邁步式掘進臨時支護裝置的應用

      1 應用背景
　　頂板是煤礦五大傳統自然災害之一，頂板事故占全國煤礦各類事故死亡人員的34.6%，仍是威脅煤礦安全生產的主要危險源，是煤礦主要殺手之一。如何提高頂板管理機電裝備水平，加強頂板管理是安全生產的重要內容。近年來，隨著煤礦安全基礎建設不斷加強，安全生產標準化持續推進，機械化、自動化、信息化、智能化（以下簡稱“四化”）迅猛發展，大力推進機械化換人、自動化減人和智能化無人礦井建設，有力的保障了安全生產，也取得了良好的經濟效益。
　　目前，恒源礦綜掘超前支護前期主要采用機載臨時支護的方式，只能控制綜掘機前方2m頂板，且控頂面積未做到迎頭全覆蓋，需要配合大板輔助支護頂板，放大板時人時常站在空頂區，安全可靠性差，受機載臨時支護控頂距離，綜掘機循環作業有效進尺距離不超過2m，需要頻繁割煤、支護，掘進效率相對低，為認真吸取各類事故教訓，提高頂板管理水平，確保安全生產，解決循環進尺少，單進低的現狀，采取引進新技術、新裝備的措施解決目前困境。
　　2 巷道概況
　　Ⅱ634工作面位于我礦Ⅱ63采區中部，為Ⅱ63采區準備的第三個工作面。Ⅱ634機巷在Ⅱ634工作面下方，煤厚3m，平均傾角8°。由于煤層埋深較大，局部0.6～2.1m有厚100mm煤線發育，巷道地壓顯現明顯，幫部裂隙較發育，片幫較嚴重，迎頭臨時支護效果與防片幫效果是影響安全性的主要因素。
　　2.1 巷道圍巖特征
　?、?34機巷布置在6煤層中跟頂板施工，據已施工的Ⅱ633機巷、Ⅱ632機巷、Ⅱ632風巷掘進過程中資料分析，巷道在掘進期間揭露的巖層主要為泥巖及細砂巖、粉砂巖，其中細砂巖：深灰色，薄層狀，水平層理，含黃鐵礦結核，泥巖：深灰色，薄層狀、富含大量植物化石碎片，粉砂巖為淺灰色、灰色，中厚層狀、半堅硬。
　　2.2 頂底板巖性
　　根據Ⅱ633工作面機巷實際揭露情況及周圍的99-5、99-8等地面鉆孔資料統計如下：
　　2.3 瓦斯
　　從賦存深度和覆巖巖性上分析，由于Ⅱ634工作面6煤層賦存深，且煤層頂板有較厚的泥巖蓋層，不利于瓦斯的排散、溢出。
　　根據恒源公司防突中心實驗室Ⅱ633風巷、機巷測定的瓦斯含量，Ⅱ633工作面掘進期間最大原始瓦斯含量9.62m3/t，煤層原始瓦斯含量較高;因此判斷，Ⅱ634工作面機巷掘進期間在構造區域附近可能存在瓦斯富集區，尤其是在構造區域作為瓦斯治理的重點;加強巷道掘進過程中的瓦斯管理工作，對瓦斯富集區提前治理。
　　2.4 巷道設計情況
　?、?34機巷設計長度為1963m，用錨梁網索支護、斜矩形斷面，斷面規格為凈寬×凈高=4600mm×3500mm（凈高指單軌吊中心線處錨桿頭至底板之間的垂直距離，凈寬指兩幫錨桿頭之間的水平距離），Ⅱ634機巷頂板選用Φ=20mm、L=2400mm的左旋無縱筋等強螺紋鋼錨桿，幫部選用Φ=20mm、L=2000mm的右旋等強全螺紋鋼錨桿，頂板采用“M3”型鋼帶配合6#鋼筋網護表，鋼筋網長×寬=2.6m×1.1m（1.0m），右幫幫部采用平鋼帶配合6#鋼筋網支護，左幫幫部采用平鋼帶配合金屬網護表，金屬網長×寬=5.0m（3.5m）×1.0m，頂板錨桿間排距為800mm×800mm;幫部錨桿間排距為800mm×800mm。當煤厚≥2m時，順巷平行于煤層頂板施工兩排錨桿（錨桿間距為正常巷道的錨桿排距），第一排距煤層頂板0.8m～1.0m，第二排距第一排0.8m～1.0m。正常施工巷道時，距煤層頂板1.0m處，施工一排錨桿。Ⅱ634機巷頂板錨索采用直徑21.8mm的鋼絞線，錨索長度不小于7000mm，錨索間排距1000mm×1600mm，采用“三三”型居巷中對稱布置。
　　3 設備情況簡介
　　ZLJ2×1040/28/42型邁步式掘進臨時支護裝置由金屬結構件：橫梁、順梁、前梁和液壓元件：立柱、各種千斤頂、液壓控制元件、液壓輔助元件等組成。
　　 4 邁步式掘進臨時支護裝置主要性能參數
　　 5 準備情況
　　6月份步式掘進臨時支護使用前，按照要求開展了專項安全風險辨識評估;制定邁步式掘進臨時支護工操作規程、使用維護安全技術措施;對操作人員進行了專門的培訓。
　　6 操作步驟
　　7月份根據設備使用實踐并根據我礦生產實際，優化設備操作步驟如下：收前梁千斤頂，上鋼帶，上網聯網。收主橫梁側推千斤頂。收主立柱千斤頂。推主支撐組移架。伸主立柱千斤頂。前梁千斤頂伸壓網、聯網。伸主橫梁側推千斤頂，收輔橫梁側推。收輔立柱千斤頂。拉輔支撐組移架。伸輔立柱千斤頂。伸出全部側推，重復以上步驟，然后進行永久支護。
　　7 施工進度及過程說明
　　從2018年6月20日J5點前50m開始至2019年1月28日J18點前30m止，累計進尺856m，單班進尺最大5排，最大日進尺9.5m。受停頭治理瓦斯影響，個別月份掘進進尺不高。例如8月份與7月份相比，8月受瓦斯含量增大的影響割窯速度變慢，同時不能夠一次施工多排，導致本月進尺略小于7月，進尺速度沒有明顯提高。另外受打鉆探查瓦斯影響，8月份、9月份、10月份，11月份和12月份均停頭1日至15日進尺。
　　8 使用效果及勞動效率分析
　　8.1 勞動效率分析
　　在使用機載臨時支護掘進期間，早班平均每班進尺2排，中班、夜班平均每班進尺3排，日平均進尺量為8排。在使用邁步式掘進臨時支護掘進期間，早班平均每班進尺3排，中班、夜班平均每班進尺4排，日平均進尺量為11排。
　　8.2 經濟效率分析
　　結束語
　　通過使用邁步式臨時支護裝置，降低了工人勞動強度，提高了安全系數。其次掘進機割煤出貨之后，退到支架后方，迎頭空間寬敞，頂板和幫部錨桿可同時施工，人員利用率高。但是還需進一步改善，對Ⅱ634機巷該條巷道，邁步式臨時支護裝置存在臨時支護站腿無法一次到迎頭、鋼帶定位困難、操作片閥易損壞和移動時不能與局扇風筒同步移動等問題。