掘進巷道特殊區域施工單體棚補強支護的研究與應用

一、項目名稱

掘進巷道特殊區域施工單體棚補強支護的研究與應用

二、項目背景和目的

蔣莊煤礦3上912工作面位于LJ2斷層以東，NJF3斷層以北，臨近工作面采空區圍巖壓力已釋放完畢，但為形成 3上912工作面生產運輸系統，工作面準備巷道3上912運輸通道及3上912材運聯絡巷與工作面回采巷道3上912運輸巷、3上912材料巷貫通所形成的三岔門、四岔門較多，因此如何對巷道內三岔門、四岔門等頂板大跨度區域更有效地強化支護就成為了當前首要需解決的問題。經過掘進專業領導組織研究、分析，最后決定采用施工“一梁兩柱”形式的單體棚對岔門大跨度區域進行強化支護。

三、施工方法及要求

1、頂板施工單體棚時，使用4.5m懸浮單體液壓支柱，采用規格為長×寬×厚=2000×100×50mm的椽桿接頂。單體液壓支柱使用鐵鞋，支設牢固。

2、施工期間，采用安全梯登高作業，必須佩戴好保險帶;維護巷道挖柱窩等產生的浮貨采用人工上皮帶清理。

3、復棚或施工單體液壓支柱前，必須加固臨近支護，嚴格執行敲幫問頂制度，及時找凈頂幫活矸，找活矸時，必須用找頂專用工具，兩人一組，其中一人觀察一人找頂，找頂及觀察人員必須處于可靠支護保護的安全地點進行，防止頂幫脫落造成事故。

4、作業時，必須設專人觀察頂板安全情況，發現問題必須立即停止作業進行處理，確保安全。

5、單體棚施工質量標準要求：

⑴架棚必須嚴格執行“敲幫問頂”制度，及時找凈頂幫活矸。

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

⑶頂板椽桿要均勻布置并接實頂板。

⑷頂板使用椽桿接實頂板，頂板淋肩時，接實三角頂。

⑸棚梁下使用單體液壓支柱架設，單體液壓支柱支設必須牢固，具體要求如下：

①打單體液壓支柱時，人員不能少于3人，一人站在登高梯子上（登高用梯子必須支設牢固，站位高度超過2m時，必須佩帶安全帶，安全帶應連接在頂板牢固物體上）。單體液壓支柱必須打實打牢，打單體液壓支柱過程中要設專人觀察安全情況，發現隱患問題，立即停止作業，待處理安全后，再進行作業。

②單體液壓支柱打設完畢后，必須設整體聯鎖防倒安全繩，安全繩拴于單體液壓支柱2/3高度以上，嚴禁拴在活柱上。所有保險繩必須垂直于頂板生根，與頂板固定物拴牢，并且保證支柱歪斜范圍不超過100mm，以防倒柱傷人。

③單體液壓支柱應支設在實底上，使用好鐵鞋，并做到迎山有力。

④所有單體液壓支柱三用閥方向一致。檢查單體液壓支柱，發現三用閥失效、漏液、變形、彎曲、活柱表面銹蝕、頂蓋缺少一個以上小爪或手柄損壞時，必須及時更換。

⑤單體初撐力不低于2.5Mpa，如發現單體泄液等問題必須及時處理，閥芯損壞時，及時更換。

⑥單體液壓支柱打設完畢后，必須設整體聯鎖防倒安全繩，安全繩拴于單體液壓支柱2/3高度以上，嚴禁拴在活柱上。所有保險繩必須垂直于頂板生根，與頂板固定物拴牢，并且保證支柱歪斜范圍不超過100mm，以防倒柱傷人。

⑦施工“單體棚”時，每個棚梁使用2棵單體液壓支柱進行支設，兩端單體液壓支柱位于棚梁牙殼外側打實，接口處使用木楔墊實。

⑧單體棚必須按大樣圖位置支設，確保單體棚支設牢固。

⑨單體棚支設完畢后，使用油繩或8#（14#）鐵絲將棚梁兩端固定在頂板鋼筋網上進行鎖棚，鎖棚位置位于棚梁兩側，距離牙殼位置500mm。

6、施工單體棚作業時，嚴格按照作業流程施工：采用腳手架（安全梯）人工抬架上棚梁→上棚梁后，使用四吋鋼管臨時支護固定牢固→調整好棚梁水平度、水平扭矩等→使用半圓木接實頂板→施工柱窩，并使用好鐵鞋，支設單體→調整單體支柱迎退山，注液，確保支設牢固。

7、單體液壓支護強化頂板支護施工標準

⑴嚴格按照支護大樣圖施工單排單體液壓支柱，單體液壓支柱必須布置成線，嚴禁歪斜。

⑵支設單體液壓支柱必須按要求使用好鐵鞋，頂端使用鉸接頂梁接實頂板，相鄰兩根鉸接頂梁使用專用銷軸固定牢固。

⑶支設的單體液壓支柱必須與單軌吊運輸保持500mm以上安全間隙，確保提升運輸期間安全。

⑷支設的單體液壓支柱初撐力不得低于11.5MPa。支設后，必須動態巡查，如發現單體泄液等問題必須及時處理，閥芯損壞時，及時更換。當單體液壓支柱出現泄液時，必須及時補液。

⑸單體液壓支柱打設完畢后，必須設整體聯鎖防倒安全繩，安全繩拴于單體液壓支柱2/3高度以上，嚴禁拴在活柱上。所有保險繩必須垂直于頂板生根，與頂板固定物拴牢，并且保證支柱歪斜范圍不超過100mm，以防倒柱傷人。

⑹所有單體液壓支柱三用閥方向一致。檢查單體液壓支柱，發現三用閥失效、漏液、變形、彎曲、活柱表面銹蝕、頂蓋缺少一個以上小爪或手柄損壞時，必須及時更換。

⑺當支設單體液壓支柱位于斜巷位置處時，必須按要求每5°-8°迎1°，嚴禁退山。

8、巷道維護期間，單軌吊機車、膠帶機嚴禁運行，開關必須停電閉鎖掛牌并設專人看管，將膠帶機沿途急停開關鎖止在急停狀態。單軌吊機車或膠帶機需運行時，所有人員必須全部提前躲避至警戒線外安全地點。

9、施工單體液壓支柱或上棚梁時，使用登高梯作業，登高梯必須緊貼幫部（或相鄰支設牢固的單體液壓支柱）靠牢，登高梯夾角為30°-45°最為適宜，防止登高梯歪倒傷人。人員站在梯子上作業時，必須佩戴好保險帶。

四、創新

1、在巷道特殊區域或者圍巖壓力非常大的情況下，能與其他支護方式進行聯合應用，從而保證整體的高承載能力。

2、在特殊區域聯排施工的單體棚，其單體液壓支柱通過卡箍和鎖鏈進行了聯鎖，使得所施工的單體棚形成了一個整體，大大提高了單體棚的穩定性。

3、高強度的單體棚安全可靠，棚梁及單體液壓支柱能夠更為直觀的體現巷道壓力顯現，不會出現突然斷裂和破壞，并造成巷道圍巖瞬間失穩并冒落，從而引發突然性事故。

五、項目開始運行實施時間

2021年7月份在3上912工作面實施

六、經濟效益及成果

1、在采煤生產過程中可以對所施工的單體棚進行回收，經過修復后可以重復多次使用，有效地降低了支護成本。

2、由于單體棚支護具有穩定性強，承載能力高的特點，對于托頂炭施工以及過斷層、特殊構造帶等特殊區域進行補強支護時，能夠更為有效、安全的滿足支護需要。

作者簡介：彭浩，男，漢族，山東省棗莊市，1990102，本科，工程師，蔣莊煤礦綜掘工區，采礦工程。