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1、掘进工作面防倒棚应用摘要 ：架 棚 支 护是 矿 井 采掘 生 产 过程 中 的 重要 支 护方 式 ，特 别 是 施 工 巷 道 遇 构 造 带 、 破 碎 带 或 厚 煤 层 的 准备 巷 道 施工 ，但 架 棚 支 护为 掘 进 施工 增 加 施工 工 序 ，影 响 工 作面 工 效的 提 高，特 别 是发 生 倒 棚后 不 但 形成 安 全 隐患 ，同 时影 响 工作 面 的正 常掘 进作 业 。关 键 词 ：钢 棚防 倒棚质 量0 引 言架 棚支 护 是 矿井 巷 道掘 进 施 工的 重 要 支护 形 式 ，京 东 矿在2007年以 前巷 道 架棚 支护 的 主要 材 料 是坑 木
2、， 坑木 支 护支 护 可以 根据 巷道 断 面 加工 相 应 规格 ，其 和巷 道 掘 进断 面 吻合 情 况好 ，通 过背 边 背 顶后 出 现 倒棚 的 情 况较少 。矿 井 在 推行 支 护改 革和 以钢 代木 支护 后 掘进 巷道 采 用钢 棚 支 护 ，由 于钢 棚 是预 先按 设计 加 工 的，当 其 投入 到 现 场后 常 发 现掘 进 断面 规 格 偏大 或不足 ，采 用钢 棚 支 护则 要 采 取措 施 拓 宽拓 高 或使 用 大量 材料 进行 背 边 背顶 ，炮 后出 现 倒 棚的 情 况 同时 也 增多 了 。1 掘进 施 工 过程 中 架 棚 支 护 存 在的 问 题
3、矿 井巷 道 掘 进过 程 中，由 于 围岩 受 断 层、褶 皱 等地 质 构造 影 响，围 岩 破碎 ，或 所掘 进 的 巷道 位 于 较厚 煤 层 和立 槽 煤下 ，则 应 采 用 梯形 断 面 和架 棚 支 护。在 实 际生 产 过 程中 工 人们 害 怕架 棚支 护，其 原 因有 ：采 用架 棚 支 护的 巷 道 通常 都 是围 岩 破碎 、煤 层厚 或 直 立煤 的 巷 道；架 棚 支护 的 巷 道要 花 较多 的 时间 进行 支护 操作 ，使 掘 进 工序 复 杂 化；架 棚 巷道 迎 头放 炮 易引 起倒 棚；架 棚 巷道 难 以 开展 机 械 化作 业 ，特 别 是 耙碴 机
4、出矸 时 可 能 拉倒 钢 棚 。由 于 工人 们 害 怕架 棚 支 护，于 是出 现 一些 另类 的操 作 方 式：前 期 施工 过程 中因 怕 放 炮或 耙 矸机 操 作引 起倒 棚，于 是 煤层 先 用 横柱 进 行 临时 支护 ，待 耙 矸机 进 去后 再补 套棚 支 护 ； 巷道顶 板 易脱 层 ，围 岩 较 不完 整 ，但 没 有支 护的 迫切 性 ，由 于 每 天 做好 巷 道 顶板 观 察 和顶 板 的敲 帮 问 顶工 作，耙 矸 机 进去 后 补 套棚 支 护 。这 种 支 护方 式 虽然 在 防 此 出 现 钢 棚 倒 棚 ， 方 便 耙 矸 机 操 作 上 取 的一 定
5、的 效果 ， 同 时也 存在较 大的 安全 隐 患 。2 强化 钢 棚 支护 质 量 管 理 和 控 制防 倒棚 要 从 基础 工 作做 起 ，而 适 用 的 钢棚 、准 确的 巷 道成 形 、合 格 的 钢棚 支 护 是防 倒 棚 工作 面 的 基础， 通 过这 三 方面 的 改 进 和 提 高 使 钢 棚 支 护 本 身 就 具 有 较 好 的 稳定 性 和 抗倒 性 。2.1 加 工合 格 、 适用 的 支 护棚生 产矿 井 普 遍采 用 钢棚 支 护 ，钢 棚 由 机电 队 统 一加 工 制作 ，因 此在 钢 棚加 工时 就必 须 考 虑支 护 的 简易 性 和 棚的 稳 定性 ， 钢
6、棚 支护 的简 易 性 便于 作 业 人员 快 速 地进 行 支 护操 作 ，钢 棚 支护 的稳 定性 使 棚 具有 一 定 的防 倒 棚 能力 ，通 过背 帮 背顶 后 具有 较好 的整 体 性 和 抗倒性 。京 东 矿 在钢 棚 使 用初 期 所加 工 的钢 棚棚 梁和 棚 腿 不能 很 稳 定地 结 合 ，必 须 通 过使 用 铁线 或 螺栓 进 行紧固 ，这 对架 棚 和 回收 都 造 成了 许多 不便，同时 稳 定性 差，作 业 人 员 不喜 欢 使 用。矿 井 后来 在 总 结经 验 和参 观 其 他 矿 井 后 对 钢 棚 加 工 进 行 适 当 调 整 ， 即 在棚 腿 上 用
7、“ U”形钢 焊 接 一个 “ U”凹 槽 ， 支护 时 棚 梁嵌 在 凹 槽内 ，于是 棚 梁就 不会 出现 前 后 滑 动，支 护 后棚 梁 与棚 腿 的 整体 性 更好 ，支 护 操 作 简单 ，新 加 工的 钢 棚在 后 继 的应 用 中 得到 作 业人 员 的 普遍 认可 。2.2 提 高巷 道 成 形质 量巷 道成 形 质 量对 钢 棚 的支 护 至关 重 要 ，巷 道 断 面达 不 到架 棚 支护 要求 的断 面 使 棚无 法 支 护或 支 护 变形 ，巷 道断 面 超宽 超 高易 造成 钢棚 支 护 后背 顶 背 边不 到 位 或不 实 ，这 样 支护的 钢 棚无 法保 证 与
8、边 顶有 效塞 紧 ，炮 后 极 易往 后 倒 棚，或 是材 料 消耗 巨大 造成 浪 费 和增 加 成 本。因 此 必须 加 强 巷道成 形控 制 ：现 场 明 确巷 道 以 梯形 断 面 掘进 ，采 用架 棚 支 护，这 样避 免 掘进 过程 中工 人 因 怕架 棚 而 采用 半 圆 拱断 面（ 但现 场 煤层 、 围 岩情 况 又 不 适合 采 用 半圆 拱 支 护） ， 造 成 断 面偏 大 或偏 小 难以 采用 架棚 支 护 ；打 眼 前 必须 定 出 巷道 的 中 腰线 ，用钢 卷 尺量 出架 棚的 掘 断 面尺 寸 ，后 采 用 黄 泥进行 点 眼，通 过断 面 尺寸 量取 、点
9、 眼 能 有效 保 证 巷道 的 成 形；控 制 好火 工 爆破 ，工 作 面 遇 煤较 厚 在 的，必 须先 进行 掏 煤，后 再 对断 面 进行 扩 刷至 架棚 断面（ 有 掏煤 进 行 分段 爆 破 的，应 上 部煤 帮 采用 横 柱 进行 超 前 临 时支 护 ） ， 煤 薄 的 一 次性 全 断 面 爆破 ； 在炸 药 用量 上以 技术 员 给 定的 参 数 ，结 合 本 巷道 前 期 施工 过 程中 的 经验 选取 一个 合 适 的数 值 ，避 免 出 现 炸药 用 量 过多 造 成巷 道 超炸 或崩 倒钢 棚 。2.3 提 高巷 道 架 棚 的 质 量金 属 棚 梁 的 宽 度
10、和 棚 腿 长 度 都 是 在 地 面 机 电 车 间 预 先加 工 好 ， 京东 矿使用 标 准 钢棚 棚 梁 长 1.95m 、 长 棚 腿长 2.37m 、短 棚 腿 长 2.25m 、 棚 梁 净宽 1.75m ，下 净 宽 2.42m 、净 高 1.9m ，作 业 人员 架 棚时应 保证 尺寸 达 到 设 计要求 范 围。棚 支护后 棚子 平 面应 垂直 于巷 道 中 线， 水 平 巷道 不 许 出现 前 倾 、后 仰 、迈 步 等现 象 。 金 属棚 的 牙口 之间 必 须 垫 有 厚 为 2 公 分 的木 垫 ，增 加 可缩 性和 磨擦 力 。棚 梁 上 部 、棚腿 边 帮必 须
11、 用 半圆 木 背紧 背 严 ，棚 距符合 作业 规程 要 求 （ 一般为1 米 ） ， 两棚 之 间要 打 撑木 ，呈一 直 线 ，打 紧 楔子 。拐 弯巷 道 的架 棚 注意 事 项 ：在 巷 道拐 弯处 架棚 时 ， 要根 据 曲 率半 径 （ 即弯 度 ）大小 ， 大弯 （ 外径 ）的 棚距 加 大 ，小 弯 （ 内径 ） 的 棚距 缩 小 。2.4 加 强对 质 量 的管 理 和 控制各 级管 理 人 员、技 术员 应 采取有 效 措 施加 强 对 架棚 质 量的 管 理、 控 制 ，发 现 不 合格 棚 应 处罚 的 要 处罚、应 整改 的 必须 整 改，月 底 工程 质 量 验收
12、 应 严 格做 到 按 质计 价。架 棚 质 量的 提 高是 防倒 棚工 作 中 最基 础 的 工 作，架 棚质 量 无 法得 到 提高 ， 其它 防倒 棚措 施 就 无法 得 到 有效 实 施 。3 使用 必 要 和有 效 的 防 倒 棚 措 施采 取防 倒 棚 措施 是 预防 工 作 面出 现 倒 棚的 有 效 手段 ，能有 效 预防 工作 面所 支 护 的合 格 棚 因各 种 意 外而 倒 棚 ，防 止 工作 面 倒棚 后出 现冒 顶 而 无法 正 常 作业 。因 此根 据矿 井生 产 过程 中 的经 验可 以采 取 以 下方 法 防 止倒 棚 ，且 工 作面 可能 根 据情 况 独立
13、或组 合使 用 。3.1架 棚 支护 工 作 面，从 第一棚 开 始 在棚 腿 边 上（ 上 部和 中 下 部） 打上深 度30cm 左 右 的钻 孔， 后在 钻 孔 上插 上 废旧 钻 杆加 工 的 长约50cm 锚杆 ，锚 杆 与棚 腿之 间 用 板块 或 木楔 塞 紧 ，铁 丝加固 ， 利用 埋设 锚杆 的支撑 能有 效 防 止倒 棚 。埋 设 锚 杆 方 式 防 倒 棚 可 有 效 防 止 迎 头 第 一 棚 倒 棚和 刚 开 始架 棚 时倒 棚， 掘进 过 程 中可 对 迎 头 5 棚配 合 连杆 撑 木使 用 。3.1使 用 连杆 撑 木 支护。 棚与棚 之 间 在未 使 用 连杆
14、 撑 木前 ，每 架 棚 都 是独 立 的 ，必 须 独立 承受 迎 头爆 破 冲 击，抗 冲击 能 力低 ，但棚 梁 头 、棚 腿中 部 、棚 腿 下部 使 用 连杆 撑 木（ 小坑 木 或 半圆 木 加 工 ） ， 棚 与 棚 之间 形 成 一个 整 体 ， 达到 “ 一把 筷 子难 折断 ”的 效 果 。3.1工 作 面迎 头架 设的 棚 ，棚 前 倾 5 度， 然 后 用木 楔 塞紧 ， 必要 时 可 用 10#铁 丝将棚 梁棚腿 与 背 顶背 边 坑 绑紧 ， 这样 可 以利 用爆 破的 冲 击 波使 棚 往 后推 ， 起 到加 固 作 用。3.2巷 道 围岩 破 碎 ，但在 当 前
15、作 业 情 况下 冒 顶 风险 较 低的 掘 进工 作 面 ，迎 头 棚 不宜 离 迎 头岩 石 的 爆破 面 过 近，离 迎头 50cm 至 70cm， 棚 上 部使 用 背顶 坑木 往 前探 到 迎 头， 免 避爆 破 力量 近 距 离 直接 作用 于钢 棚 。3.3加 强 工作 面 火 工用量 的控制 ， 特 别是 周 边 眼和 巷 道两 侧 的底 眼 ，防 止 富 余 的能 量 将 矸石 抛 的 更远 ，以 到崩 倒 钢棚 。3.5爆 破 前可 将迎 头余 下 的矸 石 耙 到迎 头 3 棚 的棚 脚 上堆 积 ，能 起 的 加固 棚 脚 的作 用 ，迎 头 3 棚 棚梁 上 部 采用
16、 直 径12cm 的 4m 坑 木进 行 斜撑 ，撑 棚 梁的 头 必 须先 销 斜 且垫 上 板块 。4 调整 架 棚 支护 巷 道 耙矸 机 的 使用掘 进工 作 面 使用 耙 矸 机能 有 效提 高 工 作面 的 工 效，但 实际 应 用中 耙矸 机使 用 后 造成 巷 道 倒棚 也 时 有发 生 ，影 响 了 掘进 工 效，形 成 了安 全 隐 患。架 棚 支护 工 作 面耙 矸 机 使用 应 根据 现 场具 体情 况， 进 行 灵活 调 整 。4.1架 棚 巷道 使 用 耙矸机 作业时 应 尽 量使 用 小 耙， 因 一般 的 加棚 巷道 掘断 面 5.7、净 断面 4.3 ，通 常 耙矸 机 长5.0m 至 5.48m 、高 1.8m 、宽 1.17m 至 1.55m ， 在加 棚 巷道 内操 作 困难 ，小 耙 则体 积较 小，耙 斗重 量 轻 操作 较 灵 活 性好 。4.1耙 矸 固定 楔 定 位时 应 选 在巷道 中心线 上或 略往 两 侧偏 少 许（ 耙斗 经过 线 路 ，其 与 棚 的间 距 不 少于30cm） 。 靠 近棚 边 的矸 石 ，耙 斗 无 法
