软岩掘进工作面临时支护的探讨(论文).doc

软岩掘进工作面临时支护的技术探讨 海 洋 摘要：在煤矿巷道掘进是一项必不可缺的系统工程。 掘进巷道的工程质量关系着其服务年限的长短和服务效果的好与不好。 而掘进巷道的质量主要体现在对围岩的控制程度和支护的合理可靠性。 现我国很多煤矿的巷道掘进还采用钻爆法进行破岩， 爆破破岩对围岩具有一定的破坏性， 而且爆破后打破了原岩原有的应力平衡，围岩处于不稳定状态，如果暴露的围岩不及时得到有效的控制，围岩就会松动开裂、离层脱落，给后期永久支护作业带来极大困难，甚至会造成工作面顶板冒落、片帮伤人等事故。本文通过对煤矿1308轨道下山掘进工作面爆破落岩后， 应用金属套管前探梁临时支护及时有效地维护围岩，满足顶板矿压活动要求，达到作业人员的操作安全。 现场研究结果表明， 此种短期应急支护方法对巷道围岩具有较好的保护和基本控制作用，该项技术的应用是成功而有效实用的，具有较高的实用和推广价值。 关键词：矿压活动；短期应急；暴露围岩；保护控制0 引言煤矿安全规程第四十一条里明确规定：掘进工作面严禁空顶作业。在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支护或其他措施。 掘进工作面放炮后大部分的矸石堆积在迎头，架设棚子、打设锚杆、砌碹等都无法在大量浮货的基础上进行操作。 为了防止裸露的顶板及两帮出现离层冒落、断裂片帮伤人现象，在架设永久支护前必须及时架设安全可靠的临时支护，出货、永久支护等工序才能安全顺利地进行。 炮后对裸露围岩采取什么方式及时进行支护，怎样在最短的时间内有效地进行控制围岩至关重要。 在这里我们主要探讨炮掘工作面从放炮后到架设永久支护前对暴露围岩的控制，即临时支护。1 试验矿井及巷道基本情况该煤矿位于贵州省黔西南州， 矿区为脊状山地貌，属中高山地形。 矿区内岩层中节理较发育， 岩层为单斜构造， 断裂不发育，岩层倾向为35010，倾角平均为14。 现回采煤层为K3层，产于上煤组中靠下部，煤层呈层状产出，产状与岩层产状一致， 顶板为深灰色泥质粉砂岩， 直接底为灰黑色粘土岩， 老底为灰白色粉砂岩。 表3 K3煤层顶底板岩性顶、底板名称岩石名称厚 度特 征直 接 顶粉砂岩1.6米深灰色，泥质胶结，半坚硬。伪 顶粉砂岩、煤0.8米灰色块状半坚硬、黑色光亮半坚硬直 接 底细砂岩0.9米黑灰交替色，层理发育，半坚硬。老 底中砂岩5.2米灰白色，胶结致密，坚硬。本文探讨的1308轨道下山掘进工作面，是在距K3煤层底板5.6米的老底岩层顺层施工的全岩巷道。 工作面施工采用矩形断面，循环进度1.2米，采用锚杆支护，耙斗机装车，绞车提升。 该工作面围岩条件一般，以泥质粉砂岩为主，属软中等岩石，层节理比较发育，容易冒落。 巷道支护断面如图1所示。 图1 巷道支护断面图2 巷道破岩后围岩的应急维护2.1 掘进炮后早期临时支护煤矿掘进工作面的炮后临时支护，最早期采用圆木戴大帽进行点柱支护，后期采用摩擦金属支柱和单体液压内柱挂铰接梁进行支护，再后期也用过棚式支架进行临时支护。但无论采用哪一种效果都不太好，而且也无法保证作业人员的安全。因为无论采用哪种方式，在存有大量矸石（煤）的浮货上架设临时支护，就必须挖出柱窝或腿窝至硬底，否则支柱不牢固，往往带来更大的危险。挖柱窝或腿窝需要一定的时间，如果顶板及两帮浮石、危岩处理不好，也容易造成安全事故。2.2 临时支护应遵循的原则本文探讨的1308轨道下山掘进工作面围岩属中硬偏软的岩性，层节理比较发育，支护不及时容易冒落。 因此，在巷道掘进及支护时应遵循以下思路： 适应工作面的矿压特征，减少松散变形。 严格控制巷道的形状，保持顶、帮的完整。 保证顶板的稳定性，采用及时主动承载的支护形式才能控制变形，减缓和消除离层。为了解决这一问题，该工作面经过一段时间的摸索和不断地改进，最后研究出了轻便简易的套管金属前探梁临时支护。2.3 金属套管前探梁临时支护的使用方法 先用三寸铁管截几根0.3米长的短管，在每个短管上钻洞（约3公分直径），在洞口焊接螺帽（螺帽必须跟锚杆配套），再截几根2米-2.5米长的二寸铁管，套管前探梁就做成了。 工作面放炮后，用长把工具处理掉工作面迎头的松动浮石和裂茬危岩，将迎头附近的锚杆重新坚固一遍。 将三寸套管上焊接的螺帽对上工作面最前一排锚杆的螺纹拧上。锚杆露头一般为2-3公分，套管螺帽拧紧至锚杆的托盘螺帽，并按巷道的前进方向排列好。 将2寸管插进3寸套管，前探至工作面迎头。 在相邻两根探梁上铺设三道至四道半圆木或刹杆，用排楔刹紧。 为了不影响正规锚杆的架设，前探梁必须向两边叉开，让出打锚杆眼和上托盘的位置。 套管前探梁根据巷道宽度，围岩状况以及锚杆布置情况，可以布置两排，也可布置三排，甚至更多。 临时支护布置如图2和图3所示。2.4 金属套管前探梁支护在其他掘进巷道的应用遇断层、破碎带时，为了加强支护，也可在套管前探梁上铺设金属网，迎头加打点柱进行维护，使用起来比其它形式的支护更为简捷方便；套管金属前探梁支护也可用在砌碹巷道的掘进中，在碹帽上边顶板架设两排锚杆，锚杆的间排距根据巷道围岩状况和循环进度进行调整，最关键是炮后能在最短时间内进行支护，控制围岩。在有前探梁的基础上，人员就可以进入工作面进行出货及永久支架等的安全作业。 3 结论采用新型支护体，将金属套管前探梁支护用在掘进巷道的炮后临时支护上，技术可靠，经济合理，操作安全方便，支护时间短，使用效果特别好。该矿近年来在锚杆巷道中使用套管前探梁进行工作面炮后的临时支护，既有效地控制了巷道围岩，又保证了作业人员的安全，掘进巷道的工程质量也有了明显的改观，而且也提高了掘进速度。 在1308轨道下山掘进工作面取得成功，不仅解决了煤矿采掘接替紧张的状况，改善了矿井安全情况，延长了矿井服务年限，为矿井的可持续发展奠定了基础。同时，也为其他矿在巷道掘进方面积累了经验。参考文献 (References)1 陆士良，汤雷，杨新安. 锚杆锚固力与锚固技术M. 北京：煤炭工业出版社，1998. 2 凌贤长,蔡德所.岩体力学M,哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2002 3 赵星光，蔡美峰，蔡明等. 地下工程岩体剪胀与锚杆支护的相互影响J. 岩土力学与工程学报，2010，29（10）：2056-2062. 1998 4 马建军,蔡路军,程良奎. 软岩巷道稳定性影响因素及其支护理论探讨J. 有色金属（矿山部分），2