高松芝 卓俊勇 唐振国 李思刚

摘要：全国煤矿企业发生安全事故中顶板事故最多，顶板事故中有一半的事故是工作面上下安全出口、超前支护工作中引起的，因此综采工作面超前支护对采煤安全管理起着至关重要的作用。采煤工作两巷超前支护的传统方式有单体液压支柱配合铰接顶梁式和巷道超前支架式。在传统超前支护工艺的基础上创新使用了注浆锚索式超前支护，改变了传统超前支护生产模式，提高了工作面生产效率，增加了效益，保证了安全生产，为煤炭行业提供了一种能够保障安全生产的综采工作面超前支护工艺，具有重大的行业推广意义。

Abstract： The roof accidents occur most in coal mining enterprises in China. Half of the roof accidents are caused by safety exits and advanced support work on the work surface. Therefore， advanced support of fully mechanized mining face plays an important role in coal mining safety management. The traditional ways of advanced support of two roadway in coal mining include single hydraulic prop with hinged roof beam type and advanced support type of roadway. On the basis of the traditional advanced support technology， the grouting anchor type advanced support was used， which changed the traditional advanced support production mode， improved the production efficiency of the working face， increased the efficiency， ensured the safe production， and provided the coal industry with a comprehensive support technology for fully mechanized mining face that can guarantee safe production， so it had great industrial promotion significance.

關键词：注浆锚索支护;新型超前支护;降本增效;提高效率;保障安全

Key words： grouting anchor cable support;new advanced support;cost reduction and efficiency enhancement;efficiency improvement;security

中图分类号：TD355                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）29-0177-02

0  引言

全国煤矿企业发生安全事故中顶板事故最多，顶板事故中有一半的事故是工作面上下安全出口、超前支护工作中引起的，因此综采工作面超前支护对采煤安全管理起着至关重要的作用。《煤矿安全规程》（2016版）中对于超前支护有明确的规定：采煤工作面必须保持至少2个畅通的安全出口，一个通到进风巷道，另一个通到回风巷道。采煤工作面所有安全出口与巷道连接处超期压力影响范围内必须加强支护，且加强支护的巷道不得小于20m。

1  超前支护的重要性

超前支护是为了确保工作面上下出口的畅通而采取的特殊支护。顶板未垮落前，工作面压力呈悬臂梁式分布，垮落后呈砌体梁分布。无论何种形式的压力，均会使实体煤柱承压，如不采取超前支护就有可能因压力致使煤体崩、垮，堵塞上下安全出口。因此为保证煤矿安全生产，必须加强综采工作面的超前支护。

工作面与进回风巷的关键连接部位为采煤工作面安全出口。该出口的主要作用是运输物料、煤炭、行人、洒水降尘和进回风等。此处控顶面积较大，是三岔口，掘进期间对顶板围岩破环一次，顶板压力重新分布，采煤期间，在工作面超前支撑压力的作用下，顶板会出现不同程度的松动、下沉，甚至破坏。

分析上述原因，由于冒顶事故最容易发生在工作面的上下出口处，因此必须加强两巷超前支护的支护和管理。

2  传统超前支护工艺

采煤工作两巷超前支护的传统方式有两种，一种是单体液压支柱配合铰接顶梁，另一种是巷道超前支架。

单体液压支柱配合铰接顶梁式超前支护的缺点：①支护强度低。当顶板压力较大时，该支护达不到应有强度，极易造成安全出口处的顶板下沉。②劳动强度大。随着工作面的推采，工人频繁的支柱和回柱，抬扛单体全部靠人力完成，劳动强度大。尤其顶板压力大时，单体会出现不同程度的钻底或弯曲，回撤难度大且带来安全隐患。③支护速度慢。难以快速支设单体液压支柱和顶梁，同时回撤速度也慢，制约工作面的推采速度，生产效率和人均工效低下。④安全性差。顶梁、支柱和铁鞋损坏大都是由顶板压力大和操作频繁引起的，增加了成本费用，而且工序繁琐，人工操作多，极易引起人身事故。

巷道超期支架式超前支护的缺点：①安装和回撤难度大。超前支护支架有端头液压支架，过渡液压支架和巷道超前支架。端头液压支架和过渡液压支架适用于我国中厚煤层的地质条件，配套刮板输送机和超前支架使用。超前支架为两架一组，中间由防倒千斤顶链接。三种支架体积和重量都比工作面基本支架大，安装、回撤期间的起吊和运输都是人工操作，空间有限，难度比较大。②存在安全隐患。当两端头顶板压力大时，超前支架频繁移架降架，会造成对顶板的揉搓，导致顶板下沉，支架压死，给工作面的安全管理带来隐患。

3  新型超前支护效果分析

为解决上述传统超前支护存在的问题，枣庄矿业（集团）付村煤业有限公司和中国矿业大学合作，在1009工作面材巷研究和使用了注浆锚索式新式超前支护，从而取消了单体液压支柱或巷道液压支架等传统工艺。目前，该工作面已经成功推采300m，超前顶板管理良好，注浆锚索的使用效果良好。

3.1 技术方案

施工材料和器具：注浆锚索为中空矿用注浆锚索，规格为？准21.6×5000mm，间排距为1350×1800mm，每排布置3根，每隔一排锚杆布置一排注浆锚索，垂直顶板布置。注浆锚索之间采用W钢带连接，规格为：280×3300×3mm;锚索托盘为高强锰钢鼓形托盘，规格为300×300×16mm;每根锚索采用2支CK2550树脂锚固剂进行锚固，锚索预紧力为150kN。

注浆设备：ZBQ-25/5 江苏江林机械有限公司;

注浆压力：5MPa;

注浆水泥：525#硅酸盐水泥;

注浆液水灰比质量比：1：1.5，浆液中添加添加剂，掺量为水泥重量的8%;

注浆锚索超前工作面距离：50m。

3.2 现场实测分析

①材巷超前20m范围内的巷道，顶底板和两帮出现压力显现。通过对多个测点的观测记录粉丝，顶底板移近量最大值为100mm，最小值为20mm，平均为60mm。两帮移近量最大值110mm，最小值50mm，平均值为80mm。

②材巷超前20m范围外，顶底板移近量、两帮移近量均为零，巷道无压力显现。

③对顶板离层仪观测，浅点和深点离层值都没有变化。

通过分析，注浆锚索式超前支护能够有效控制工作面超前20m内的顶板，顶底板移近量和两帮移近量都小于传统超前支护工艺。

3.3 技术特点分析

①注浆锚索能够形成钢筋砼。利用锚索注浆后，围岩裂隙被水泥浆填充，使锚杆、锚索和围岩形成了一个稳固的水泥浆整体，扩大了支护结构范围，提高了支护承载能力。

②提高工时利用和工作效率。注浆锚索可以提前在工作面以外超前施工，甚至可以一次施工到停采线。工作面在推采期间不需要再投入力量进行超前维护，不再需要端头工和支架工等人员在端头的操作，降低了工作面采用传统超前支护的维护人员，为智能化采煤奠定了坚实的技术保障和基础。

③提供更安全更畅通的出口。注浆锚索超前支护的应用，取消了单体或巷道支架等传统工艺的设备，减少了设备、材料占用空间，提供了更安全更畅通的空间，安全系数更高。

3.4 经济效益分析

注浆锚索超前支护和单体超前支护、巷道支架超前支护进行成本分析。以工作面推采300m为比较基准。形成对照分析见表1-表3。

通过上述三种超前支护形式的成本比较，注浆锚索超前支护工艺是最为节约的超前支護工艺，有利于降本增效。

4  结论

①采用注浆锚索超前支护新工艺后，支护强度提高了一倍，具有更高的可靠性。有效控制顶底和两帮的移近量，减少了维护工作量，有效提高了顶板的稳定性，为井下职工创造了安全舒适的作业环境。

②采用注浆锚索超前支护后，降低了传统超前支护带来的安全风险，避免了拉移支架、单体倒柱等意外事故的发生，提高了采煤工作面的安全系数。

③注浆锚索超前支护新工艺的成功应用，改变了传统超前支护生产模式，提高了工作面生产效率，增加了效益，保证了安全生产。该技术可广泛应用于全国同类地质条件的矿井，为煤炭行业提供了一种保障安全生产的综采工作面超前支护工艺，具有重大的行业推广意义。

参考文献：

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