超前支护在采矿工程的应用

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0引言

超前支护是超前于掘进工作面对破碎带和松软岩体进行的支护加固工作，一般有三种应用形式：第一，使用3~5m长的采矿超前锚杆，对工作面前上方的岩体进行锚固。第二，使用超前管棚，具体为钢支架与长钢管、钢轨的组合，实现对工作面前上方岩体的锚固。第三，注浆锚杆超前注浆，是在工作面前上方进行水泥浆的注射，在其胶结后硬化破碎岩体，加固效果较高。结合当前采矿工程开采环境的愈发复杂性，有必要借助超前支护技术提高采区安全性，下面进行具体分析。

1采矿工程现状概述

目前在采矿过程中，部分环节存在着支护风险，下面进行具体阐述：第一，巷道掘进问题。在采矿工程不断深入下，巷道掘进的难度逐渐增加。伴随不同程度的开采爆破和机械运行碾压，会降低采区上方土方的承受力，存在坍塌风险；同时，巷道围岩也容易受到内应力挤压，在顶板软化下容易出现顶板破碎问题和底鼓现象，且一旦上方岩体破损连接到已破坏的断层岩体，会加大坍塌的范围。第二，矿产回采问题。回采是发生在掘进后的工作，主要是开采遗漏矿层，降低经济损失，不过回采工作也会伴随着爆破和机械压力，存在较大的上方岩体破损风险。第三，石门揭煤问题。在进行煤层揭露过程中，顶板的安全管理工作难度较大，容易出现煤层段掉顶的问题，且容易出现连锁的煤层连片塌落风险和煤层段掉顶风险，需要提前做好预防工作。第四，电靶道问题。作为矿产资源安全运输的通道，容易在爆破等多方面因素干扰下和破坏下，加大电靶道的负荷，同时也会破坏电靶道的基本平衡，进而诱发坍塌问题，需要进行二次修复处理[1]。

2超前支护技术的具体应用

2.1石门揭煤中的应用在石门揭煤中应用超前支护技术时，要关注以下要点：第一，需要在迎头顶部超前打眼，并控制孔眼距离在300mm左右、孔深在1.8m左右；同时，要求对打孔的间距进行控制，且孔眼沿巷道四周轮廓进行布置。第二，在孔眼中均放置一根钢管，具体的钢管材料、长度等数据，结合实际巷道支护需求进行调整。需要注意的是，超前护顶保护需要在炮击揭煤前进行，且炮眼深度要低于支护眼的深度，提高支护效果。第三，在完成上述支护操作进行炮击揭煤时，结合揭煤安全管理工作需求，做好工前的支护保护检查工作，在最大程度避免出现支护问题，提高超前支护在揭煤环节中的价值。一般容易在钢管间距和质量上出现问题，要加强该方面的质检工作[2]。

2.2电耙道修复中的应用在电耙道修复中应用超前支护技术时，要关注以下要点：第一，要在坍塌电耙道位置设置钢铁支架，其形状为“工”字形或者“口”字形；在钢铁直接的设置中，还需要尽量贴近电耙道周围，在不影响电耙道其他操作的基础上进行支护加固处理。第二，要在岩石的周围进行钢锚固加固处理，具体要将钢锚用于待修复的电耙道周围，每间隔5m左右进行钢锚固加固处理；在科学的布置加固下，最终形成钢锚棚，实现对电耙道的有效修复[3]。

2.3巷道掘进中的应用超前支护加固技术主要用于采矿工程的巷道掘进施工中，为了提高掘进的效率，需要利用机械化的临时支护方式，在悬臂式纵轴掘进机和超前支护技术进行搭配下，有效组成临时支护装置。该临时支护装置具有较高的安全性，同时也能有效搭建支护钢架和拆除支护设备，最大程度提高采矿工程的掘进效率。在临时支护装置的工作原理中，会将掘进机的三位两通工作阀和对应支护油路进行连接。在设备运转中，综掘机原站会落实供油工作，三位两通工作阀门会打开支护油路与原站相接，实现油路互联互通。在实际的超前支护工作中，要关注以下几点：第一，要关闭综掘机油路、展开顶架和伸出侧架，最后推动顶梁架和支护顶架的液压控制手柄后，在顶梁架上实现钢网和支护钢架的安装。第二，在双向锁完成对油量的控制后，打开顶梁架和主架，在高度到达一定位置后，主架升高将钢网和钢带压在巷道顶板与主架中间。第三，立刻进行打眼和锚杆安装工作，在完成安装后降低主架到最低位置并折合，最终将顶梁架拢伏于综掘机上。第四，关闭支护油路并停止支护控制阀。

2.4矿区回采中的应用超前支护技术在矿区回采中主要有两种落实方式：第一，漏斗间不断掘进的方法。要求巷道间距5m左右，该方法遗漏煤层开采率高，但是坍塌率较大。第二，沿废弃矿场之间的连接柱进行回采的方法。该方法对支架链接要求高，可有效结合超前支护技术，安全性较高，但开采盲点较多。为了满足回采主要的安全性需求，超前支护技术主要应用第二种回采施工的方式。具体是利用两个支架作为底部支撑，同时将左右支架合并为一个支架利用，并且将两个支架的顶梁通过千斤顶进行链接底座，实现良好的支撑作用。需要注意的是，支架分为前后两节，前节顶梁后部和后节伸缩梁链接，且前后节座利用移架千斤顶互相链接，在该链接方式下，可提高支架的稳定性，进而发挥超前支护技术的价值。

3超前支护技术的升级方向

3.1超前支护防护范围提高在原有的超前支护装置基础上增加临时支护顶板（包括一端铰接在液压顶篷前端的两个临时支护顶板），可有效增大临时支护的面积，且连接在临时支护顶板下的圆钢及木板可组成迎头支护装置，确保迎头的有效支护。

3.2超前支护装置优化超前支护装置优化后，其结构组成包括临时支护顶板（矩形钢板），具体需要在临时支护顶板中心下进行吊耳焊接，且在顶板和液压顶篷下表面链接两端都有接头的液压千斤顶，需要液压千斤顶的两端分别插入吊耳和原来的液压顶篷的吊耳中，使用固定销固定。当液压千斤顶伸出时能起到支护顶板的作用，在收回时可满足继续掘进作业的需求。具体超前支护装置结构优化可参考图1。

3.3支护范围内辅助运输装置创新为了提高超前压力影响范围中巷道内的机械运输问题，可以对超前支护范围辅助运输装置进行设计优化，其组成包括框架机构、轨道机构、滑动机构、承载机构和吊挂机构。具体而言，滑动机构设置在轨道机构上、轨道机构结合吊挂机构悬挂在巷道顶板下、框架机构置于滑动机构上、承载机构在框架机构下部。

4结语

目前超前支护技术已经被广泛应用于采矿工程中，具体在巷道掘进、矿产回采、石门揭煤和电靶道等问题的处理中，可以体现该支护技术所具有的稳定性和安全性。做好超前支护技术的优化完善，在提高超前支护防护范围和改善超前支护运输方式后，能更好的提高支护面积和降低空顶距，且在设备适应能力、维护工作和管理方面也具有较高的价值，可以借助超前支护技术更好的保障煤矿开采的安全性，促进采矿行业实现可持续的发展。

参考文献

[1]王强.超前支护在采矿工程中的应用[J].中国金属通报,2022(4):45-47.

[2]李鹏鹏.浅谈超前支护在采矿工程中的应用[J].矿业装备,2021(4):56-57.

[3]武哲曦.浅谈超前支护在采矿工程中的应用[J].矿业装备,2021(4):90-91.

作者:班建军 单位:晋能控股集团轩岗煤电有限责任公司调度指挥中心