超前支護在采礦工程的應用

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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，在其膠結后硬化破碎巖體，加固效果較高。結合當前采礦工程開采環境的愈發復雜性，有必要借助超前支護技術提高采區安全性，下面進行具體分析。

1采礦工程現狀概述

目前在采礦過程中，部分環節存在著支護風險，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，會降低采區上方土方的承受力，存在坍塌風險；同時，巷道圍巖也容易受到內應力擠壓，在頂板軟化下容易出現頂板破碎問題和底鼓現象，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，礦產回采問題?；夭墒前l生在掘進后的工作，主要是開采遺漏礦層，降低經濟損失，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，容易出現煤層段掉頂的問題，且容易出現連鎖的煤層連片塌落風險和煤層段掉頂風險，需要提前做好預防工作。第四，電靶道問題。作為礦產資源安全運輸的通道，容易在爆破等多方面因素干擾下和破壞下，加大電靶道的負荷，同時也會破壞電靶道的基本平衡，進而誘發坍塌問題，需要進行二次修復處理[1]。

2超前支護技術的具體應用

2.1石門揭煤中的應用在石門揭煤中應用超前支護技術時，要關注以下要點：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、長度等數據，結合實際巷道支護需求進行調整。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支護問題，提高超前支護在揭煤環節中的價值。一般容易在鋼管間距和質量上出現問題，要加強該方面的質檢工作[2]。

2.2電耙道修復中的應用在電耙道修復中應用超前支護技術時，要關注以下要點：第一，要在坍塌電耙道位置設置鋼鐵支架，其形狀為“工”字形或者“口”字形；在鋼鐵直接的設置中，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的電耙道周圍，每間隔5m左右進行鋼錨固加固處理；在科學的布置加固下，最終形成鋼錨棚，實現對電耙道的有效修復[3]。

2.3巷道掘進中的應用超前支護加固技術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支護油路進行連接。在設備運轉中，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，實現油路互聯互通。在實際的超前支護工作中，要關注以下幾點：第一，要關閉綜掘機油路、展開頂架和伸出側架，最后推動頂梁架和支護頂架的液壓控制手柄后，在頂梁架上實現鋼網和支護鋼架的安裝。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，關閉支護油路并停止支護控制閥。

2.4礦區回采中的應用超前支護技術在礦區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，可有效結合超前支護技術，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，超前支護技術主要應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，實現良好的支撐作用。需要注意的是，支架分為前后兩節，前節頂梁后部和后節伸縮梁鏈接，且前后節座利用移架千斤頂互相鏈接，在該鏈接方式下，可提高支架的穩定性，進而發揮超前支護技術的價值。

3超前支護技術的升級方向

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超前支護裝置優化超前支護裝置優化后，其結構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，需要液壓千斤頂的兩端分別插入吊耳和原來的液壓頂篷的吊耳中，使用固定銷固定。當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掘進作業的需求。具體超前支護裝置結構優化可參考圖1。

3.3支護范圍內輔助運輸裝置創新為了提高超前壓力影響范圍中巷道內的機械運輸問題，可以對超前支護范圍輔助運輸裝置進行設計優化，其組成包括框架機構、軌道機構、滑動機構、承載機構和吊掛機構。具體而言，滑動機構設置在軌道機構上、軌道機構結合吊掛機構懸掛在巷道頂板下、框架機構置于滑動機構上、承載機構在框架機構下部。

4結語

目前超前支護技術已經被廣泛應用于采礦工程中，具體在巷道掘進、礦產回采、石門揭煤和電靶道等問題的處理中，可以體現該支護技術所具有的穩定性和安全性。做好超前支護技術的優化完善，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，且在設備適應能力、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更好的保障煤礦開采的安全性，促進采礦行業實現可持續的發展。

參考文獻

[1]王強.超前支護在采礦工程中的應用[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用[J].礦業裝備,2021(4):56-57.

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

作者:班建軍 單位:晉能控股集團軒崗煤電有限責任公司調度指揮中心