掘進工作面臨時支護管理標準

1、掘進工作面臨時支護管理標準一、臨時支護形式：1、金屬前探梁：巷道斷面凈寬4000mm以下的使用3根前探梁，凈寬4000mm及其以上的使用4根前探梁（擴幫不在此列）。金屬前探梁使用直徑（|）54mm（即2口寸）無縫鋼管制成，長度4000mm，壁厚不小于4.0mm;背木使用長度1600mm、厚度不小于50m和寬度不小于100mm的實木；吊環(huán)采用厚8mm的鋼板彎曲而成，上焊M20螺帽，將螺帽與前探梁中心錯開60mm的距離，下部為可以上下調動的螺栓。前探梁臨時支護最大控頂距離為2000mm,最小控頂距離均為400mm,嚴禁人員在空頂下作業(yè)。2、輕型單體支柱：采用DWB28-30/100輕型單體支柱（2

2、500mm或2800mm）配合3400m長或3600mm長兀型梁架棚進行支護，沿巷道傾向布置，使用一梁二柱，排距800mm,單體支柱與巷道高、低幫距離均為500mm，巷道低幫使用2500mm長單體支柱，巷道高幫使用2800mm長單體支柱。單體為內注式，壓力介質為礦靜壓水，迎頭壓力水壓力必須達到2.0MPa以上。頂板破碎時在兀型梁上方用圓木、半圓木或背板背緊剎緊。使用單體柱臨時支護時最大控頂距離為2600mm,最小控頂距離為400mm,嚴禁人員在空頂下作業(yè)。3、弧形前探梁：采用弧形金屬前探梁支護，弧形前探梁弧長為2500mm,寬度為1200mm或800mm,弧形前探梁傘柱采用40mm無縫鋼管加工

3、，傘緣及撐桿采用25.4mm鍍鋅鋼管加工，支腿采用80mm無縫鋼管模仿耙肝機支腿制作。采用弧型前探梁臨時支護時，最大控頂距離1600mm,最小控頂距離400mm。4、帶帽點柱:煤(半煤巖)巷跨度w2400mm時打一排，跨度2400mm時打兩排，跨度3200mm打三排，打多排點柱時排距800mm;巖石巷道跨度w2600mm時打一排，跨度2600mm時打兩排，跨度3600mm打三排，打多排點柱時排距800mm。點柱選用直徑不小于150mm的圓松木或輕型單體支柱，點柱上要戴帽(帽規(guī)格500X200x50mm的優(yōu)質木料)，并用木楔楔緊。點柱要打設及時，并打在實底上，無法打在實底上要墊木料或枕木。使用輕

4、型單體支柱時，水壓必須達到2.0MPa。二、臨時支護理論計算：(一)金屬前探梁：1、頂梁計算掘進工作面空頂范圍的頂壓，可根據松散介質理論計算：P=(kf)a2式中:P一頂壓，kN/m;f一冒落拱范圍內頂板巖石硬度系數，f值取4;k一頂壓系數，中硬巖取k=4/3;a一巷道跨度之半，a=1.8m;冒落范圍內頂板巖石密度，取丫=22kN/m3。代入上式計算的：P=23.8kN/m2、前探梁承受載荷計算由于掘進工作面一般使用3根金屬前探梁，則每根前探梁所承受的載荷為P/3,即7.9kN/m3,掘進工作面的最大空頂距離b為2.0m,每根前探梁上的線載荷q=(P/3)油=(23.8/3)X2.0=15.9

5、kN3、前探梁強度計算前探梁的力學模型簡化為懸臂梁，可計算出前探梁的最大彎矩M=(q/2)xb=15.9/2>2.0=15.9kNm前探梁承受的最大應力為：二二MW其中W為前探梁的抗彎模量，經計算W=8.9xi0-6m3=MW=15.9/(8.910-6)=1.78106Pa而前探梁梁體的許用應力o=2.4><106Pa,所以前探梁的強度滿足要求。(二)輕型單體支柱：在松散巖體介質及中硬以下巖石，以及小跨度地下巷道(跨度一般小于6m),可以利用M.M.普羅托奇雅可諾夫的拋物形壓力拱理論估計冒落帶高度：當fN時，H=B/2f=4.0/(2>4)=0.50m式中H冒落帶高度

6、，m;B巷道掘進寬度，取4.0m;f巖石堅固性系數，施工的直接頂為砂巖，取4。單體支柱需要支撐的巖石重力為：Rmax=peXLXS>H=2.2M03X9.8X0.8M.6X0.50=31.0kN式中：P頂板冒落帶范圍內巖石密度，取2.2X103kg/m3;g重力加速度，取9.8N/kg;L臨時支護排距，取0.8m;S兀型梁長度，取3.6m;H冒落帶高度，取0.50m。輕型單體支柱的初撐力(指壓強)為：P*max=Rmax/2X兀g/2)2=31.0/2M.14x(0.1/2)2=1.97MPa式中：2在兀型梁上打設2根單體支柱；d單體支柱柱體的直徑，取100mm=0.1m?？紤]一定富裕量

7、，要求煤巷掘進工作面使用輕型單體柱作為臨時支護時，輕型單體柱供液壓力不小于2.0MPa。（三）弧形前探梁靜力學計算分析，簡單的中心加載方式。材料尺寸及性能參數：、和四根無縫鋼管采用內徑51mm,壁厚8mm,即外徑67mm,絲杠最小內徑52mm,絲杠對應的外部連接鋼管外徑80mm,內徑60mm以上鋼管材料均選用27SiMn高強度無縫鋼管，材料屬性：彈性模量=210GPa,抗拉強度。b=1020MPa,屈服點仃s=850MPa。絲杠材料為40Cr等合金結構鋼，屈服極限j=785MPa。具體結構如圖1所示圖1弧形前探梁結構圖因為該前探梁主要起臨時支護作用，忽略動態(tài)特性，在不考慮偏載的情況下，直接簡化

8、為軸向受載的靜力學分析，通過對圖1所示的結構圖分析可以知道，在存軸向載荷作用下工作時主要存在以下兩個薄弱環(huán)節(jié)：鋼管截面處和鋼管截面處。1、直接受壓計算：鋼管截面處強度校核：在載荷F作用下，該處截面壓應力F4F4FC7=-_2222A3二(D-d)二(0.067-0,051)安全系數n='s二s=850MPaCT2-.2、r1L二(0,067-0,051)；:s2當n=3時，F=420.14kN'4n鋼管截面處強度校核：在載荷F作用下，該處截面壓應力F4F4F。=A二(D2-d2)二(0.082-0,062)安全系數nsos=850MPaa22(0,08-0,06)：:s當n=3

9、時，F-=623.08kN4n2、軸心載荷穩(wěn)定性計算為安全起見，把前探梁簡化為只有鋼管和鋼管承受軸向載荷，即形成一個變截面壓桿穩(wěn)定性問題，來求解該簡化模形的臨界載荷，如圖2所示：這里L1=900mm=0,9mL2=60mm=0.06mL3=757400=1.157mev%為偏載距離，這里取為0=62=0(1)根據力學原理，可建立如下平衡微分方程，即EiJ$=FdXj式中Ei一立柱第i段彈性模量;Ji一立柱第i段慣性矩；叫一立柱第i段撓度。解微分方程，可得方程通解，即撓度i=yzcokiXiy2isi曲di轉角二-KHzsirkiXi-y?icoaXi)dXi彎矩Mi=Fi其中ki=jF/EJi

10、。圖2變截面壓桿穩(wěn)定結構簡圖(2)邊界條件根據立柱計算模形，可得如下邊界條件為1x1=0'1Ixia二'21x2-0di|二d2|dx1x1dl-dxX2=01juyi1uy2'2|x242='3|x3=0x3-0d21二七dx2x2*dx3.'3=e2令：sinkJi=§,cosk3=G可得如下方程組(以矩陣方式表達)，即AY=ByT=乂y2V3y4ysy61BT=e10000e21式中C1S1一k1S1A=kC-10-k2C2S2-1-k2s2k2c20-k3C3S3求解方程組，可得到參數必、V3y6,再代入方程，就可得到以F、J、E、I、

11、口、e為參變量的立柱各點的撓度、轉角、彎矩。(3)立柱穩(wěn)定性校核對于線性方程組，利用克萊姆法則，可求得撓度待定系數，即V=Di/A其中，Di為矩陣A中第i列被矩陣B所代替而形成的矩陣行列式。在式中，y的大小決定著撓度的大小。當VCs、即|A=0時,撓度仍也趨向于如，則立柱失穩(wěn)，而對于給定立柱斷面和高度時，Di為一定值，因而A=0為立柱失穩(wěn)的必要條件。由式可知，A=0即2k1k2cle2s3k1k3cle3s2k2k3c2c3sl-k2s182s3=0該式為一超越方程，可用牛頓迭代法解此方程，求得給定立柱斷面和立柱高度的臨界載荷。這里通過matlab求解得出Fmax=i344kN,即在該力作用下

12、簡化的模形已經處于任意變形狀態(tài)，所以，安全作用力應該為：F三Fax=Fmax=268kNn5三、臨時支護施工工藝：（一）金屬前探梁（以使用三根前探梁為例）：1、工作面每次放炮或割完煤后，安排設專人（至少2人，1人照燈觀察、1人工作）站在已支護好的頂板下使用長度不小于2500mm的專用工具進行敲幫問頂，將工作面活研危石找凈，確認安全后，進行前探梁臨時支護工作。2、連網工站在永久支護下，將續(xù)接的平焊鐵絲網與迎頭永久支護的頂網用鐵絲臨時固定（固定23道即可，搭接長度不小于100mm）,續(xù)接的頂網之間要用一塊頂網連成整體。3、架設前探梁需要四人，其中三人架設，一個監(jiān)護，架設前探梁人員必須由跟班隊長或班

13、長指定的有經驗的老工人來完成。監(jiān)護人員要站在永久支護下的安全地點，并不得影響架前探梁人員的安全退路。4、站在永久支護內，將6個前探梁吊環(huán)分別擰緊在靠近工作面迎頭的兩排中間的三根（即2#、3#、4#）錨桿上，要求上滿絲扣。5、將三根前探梁分別穿入兩排吊環(huán)內，向前插至前排吊環(huán)前方約1m處，插好前探梁銷子，在推前探梁過程中，將頂網頂到前探梁上方。6、在距前排鋼帶600mm處，在前探梁上背兩塊1.6m長背木，與前探梁垂直緊貼放置，兩塊背木之間錯接長度600mm。7、人員站在臨時支護下，對肩窩不夠處進行開刷達到巷道設計尺寸。8、在背木前方緊貼背木放好鋼帶，鋼帶要與前探梁垂直。9、在前探梁兩側安排人員穩(wěn)固

14、好鋼帶及背木，一人緩慢推前探梁，使前探梁緊貼工作面迎頭。10、在距前排背木800mm處，在前探梁上背兩塊1.6m長背木，與前探梁垂直緊貼放置，兩塊背木之間錯接長度600mm。在前排背木前方緊貼背木放好鋼帶，鋼帶要與前探梁垂直。11、在前探梁兩側安排人員穩(wěn)固好鋼帶及背木，一人緩慢將前探梁推至迎頭，并將前排吊環(huán)的前探梁銷子插到適當位置并插好。12、在后排吊環(huán)后方壓前探梁，使前探梁背木與頂板貼實，然后用銷子將前探梁壓緊壓死。（二）輕型單體支柱（以循環(huán)進度2400mm為例）：1、工作面每次放炮或割完煤后，安排設專人（至少2人，1人照燈觀察、1人工作）站在已支護好的頂板下使用長度不小于2500mm的專用

15、工具進行敲幫問頂，將工作面活研危石找凈，確認安全后，進行前探梁臨時支護工作。2、施工人員站在永久支護下按設計位置用鐵鍬挖出第一排所需要的兩根單體柱的柱窩。待第一排柱窩挖完后，掛好第一排頂網，把單體柱放到挖好的柱窩里。3、將M鋼帶放到柱窩前方，然后把兀型梁放到柱頭上，接著用壓力水為單體柱注液，使單體柱頂緊兀型梁，保證單體支柱初撐力不低于2.0MPa。接著將系在單體柱柱頭的雙鉤防倒繩掛到距柱頭300mm范圍內的頂網上（將兀型梁兜?。?。4、第一排臨時支護施工完畢后再次進行敲幫問頂，確保無問題后，施工人員站在第一排臨時支護下按上述方法施工第二排的臨時支護。第三排臨時支護與第二排操作方法相同。5、為方便

16、永久支護，第一排臨時支護距永久支護的間距為600mm,第二排臨時支護距第一排臨時支護為800mm,第三排臨時支護距第二排臨時支護為800mm,第三排距離煤壁控頂距離不得大于400mm,超過400mm需再加打一排。（三）弧形前探梁：1、工作面每次放炮后，安排設專人（至少2人，1人照燈觀察、1人工作）站在已支護好的頂板下使用專用撬杠進行敲幫問頂，將工作面活肝危石找凈，確認安全后，進行前探梁臨時支護工作。2、活肝危石找凈后，安排一人使用鐵鍬，站在已支護好的頂板下，將待安裝前探梁位置處的肝堆鏟平，將前探梁搬運至工作面，然后進行安設前探梁工作。3、安排施工人員將前探梁的上部弧形和下部絲杠分別，搬至工作面

17、，由23人抬起弧形部分，一人拿起下部絲杠進行對接，安裝弧形前探梁的人員要協調好，只有確認安裝牢固后，弧形前探梁的底座要坐實坐牢，方可放手。移動弧形前探時，要保持弧形前探梁平穩(wěn)。4、將頂部網片在工作面綁扎好，用12#鐵絲每隔300mm雙股雙排綁扎，網片搭接長度為100mm,網片數目因放炮進尺不同，網片用量也不相同，確定網片用量的原則：弧形前探梁圓弧長度范圍和炮掘進尺范圍內網片要布滿。將網片鋪在弧形前探梁上。旋轉弧形前探梁的下部絲杠，使弧形前探梁的弧形部分和巷道拱部楔合緊密。5、針對頂板不平整的前探梁與頂板之間超過100mm的超挖處,可使用背木背實。若頂板尺寸未達到設計要求時，施工人員由外向里逐段

18、開刷頂板達設計標準（開刷時站在有支護的頂板下，頭嚴禁伸至10空頂段），刷好一段，將掛好頂板支護所需網片的前探梁前移到開刷位置最前端，直至開刷頂板達設計標準后，緊固前探梁下部支腿，是前探梁與開始打注頂板錨桿。拱部錨桿支護完成后，及時將前探梁拆除，撤至耙肝機后方，以防放炮崩壞。6、工作每循環(huán)爆破進尺應控制在1600mm（使用1200mm寬前探梁支護，控頂距保證在400mm）。當巷道進尺超過1600mm后，可先施工前探梁支護范圍內的拱部錨桿。超過控頂距范圍內的部分可移動弧形前探梁臨時支護后，再施工錨桿即進行前探梁的二次使用。工作面支護上部時，任何人嚴禁進入空頂區(qū)。四、安全注意事項：1、掘進機施工的掘

19、進工作面，嚴禁利用截割臂代替金屬前探梁。迎頭施工人員必須在正規(guī)的金屬前探梁或帶帽點柱保護下工作。2、當頂板平整但礦靜壓水水壓達不到設計值時，必須使用乳化液泵站或清水泵站（以現場實際使用為準）為單體柱供液并達到設計值，否則不得使用單體柱做為臨時支護，但可以使用前探梁臨時支護。3、使用輕型單體支柱作為臨時支護時，迎頭50m范圍內必須在供水管上安裝一塊水壓表用來測量迎頭水壓，并備有一塊柱壓表用于測量單體支柱壓力。4、單體柱必須完整無缺，要支到實底上，迎山有力。單體柱活柱行程不得小于200mm,不得大于500mm,支柱初撐力不得小于2.0MPa。5、單體柱有泄液、漏液、松動等現象導致無法使用時，必須及

20、時補打單體柱后將原單體柱替換掉。6、開柱時，手不能放在柱頭或梁頭上，注液槍使用時，槍頭嚴禁指向人，且使用完畢后要及時掛在巷幫，嚴禁落地。7、放炮后或割煤后必須及時進行臨時支護，盡量減少頂板裸露時間。所有作業(yè)環(huán)節(jié)人員都必須站在臨時支護下進行，嚴禁空頂作業(yè)。8、煤巷使用單體支柱作為臨時支護時，施工完成一排鋼帶頂錨（不包括錨索）后，即可將其附近一排臨時支護拆除。單體支柱靠幫11立放要用防倒繩將單體柱系到幫部鋼筋網上。9、放炮或割完煤后及時安設并前移臨時支護，前探梁必須緊跟迎頭，人員必須在前探梁的掩護下工作，嚴禁空頂作業(yè)。臨時支護使用完后放于固定位置，不得挪作他用。10、工作面使用的臨時支護必須有備用

21、量。使用金屬前探梁臨時支護的，必須備有一根完好的前探梁、兩個前探梁環(huán)和兩塊背木；使用單體支柱臨時支護時，必須備有兩根完好的單體支柱和一根完好的兀型梁；使用弧形前探梁臨時支護時，必須備有一個同樣完好的弧形前探梁。11、巷道開口、遇到斷層等特殊條件無法使用金屬前探梁、輕型單體支柱或弧形前探梁作為臨時支護時，巷道可使用帶帽點柱作為臨時支護，但循環(huán)進尺不得超過1200mm。12、煤巷背木使用長度1600mm，巖巷背木使用長度1200mm,均采用厚度不小于50m和寬度不小于100mm的實木。五、處罰標準：1、掘進工作面不使用臨時支護空頂作業(yè)的，罰跟班隊長和班長各1000元，罰隊長500元。2、掘進工作面使用臨時支護不規(guī)范，不能起到應有作用的，每次罰跟班隊長和班長各200元。3、井下使用的臨時支護備用量不足本標準規(guī)定數量的，每少一件罰跟班隊長和