探梁之间选择使用了木板进行衔接，这对于提升接顶的效果较为有效，在很大程度上也增加了作业的安全性。选择使用机载前探梁临时支护的方式，不仅可有效增加顶板裸露区域整体的支护强度，同时可有效压缩空顶作业的时间，对于提升作业安全性效果明显。根据现场施工测算，采取这种支护工艺，相对于传统点柱支护工艺，在单个班次中，节约用时就超过了1.5 h，整体作业效率提升达到了20%。

5 结语

煤巷快速掘进对于保证煤矿生产的安全性，确保采掘实现有效衔接非常关键，在具体实施中，超前支护是关键环节，需要根据煤巷的实际情况，分析各种类型的地质因素，科学制定超前支护方案，加大人员培训力度，确保各项超前支护措施能够高效率、高质量落实到位，这是确保煤巷支护质量的关键所在。