郝飞
乌鲁木齐泰迪安全技术有限公司 新疆乌鲁木齐 830000
摘要：超前支护是一种用于提升采矿工作面稳定性的辅助技术，可以保证采矿工程施工作业顺利进行。文章以某采矿工程为例，简要阐述了超前支护技术的应用流程，并对超前支护技术的应用效果进行了进一步研究。
关键词：超前支护；采矿工程；液压支架
前言：据不完全统计，2017~2020年间，采矿工程顶板事故发生超千起，造成伤亡人数超百人，采矿工程如何有效支护已发展成为制约矿井安全生产的首要问题。而超前支护是适应易破碎、松软工作面的技术，可以增强采矿隧道开挖可靠性、安全性。因此，研究采矿工程中超前支护的应用就具有非常重要的意义。
一、采矿工程的基本情况
某采矿工程工作面地面标高为1256.3~1423.0m，井下标高为915.0~936.5m，平均埋深为446.0m，平均矿藏厚度额外5.2m，倾角最大为4.2°，最小为1.2°，性质较为稳定。直接顶为中细砂岩，厚度为 14.63m，次棱角状，顶层含砾，厚层状；老顶为坚硬质粗中砂岩，厚度为12.36m，钙质铰接，参差端口，坚硬质地，抗压强度为18.0MPa；直接底为1.25m厚的泥岩，半坚硬质地，过渡接触，抗压强度为8.5MPa。巷道沿顶沿底开采，巷道宽度为5568mm，巷道拟采用超前液压支架支护45m，单体缸径98mm布置为每行3根，行之间间隔1.0m。
二、超前支护在采矿工程中的应用流程
1、架型选择
当前可用于采矿工程的超前支护液压支架主要有左右两列交替迈步前移式支架（左右两架成一组）、横向多列正架由后向前大循环移架式支架、整体框架顺向交替支护特殊巷道式支架、宽体横向顶梁可上下摆动式支架、宽体顺向顶梁可四处伸展支护式支架。其中左右两列交替迈步前移式支架适用于风巷、机巷；横向多列正架由后向前大循环移架式支架多用于顶板破碎、大矿压风巷；整体框架顺向交替支护特殊巷道式支架多应用于优基础、大断面机巷；宽体横向顶梁可上下摆动式支架多用于机巷，可满足多种巷道断面支护要求；宽体顺向顶梁可四处伸展支护式支架多用于优基础、大断面风巷[1]。根据采矿工程实际情况以及上述巷道超前支护液压支架结构特征，可以选择左右两列交替迈步前移式支架作为风巷超前支护形式，而机巷支护则选择宽体横向顶梁可上下摆动式支架，满足刮板输送机交叉侧卸、大宽度转载机运用需求。
2、配套设备准备与技术参数设置
在采矿工程超前支护作业开展前期，准备ZY12000/28/62D中部支架、ZYG12000/28/62D排头支架以及ZYT12000/28/62D端头支架，配套采煤机截割深度为895m。而超前支架型号为ZHC20000/29/65，以前架+后架形式排布，两个支架为一个组，支架高度最大为6500.00mm，最小为2900.00mm，支架宽度最大为5100.00mm，最小为2700.00mm。同时设置超前支架起始支撑力为4968kN，工作阻力为21000kN，支护强度为0.18MPa，泵站压力为31.2MPa，对底板平均比压为1.80MPa，推移步距为1800.00mm，支架重量在115.0T左右。其中支架立柱为8根/组布置形式，最大缸径为φ280.00mm，最小缸径为φ200.00mm，最大柱径为φ260.00mm，最小柱径为φ170.00mm，工作阻力为2550.00kN。
在超前支架设置完毕后，为满足支架移动时位置调节要求，可以2根一组的形式，将调架千斤顶设置在支架的适当位置[2]。调架千斤顶缸径为φ100.00mm，杆径为φ70.00mm，推力为250.00kN，拉力为128.00kN。在调架千斤顶设置的基础上，还需要设置推移千斤顶、前梁千斤顶、斜撑千斤顶与一级护帮千斤顶、二级护帮千斤顶。其中推移千斤顶两根调架千斤顶为一组，缸径与杆径分别为φ230mm、φ160mm，推力为1302kN，拉力为680kN，行程为1800.00mm；前梁千斤顶为8根/组布置形式，缸径与杆径分别为φ165.00mm、115.00mm，推力为635.00kN，拉力为365.00kN；斜撑千斤顶为2根/组布置形式，后者缸径与杆径分别为φ165.00mm、φ115.00mm，推力与拉力分别为635.00kN、365.00kN；一级护帮千斤顶为32根/组布置形式，缸径为φ100.00mm，杆径为φ70.00mm，推力为298.00kN，拉力为128.00kN；二级护帮千斤顶为16根/组布置形式，缸径与杆径分别为φ100mm、φ70mm，推力为255.00kN，拉力为128.00kN。除此之外，在支架立柱进液腔内进行减压阀设置，调整支架立柱起始支撑力至19.8MPa，以小起始支撑力、大工作阻力的形式，配合两个步距移动一次支架，最大限度减小对采矿顶板的不利影响。
3、支架应用要点
在综放工作面两道安装超前液压支架，材料道安装两排，共6组。由支架顶梁千斤顶全部收回，控制超前液压支架最小支护距离在35.6m，由顶梁千斤顶全部打出，控制超前液压支架最大支护距离在45.0m左右。与此同时，在材料道上帮设置一排超前支架，并将其延伸到老顶切顶线适当位置。在溜子道则安装两排，共6组，控制超前液压支架最小支护距离为35.6m，最大支护距离为46.2m。在这个基础上，将破碎机、转载机布置在两排支架左侧底座、右侧底座中间，配合条梁结构的支架顶梁、调架千斤顶调整左顶梁、右顶梁。并将护顶大侧翻板设置在左顶梁、右顶梁侧，与顶梁前后前梁千斤顶配合，规避漏矸问题[3]。
在结构设置完毕后，通过推架、推移破碎机与转载机、拉架几个环节完成超前支护。其中推架需要分别控制前一组左右支架，收缩护顶千斤顶，促使顶梁离开顶板，并控制推移千斤顶伸出，对前组支架推架，推架到位后，起升立柱支撑顶板，促使大翻板上翘保护顶部；推移配套机具则需要控制超前支架后一组支架，辅助推移；拉架与推架操作顺序相同。
三、超前支护在采矿工程中的应用效果
为验证超前支护在采矿工程中的应用效果，收集超前支护技术后区域45m巷道顶板、两帮位移变化量并进行汇总后得出结果如表1所示：
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由表1可知，45m巷道顶板下沉量、两帮移进量均表现为：距离壁越远变形量越小，距离壁越近变形量越大，顶板下沉量最小为5.5mm，最大为140.0mm，两帮移进量最小为3.0mm，最大为150.0mm，可以满足安全采矿要求，并解决了以往冒顶区域超前支护需支设多排单体液压支柱配铰接木料背顶板的用工多、回撤速度慢、安全作业难度大等一系列问题。
总结：
综上所述，在采矿工程施工过程中，超前支护技术的应用不单单可以增强采矿作业安全性，而且可以助力预期经济效益目标的顺利实现，为采矿企业乃至整个行业发展提供充足动力。因此，在后续采矿作业开展过程中，采矿技术人员应根据实际情况，加大对超前支护技术的研究力度，发现并解决超前支护应用壁垒，为采矿作业安全、高效开展提供支持。
参考文献：
[1]梁哲.大采高厚硬顶板综采工作面超前支护优化设计研究[J].山西能源学院学报,2019(06):18-20.
[2]苑雷达.超前支护在煤巷掘进中的应用[J].当代化工研究,2021(09):61-62.
[3]白永昱.综采超前无反复支撑门式支架的研制与应用[J].煤,2021(05):18-19.