林盛煤矿炮掘巷道工字钢棚支护安全防护设施的应用

李昌键

（沈阳焦煤股份有限公司林盛煤矿，辽宁 沈阳 110108）

林盛煤矿年掘进总进尺在12000m以上，巷道掘进煤巷采用锚网索支护、架棚支护，岩石巷道采用锚喷支护。架棚支护巷道每年掘进进尺在4000m以上，比例占全矿井掘进进尺35%左右。但是，多年来炮掘工字钢棚支护巷道的防倒装置一直存在材质容易变形、安装使用繁琐、防倒防倾斜效果差等问题。临时支护装置使用时存在空顶作业，不方便操作，安全效果差等问题。影响了巷道的掘进单进水平和作业时的安全。为了改善作业环境，实现安全生产，研制出了一种实用的防倒装置和临时支护装置。

1 防倒装置研制与应用

1.1 棚腿倾斜和倒棚原因分析

工字钢梯形棚由一个棚梁和两个棚腿架设而成。爆破时，工字钢棚受到迎头爆破冲击波的作用，在梁腿接触处和棚腿与腿下支撑处很容易发生错位，造成工字钢棚棚梁、棚腿变形，严重会发生倒棚事故。

1.2 防倒受力分析

炮掘梯形工字钢棚支护巷道的掘进中，工作面受爆破影响，迎头工字钢棚所受到的爆破冲击力可分解为三个方向的分力，分别是爆破力水平向前的分力，爆破力在垂直方向上的分力，爆破力在水平向外的力。

1.3 防倒装置的设计

防倒装置使用为10mm厚铁板、2寸铁管、防倒链、螺丝杆组成。铁板焊接制作成防倒筐，2寸铁管两端打孔制作成铁撑，螺丝杆当销子使用。防倒筐销子使用防倒链和铁板制作。装配在一起，即为一组防倒装置。

1.4 防倒装置的使用方法

工作面可以循环使用防倒装置。防倒装置每架棚安装两组，两帮各一组。位置在：棚梁防倒筐卡在棚梁挡板里侧，棚腿防倒筐卡在距棚梁下550mm处。两梁及两腿之间采用铁撑相互连接，防倒筐部件上齐上牢，销子背向工作面一侧打紧，达到防倒目的。

图1 防倒装置使用示意图

2 临时支护装置研制与应用

2.1 工字钢棚空顶距离分析

以2.4m（梁）×2.4m（腿）梯形工字钢棚为例，棚距1.0m，岔脚为20%。最大、最小临时控顶距：炮后不超过1.2m，炮前不超过0.2m。

2.2 临时支护装置设计

临时支护装置由护顶开柈和前探支护两部分组成。前探支护由4个金属吊筐和2个前探梁构成。前探梁长3.6m的铁管，直径75.5mm，壁厚4mm。吊筐：采用10mm厚的铁板制成。吊筐固定：吊筐用配套的圆钢销棒（直径不小于∮20mm）固定在工字钢棚梁上。

2.3 临时支护装置使用方法

爆破后先在工作面迎头前一架棚棚梁上方打不少于4根2.4m开柈临时护住顶板，再移设前探支护形成工作面顶板临时支护。操作人员站在永久支护下作业，严禁空顶作业。敲帮问顶，打护顶开柈，及时移设前探支护。金属吊筐用固定销棒固定在工作面迎头前一架、前三架棚梁上，并保证同一侧的前后两个吊筐平行巷道中心线，同一排两个吊筐间距在1.0～1.6m。金属吊筐固定好后，前探梁穿过吊筐，把铁管推移到煤壁，形成前探支护。

3 防倒装置和临时支护装置的优点

（1）防倒装置和临时支护装置耗材经济，制作简单，可循环使用，节省材料消耗。（2）防倒装置通过防倒筐和铁撑使工字钢棚，梁与梁、腿与腿、梁与腿之间形成联锁支护，起到较好的防倒效果。（3）防倒装置利用防倒筐和铁撑作用于工字钢棚棚腿之间，既增强了装置稳定性又扩大了装置应用范围。可根据棚距大小调整铁撑长度，能对不同支护棚距进行调节。（4）临时支护装置操作时，人员站在永久支护下放作业，解决了空顶作业问题。（5）围岩松软、顶板破碎时，可增加护顶开柈数量避免漏顶事故发生，灵活多变，安全效果好。（6）防倒装置和临时支护装置结构紧凑合理，安装拆卸方便，便于人员操作。

图2 临时支护装置使用示意图

4 结语

林盛煤矿炮掘工字钢棚支护巷道通过现场使用该防倒装置和临时支护装置表明。防倒装置能有效提高工字钢棚支护质量，棚梁、棚腿变形倾斜问题明显减少，杜绝了倒棚事故发生，减少了处理变形棚工作量，减轻了工人的劳动强度。临时支护装置能解决原来工人站在无临时支护的安全隐患下施工作业的问题，杜绝了空顶作业，防止顶板事故发生，安全效果好。同时，这两套安全防护装置具有结构简单、安全系数高、安装拆卸方便等优点，工人在施工中安全有了进一步的保证，为巷道快速掘进和安全生产创造了条件，具有良好的技术经济效益。