掘进巷道特殊区域施工单体棚补强支护的研究与应用

一、项目名称

掘进巷道特殊区域施工单体棚补强支护的研究与应用

二、项目背景和目的

蒋庄煤矿3上912工作面位于LJ2断层以东，NJF3断层以北，临近工作面采空区围岩压力已释放完毕，但为形成 3上912工作面生产运输系统，工作面准备巷道3上912运输通道及3上912材运联络巷与工作面回采巷道3上912运输巷、3上912材料巷贯通所形成的三岔门、四岔门较多，因此如何对巷道内三岔门、四岔门等顶板大跨度区域更有效地强化支护就成为了当前首要需解决的问题。经过掘进专业领导组织研究、分析，最后决定采用施工“一梁两柱”形式的单体棚对岔门大跨度区域进行强化支护。

三、施工方法及要求

1、顶板施工单体棚时，使用4.5m悬浮单体液压支柱，采用规格为长×宽×厚=2000×100×50mm的椽杆接顶。单体液压支柱使用铁鞋，支设牢固。

2、施工期间，采用安全梯登高作业，必须佩戴好保险带;维护巷道挖柱窝等产生的浮货采用人工上皮带清理。

3、复棚或施工单体液压支柱前，必须加固临近支护，严格执行敲帮问顶制度，及时找净顶帮活矸，找活矸时，必须用找顶专用工具，两人一组，其中一人观察一人找顶，找顶及观察人员必须处于可靠支护保护的安全地点进行，防止顶帮脱落造成事故。

4、作业时，必须设专人观察顶板安全情况，发现问题必须立即停止作业进行处理，确保安全。

5、单体棚施工质量标准要求：

⑴架棚必须严格执行“敲帮问顶”制度，及时找净顶帮活矸。

⑵棚梁水平≤40mm/m、扭距≤50mm、间距≤50mm，迎山角每5°-8°迎1°，不得退山。

⑶顶板椽杆要均匀布置并接实顶板。

⑷顶板使用椽杆接实顶板，顶板淋肩时，接实三角顶。

⑸棚梁下使用单体液压支柱架设，单体液压支柱支设必须牢固，具体要求如下：

①打单体液压支柱时，人员不能少于3人，一人站在登高梯子上（登高用梯子必须支设牢固，站位高度超过2m时，必须佩带安全带，安全带应连接在顶板牢固物体上）。单体液压支柱必须打实打牢，打单体液压支柱过程中要设专人观察安全情况，发现隐患问题，立即停止作业，待处理安全后，再进行作业。

②单体液压支柱打设完毕后，必须设整体联锁防倒安全绳，安全绳拴于单体液压支柱2/3高度以上，严禁拴在活柱上。所有保险绳必须垂直于顶板生根，与顶板固定物拴牢，并且保证支柱歪斜范围不超过100mm，以防倒柱伤人。

③单体液压支柱应支设在实底上，使用好铁鞋，并做到迎山有力。

④所有单体液压支柱三用阀方向一致。检查单体液压支柱，发现三用阀失效、漏液、变形、弯曲、活柱表面锈蚀、顶盖缺少一个以上小爪或手柄损坏时，必须及时更换。

⑤单体初撑力不低于2.5Mpa，如发现单体泄液等问题必须及时处理，阀芯损坏时，及时更换。

⑥单体液压支柱打设完毕后，必须设整体联锁防倒安全绳，安全绳拴于单体液压支柱2/3高度以上，严禁拴在活柱上。所有保险绳必须垂直于顶板生根，与顶板固定物拴牢，并且保证支柱歪斜范围不超过100mm，以防倒柱伤人。

⑦施工“单体棚”时，每个棚梁使用2棵单体液压支柱进行支设，两端单体液压支柱位于棚梁牙壳外侧打实，接口处使用木楔垫实。

⑧单体棚必须按大样图位置支设，确保单体棚支设牢固。

⑨单体棚支设完毕后，使用油绳或8#（14#）铁丝将棚梁两端固定在顶板钢筋网上进行锁棚，锁棚位置位于棚梁两侧，距离牙壳位置500mm。

6、施工单体棚作业时，严格按照作业流程施工：采用脚手架（安全梯）人工抬架上棚梁→上棚梁后，使用四吋钢管临时支护固定牢固→调整好棚梁水平度、水平扭矩等→使用半圆木接实顶板→施工柱窝，并使用好铁鞋，支设单体→调整单体支柱迎退山，注液，确保支设牢固。

7、单体液压支护强化顶板支护施工标准

⑴严格按照支护大样图施工单排单体液压支柱，单体液压支柱必须布置成线，严禁歪斜。

⑵支设单体液压支柱必须按要求使用好铁鞋，顶端使用铰接顶梁接实顶板，相邻两根铰接顶梁使用专用销轴固定牢固。

⑶支设的单体液压支柱必须与单轨吊运输保持500mm以上安全间隙，确保提升运输期间安全。

⑷支设的单体液压支柱初撑力不得低于11.5MPa。支设后，必须动态巡查，如发现单体泄液等问题必须及时处理，阀芯损坏时，及时更换。当单体液压支柱出现泄液时，必须及时补液。

⑸单体液压支柱打设完毕后，必须设整体联锁防倒安全绳，安全绳拴于单体液压支柱2/3高度以上，严禁拴在活柱上。所有保险绳必须垂直于顶板生根，与顶板固定物拴牢，并且保证支柱歪斜范围不超过100mm，以防倒柱伤人。

⑹所有单体液压支柱三用阀方向一致。检查单体液压支柱，发现三用阀失效、漏液、变形、弯曲、活柱表面锈蚀、顶盖缺少一个以上小爪或手柄损坏时，必须及时更换。

⑺当支设单体液压支柱位于斜巷位置处时，必须按要求每5°-8°迎1°，严禁退山。

8、巷道维护期间，单轨吊机车、胶带机严禁运行，开关必须停电闭锁挂牌并设专人看管，将胶带机沿途急停开关锁止在急停状态。单轨吊机车或胶带机需运行时，所有人员必须全部提前躲避至警戒线外安全地点。

9、施工单体液压支柱或上棚梁时，使用登高梯作业，登高梯必须紧贴帮部（或相邻支设牢固的单体液压支柱）靠牢，登高梯夹角为30°-45°最为适宜，防止登高梯歪倒伤人。人员站在梯子上作业时，必须佩戴好保险带。

四、创新

1、在巷道特殊区域或者围岩压力非常大的情况下，能与其他支护方式进行联合应用，从而保证整体的高承载能力。

2、在特殊区域联排施工的单体棚，其单体液压支柱通过卡箍和锁链进行了联锁，使得所施工的单体棚形成了一个整体，大大提高了单体棚的稳定性。

3、高强度的单体棚安全可靠，棚梁及单体液压支柱能够更为直观的体现巷道压力显现，不会出现突然断裂和破坏，并造成巷道围岩瞬间失稳并冒落，从而引发突然性事故。

五、项目开始运行实施时间

2021年7月份在3上912工作面实施

六、经济效益及成果

1、在采煤生产过程中可以对所施工的单体棚进行回收，经过修复后可以重复多次使用，有效地降低了支护成本。

2、由于单体棚支护具有穩定性强，承载能力高的特点，对于托顶炭施工以及过断层、特殊构造带等特殊区域进行补强支护时，能够更为有效、安全的满足支护需要。

作者简介：彭浩，男，汉族，山东省枣庄市，1990102，本科，工程师，蒋庄煤矿综掘工区，采矿工程。