黄陵二号煤矿掘进巷道片帮控制技术研究

成强飞

摘要：文章对黄陵二号煤矿巷道临时支护的发展情况进行了深入分析，对掘进巷到临时支护的发展规律进行探究，现阶段黄陵二号煤矿掘进工作面的超前支护演变主要分为三个阶段。初级阶段采用的是前探梁，之后在煤矿生产过程中要根据实际生产情况进行机载临时支护，再结合黄陵二号煤矿地质条件，考虑到安全的各项因素，决定采用迈步式临时支护装置。这样能减少了掘进工作面空顶支护现象，也使掘进工作面顶板事故的发生几率有效降低了，对矿井装备技术更新提供了新的发展方向。

关键词：黄陵二号煤矿；煤矿掘进；支护技术

引言

现阶段，矿井开采规模不断扩大，人们关注的重点是怎样实现回采工作面的安全、快速掘进，这也是人们面对的重要问题。随着工程量的增加和施工材料的不断发展，施工方法变得更加先进。要想满足现代化施工要求，就需要及满足回采接续的要求。鉴于这种情况，需要借助可靠性比较高的施工设备和最好的支护材料，让巷道掘进更加安全，这对适应矿井生产的快速发展有很大的推动作用。

一、工程介绍

陕西黄陵二号煤矿有限公司位于陕西省延安市黄陵县双龙镇，是陕煤集团总体规划中重要矿井之一。黄陵二号煤矿矿井的总面积多达375.6平方千米，整个煤矿矿质优良，服务年限为80年，矿井始建于2004年5月，同时还配有年洗选能力为600万吨的洗煤厂，运输能力1700万吨，运输能力非常可靠。

陕西黄陵二号煤矿矿井，将综合机械化长壁采煤方式完全应用到施工中，采用最先进的PVC板作为支撑材料，既增强了矿井支撑材料的强度，也增加了煤矿整体结构的稳定性。

现阶段黄陵，二号煤矿煤层相对稳定，厚度在3-5.6米，呈现的规律较为明显，而且二号中煤矿在盘区内大部分都可以开采，属于稳定型煤层。而且二号煤矿属于采用环保的捡煤方式及运煤方式，缩减了很多运煤的中间环节，减少了煤渣等废物的产生。同时将运煤环节与采煤之间的联系减少，避免污染危害到工作人员身体。而且零星的分布在煤矿中是很不稳定，这些小块的煤渣在风的作用下极易滚动，通过摩擦容易产生火灾。

二、施工工艺介绍

1.配套设备

303胶带巷掘进工作面采用综合机械化掘进，使用比较先进的160型综掘机进行掘进，同时液压迈步式超前临时支护装具、设备列车和1080胶带机配合使用，极大的加快了施工速度。主要的掘进面设备是悬臂式掘进机1辆、乳化液泵2台、综掘超前支护装置1套、可伸的采煤运煤一体化机器，这是煤矿产业比较现代化的施工机械，大中小煤矿企业都使用此机器进行煤炭开采。

2.施工方法

工作面采用综掘机截割破煤，借助胶带运输机，将开采的煤炭运输到大系统。每一次循环割煤结束之后将超前支护装置前移，工作人员在支护装置的保护下，借助风动工具进行顶、帮锚网索联合支护，这样的方式依次推进。

三、分析帮部成型控制技术和支护措施

1.帮部成型常见问题

303工作面胶带巷开始的位置是24.9m处，在逐渐掘进的过程中煤渣数量会逐渐增多，最后逐渐趋于稳定，煤渣等废物的处理和运输是采煤过程中很重要，但也是容易被忽略的环节。

2.帮部成型控制理论基础

自稳拱模型两侧临边是大量片帮部分，第一层是可能置落的岩体；第二层是自然置落拱；第三层是自然稳定拱；第四层是极限置落拱。

结合巷道埋深、顶板岩性等各项因素，自稳稳形拱高度要维持在一定数值内。这是经过无数试验后得到的结果。选择长度为7.3m的锚索就能满足具体要求，实际施工过程中303胶带巷应用的是φ21.8×7.3m防腐锚索，顶板锚网支护强度和实际需求相符合。

煤矿支护施工的基础理论是拉压力反应效应，支护系统在经受外力时会产生应力应变反应，周围支护使顶板就受到了约束，减少了承压面积和反应面积，提高了矿坑中支护的质量。间接地减少了开采过程中的危险发生率，保证了煤矿工人的生命财产安全。

煤矿发生外力反应时会形成一系列的切断面，这是受到压力时所产生的正常现象。从压力反应方面来说是有利的，能够增强切面的承压能力。逐渐变成为一个自由面状态下的两向应力状态，导致自身的强度有所降低，因此，片帮的发展过程是由外向里随着时间和空间的推移，不断形成的。

3.控制帮部成型的措施

1.对支护强度方面的优化措施：優化措施是对帮部支护加大了强度，减少了和周围结构的接触，降低了所承受的压力。

2.优化施工工艺的具体措施：在实际落煤时要对两侧结构进行尺寸预留，预留量大约为整体高度的十分之一，以此来减轻周围煤体承受的压力。预留量经过顶板支护期间的变化并经过压力释放保持平衡状态，这是采煤系统正常工作的基础，进行工作之前必须做好准备工作，与此同时做好支护工作，借助锚网对支护的约束能力，让煤体保持平衡，这样就使小片帮量有所减少。

3.在矿井实际割煤之前，先在工作面上打好卸压孔，再施加一定大小的预应力，以此平衡其所承受的压力，在之后支护和割煤的过程中就能有效的减少煤体的变化量。

4.为了减小帮部变形量，做要好锚杆三次准备工作，经过这三次准备工作，让锚杆的预紧力矩达到300KN之上。

5.施工超前锚杆就是在上一轮工作循环结束之后，在其附近的区域进行施工树脂锚杆支护，然后进行周围结构的搭接和维护。前面曾经论述该区域的煤质不均匀，在煤矿中上部1-2米范围之内分布着一层镜煤集中带，这一区域境煤含量高的是内煤层，煤场内生裂缝比较多，裂缝发育是是沿着近铅垂方向，这样就使煤层的垂向抗压强度有所降低。

四、控制片帮煤的技术方式

303胶带巷位于三盘区，工作面总体呈现为两头地势高，中间洼，整体呈向斜结构。这样的向斜结构环境中，顶板压力比较大，顶板破碎片帮底鼓比较严重，再加上煤层自身的发育情况影响，掘进时片帮严重对员工的安全有很大威胁，同时也阻碍想巷道的成型与掘进速度。文章以下将针对这几点控制片帮煤，具体如下：

1.小断面进行掘进，在帮部、顶部预留出压力释放的空间，等到压力全都释放稳定后，对周围帮部进行二次修复和调整，同时还得完善伞岩与底脚，使顶部和两边结构形成一个整体。

2.对掘进工艺进行优化。先缩小掘进，循环进尺，让修帮时煤壁裸露时间大大缩减，这样达到快速掘进煤矿的目的。

3.对支护工艺进行优化

借助新型的支护材料，对煤矿顶部、煤柱侧帮部都应用左旋无纵筋螺纹钢冒杆，每排4根，对帮部采用高强度的支护；还要在片帮区域增加临时帮锚杆，对片帮的煤壁进行合理的支护等。要多采取合理的措施对支护工艺进行优化，有效的控制片帮煤，与此同时，煤矿作业工作人员要对回风巷经常观察。时刻留意上运巷及工作面顶板支护状况以及煤壁情况，严格防止煤壁片帮、掉渣伤人的情况出现。

结束语

文章已上对黄陵二号煤矿掘进巷道片帮控制技术做了详细的研究，首先介绍了二号煤矿工程的具体情况，介绍了相关的施工工艺和应用的具体设备。分析了帮部成型控制技术和支护措施，详细介绍了从开始施工到基坑支护的全过程，利用了很多现代技术在具体工程中。这些技术的运用对黄陵二号煤矿掘进巷道片帮有一定控制，能使运巷和成型情况有所改善，也让整个工程的质量有所提升。在相同的条件下，这些在黄陇煤田掘进工作面帮部型控制中有很大的价值作用。

参考文献

[1]张玉宇.特殊地质条件下掘进工作面顶板控制技术[J].能源技术与管理，2018，43（03）：45-46.

[2]李彦鹏.关于煤矿掘进支护问题及应对方法探究[J].技术与市场，2017，24（06）：170+173.

（作者单位：陕西黄陵二号煤矿有限公司）