掘进工作面防倒棚应用概要

掘进工作面防倒棚应用

摘要：架棚支护是矿井采掘生产过程中的重要支护方式，特别是施工巷道遇构造带、破碎带或厚煤层的准备巷道施工，但架棚支护为掘进施工增加施工工序，影响工作面工效的提高，特别是发生倒棚后不但形成安全隐患，同时影响工作面的正常掘进作业。

关键词：钢棚防倒棚质量

0引言

架棚支护是矿井巷道掘进施工的重要支护形式，京东矿在2007年以前巷道架棚支护的主要材料是坑木，坑木支护支护可以根据巷道断面加工相应规格，其和巷道掘进断面吻合情况好，通过背边背顶后出现倒棚的情况较少。矿井在推行支护改革和以钢代木支护后掘进巷道采用钢棚支护，由于钢棚是预先按设计加工的，当其投入到现场后常发现掘进断面规格偏大或不足，采用钢棚支护则要采取措施拓宽拓高或使用大量材料进行背边背顶，炮后出现倒棚的情况同时也增多了。

1 掘进施工过程中架棚支护存在的问题

矿井巷道掘进过程中，由于围岩受断层、褶皱等地质构造影响，围岩破碎，或所掘进的巷道位于较厚煤层和立槽煤下，则应采用梯形断面和架棚支护。在实际生产过程中工人

们害怕架棚支护，其原因有：采用架棚支护的巷道通常都是围岩破碎、煤层厚或直立煤的巷道；架棚支护的巷道要花较多的时间进行支护操作，使掘进工序复杂化；架棚巷道迎头放炮易引起倒棚；架棚巷道难以开展机械化作业，特别是耙碴机出矸时可能拉倒钢棚。由于工人们害怕架棚支护，于是出现一些另类的操作方式：前期施工过程中因怕放炮或耙矸机操作引起倒棚，于是煤层先用横柱进行临时支护，待耙矸机进去后再补套棚支护；巷道顶板易脱层，围岩较不完整，但没有支护的迫切性，由于每天做好巷道顶板观察和顶板的敲帮问顶工作，耙矸机进去后补套棚支护。这种支护方式虽然在防此出现钢棚倒棚，方便耙矸机操作上取的一定的效果，同时也存在较大的安全隐患。

2 强化钢棚支护质量管理和控制

防倒棚要从基础工作做起，而适用的钢棚、准确的巷道成形、合格的钢棚支护是防倒棚工作面的基础，通过这三方面的改进和提高使钢棚支护本身就具有较好的稳定性和抗倒性。

2.1加工合格、适用的支护棚

生产矿井普遍采用钢棚支护，钢棚由机电队统一加工制作，因此在钢棚加工时就必须考虑支护的简易性和棚的稳定性，钢棚支护的简易性便于作业人员快速地进行支护操作，钢棚支护的稳定性使棚具有一定的防倒棚能力，通过背帮背

顶后具有较好的整体性和抗倒性。京东矿在钢棚使用初期所加工的钢棚棚梁和棚腿不能很稳定地结合，必须通过使用铁线或螺栓进行紧固，这对架棚和回收都造成了许多不便，同时稳定性差，作业人员不喜欢使用。矿井后来在总结经验和参观其他矿井后对钢棚加工进行适当调整，即在棚腿上用“U”形钢焊接一个“U”凹槽，支护时棚梁嵌在凹槽内，于是棚梁就不会出现前后滑动，支护后棚梁与棚腿的整体性更好，支护操作简单，新加工的钢棚在后继的应用中得到作业人员的普遍认可。

2.2提高巷道成形质量

巷道成形质量对钢棚的支护至关重要，巷道断面达不到架棚支护要求的断面使棚无法支护或支护变形，巷道断面超宽超高易造成钢棚支护后背顶背边不到位或不实，这样支护的钢棚无法保证与边顶有效塞紧，炮后极易往后倒棚，或是材料消耗巨大造成浪费和增加成本。因此必须加强巷道成形控制：现场明确巷道以梯形断面掘进，采用架棚支护，这样避免掘进过程中工人因怕架棚而采用半圆拱断面（但现场煤层、围岩情况又不适合采用半圆拱支护），造成断面偏大或偏小难以采用架棚支护；打眼前必须定出巷道的中腰线，用钢卷尺量出架棚的掘断面尺寸，后采用黄泥进行点眼，通过断面尺寸量取、点眼能有效保证巷道的成形；控制好火工爆破，工作面遇煤较厚在的，必须先进行掏煤，后再对断面进

行扩刷至架棚断面（有掏煤进行分段爆破的，应上部煤帮采用横柱进行超前临时支护），煤薄的一次性全断面爆破；在炸药用量上以技术员给定的参数，结合本巷道前期施工过程中的经验选取一个合适的数值，避免出现炸药用量过多造成巷道超炸或崩倒钢棚。

2.3提高巷道架棚的质量

金属棚梁的宽度和棚腿长度都是在地面机电车间预先加工好，京东矿使用标准钢棚棚梁长 1.95m、长棚腿长2.37m、短棚腿长2.25m、棚梁净宽1.75m，下净宽2.42m、净高1.9m，作业人员架棚时应保证尺寸达到设计要求范围。棚支护后棚子平面应垂直于巷道中线，水平巷道不许出现前倾、后仰、迈步等现象。金属棚的牙口之间必须垫有厚为2公分的木垫，增加可缩性和磨擦力。棚梁上部、棚腿边帮必须用半圆木背紧背严，棚距符合作业规程要求（一般为1米），两棚之间要打撑木，呈一直线，打紧楔子。拐弯巷道的架棚注意事项：在巷道拐弯处架棚时，要根据曲率半径（即弯度）大小，大弯（外径）的棚距加大，小弯（内径）的棚距缩小。

2.4加强对质量的管理和控制

各级管理人员、技术员应采取有效措施加强对架棚质量的管理、控制，发现不合格棚应处罚的要处罚、应整改的必须整改，月底工程质量验收应严格做到按质计价。架棚质量的提高是防倒棚工作中最基础的工作，架棚质量无法得到提

高，其它防倒棚措施就无法得到有效实施。

3 使用必要和有效的防倒棚措施

采取防倒棚措施是预防工作面出现倒棚的有效手段，能有效预防工作面所支护的合格棚因各种意外而倒棚，防止工作面倒棚后出现冒顶而无法正常作业。因此根据矿井生产过程中的经验可以采取以下方法防止倒棚，且工作面可能根据情况独立或组合使用。

3.1架棚支护工作面，从第一棚开始在棚腿边上（上部和中下部）打上深度30cm左右的钻孔，后在钻孔上插上废旧钻杆加工的长约50cm锚杆，锚杆与棚腿之间用板块或木楔塞紧，铁丝加固，利用埋设锚杆的支撑能有效防止倒棚。埋设锚杆方式防倒棚可有效防止迎头第一棚倒棚和刚开始架棚时倒棚，掘进过程中可对迎头5棚配合连杆撑木使用。

3.1使用连杆撑木支护。棚与棚之间在未使用连杆撑木前，每架棚都是独立的，必须独立承受迎头爆破冲击，抗冲击能力低，但棚梁头、棚腿中部、棚腿下部使用连杆撑木（小坑木或半圆木加工），棚与棚之间形成一个整体，达到“一把筷子难折断”的效果。

3.1工作面迎头架设的棚，棚前倾5度，然后用木楔塞紧，必要时可用10#铁丝将棚梁棚腿与背顶背边坑绑紧，这样可以利用爆破的冲击波使棚往后推，起到加固作用。

3.2巷道围岩破碎，但在当前作业情况下冒顶风险较低