邵林林，黄 昕，孙 斌
（河南永锦能源有限公司云盖山煤矿二矿，河南 禹州 461670）
引言在煤矿开采过程中，要想实现安全生产，离不开超前支护技术的支持。现代超前支护技术的使用，可从超前支护承应力规律展开分析，着重解决支护中的各项难题。同时也应当及时更新设备，提高机械化与自动化水平，最终实现高产。但在生产过程中也要注意安全事故的发生，要采取切实可行的预防策略，避免影响作业人员的人身安全。
1 超前支护新方法研究采煤工作面主要连接着回风巷与运输巷，承担着运输煤炭与物料、行人通行、通风等任务，位置控顶面积大。作业过程中工作量受到超前支撑压力的影响，使得顶板可能会出现下沉现象，又由于机械设备体积较大，在移动安装设备时，需要对其进行支柱与撤柱，从而间接影响了顶板，使其更加破碎。在多项因素的影响下，导致综采工作面的上下出口极易发生冒顶事故，因此务必要落实安全管理，采取超前支护技术。应用超前支护的主要目的是：保护工作面上下出口的畅通性，是一项常见的支护方法。如果顶板未垮落，分布形式主要以悬臂式分布为主；如果顶板垮落，压力分布形式主要为拱形[1]。无论是受到哪种压力形式，都是由煤柱承担压力。如果在选择支护方式时，不选用超前支护，则很容易受到压力因素的影响，而引发煤体崩塌，堵塞安全出口，给作业人员造成生命安全威胁。因此务必须要结合实际情况，选择超前支护方式落实支护，将安全事故的发生遏制在摇篮之中，有效避免因支护不当带来的损失。
2 超前支护支架结构状况部分超前支护支架需要设置拉架锚固点，但是在断面较大的巷道中，是难以确定拉架锚固点的。如果在开采过程中出现软煤层，则会导致其顶板过于不稳定，甚至在施工过程中会导致顶板发生脱落。在选择超前支护设备时，如果选择单体液压支柱作为主要设备，很容易引发多项问题，暴露施工缺点，比如支护强度难以满足顶板矿压的需求，则会导致位于工作面出口位置的顶板出现下沉，严重会引发顶板脱落等问题，对现场作业人员的生命安全造成严重威胁。如果支护方式以人力支护为主，不仅会导致现场工作人员施工强度加大，如果出现人工操作失误时，也会导致设备损坏，给企业带来损失。
3 综采工作面超前支护的重要意义采取超前支护主要的目的是：避免因超前支承压力、倾斜方向支承压力所引发的巷道变形、破坏等问题。在综采工作面开展超前支护，能够保障上下出口的畅通性。当前煤炭资源的开采大多数采用机械化、自动化的设备，虽然不需要提高开采效率，但在开采过程中所产生的压力也较大，如果不采取科学有效的支护方法，则会影响开采效率，也会对综采工作面的安全性产生影响，带来严重的安全事故与风险，给煤炭开采工作埋下隐患。因此要积极采取超前支护方式，尽全力降低煤矿开采的潜在安全风险。
煤炭开采过程中综采工作面的进回风巷是其重要出口，此出口的作用在于运输物料、行人通行等等。在进行采煤掘进时，在压力的作用下，关键连接部位的控顶面积会发生重新分布现象，这主要是由于巷道支护撑力较小，很容易导致控顶出现下沉或者破坏问题，如何支护压力过大，顶板会大幅下沉，给开采作业带来严重的不良影响[2]。而在移动大体积设备时，也会对顶板产生影响，造成破碎问题，因此就要采取超前支护方式，避免出现冒顶事故，加强对巷道的管理。
4 超前支互承应力分布规律在推进工作面开采过程中，需要采出煤体，这时上覆围岩的支承力则会逐渐流失，在采空区上部的围岩应力也会逐渐转移到周围岩体上。如果在工作面前的煤岩体受到破坏，强度、支承应力则会随之降低，并逐渐朝着深处转移，直至达到平衡状态。随着施工作业的逐步推进，超前支承压力也会发生移动，对超前支承压力产生的主要影响因素，包括煤层厚度、煤层厚度、内层侧压系数和煤层埋藏深度等等。在完成掘进作业后，在工作面的上下顺槽围岩应力会重新分布，在支护的支持下，能够使其保持相对稳定。随着煤层开采作业的逐步推进，超前支承压力会打破巷道的平衡，尤其是如果工作面周期来压，矿压的变化则会更加明显且剧烈，在煤层上的覆岩层也会出现深度垮落，这时顶板就会出现向下移动，使其承受压力明显增大，煤壁会发生片帮，导致底鼓严重，围岩发生严重变形，给现场作业人员造成严重的生命安全威胁。
5 超前支护技术实行方案5.1 合理选择超前支护技术方案为了实现在工作面的安全回采，就要按照具体安全规范，在工作面上下顺槽20 m范围内落实超前支护。当前常见的超前支护技术包括超前液压支架、木支柱以及单体液压支柱。通过对比可以发现不同支护方式起着不同的作用。超前液压支架能够实现上下顺槽始终紧密接触，避免在作业过程中对顶板进行反复支撑，所带来的支撑面积更大，强度高，能够防止上下顺槽出现离层现象，而在移架过程中可选择邻架操作，使得作业人员的生命安全得到保障[3]。木支架是过去常用的支护手段，但是此类的支护难以达到强度标准，很容易发生损坏问题，甚至属于一次性支护，浪费生产资金，如果顶板压力过大，也将难以满足实际支护要求，随着自动化水平与机械化水平的提高，木支架逐渐被取代。单体液压支柱是较为常见的超前支护手段，适用性更强。但是单体液压支柱的强度稍低，在压力的影响下，很容易导致顶板下沉，发生钻底问题，难以直接回收，而且单体液压质量差距较大，离不开人工支持，导致工作人员工作强度加大，使得支护效率与支护速度难以保障，开发成本不断上升，且无法保障现场施工的安全性。
5.2 合理选择超前支护参数确定好支护强度能够巷道顶板起到必要的支护作用，结合超前液压支架的支撑力与支护系统，能够对上下顺槽产生必要的顶板支护力，避免顶板过早离层问题的发生。而在选择超前支护参数时，也要结合现场综采工作面的实际情况展开调研，并根据理论计算，选择合理的支护设备与操作方式，避免支护参数选择不合理，给综采操作面造成严重影响。
5.3 生产中的注意事项在工作面回采过程中，要想充分发挥出超前液压支架对支护工作面上下顺槽所产生的支护作用，就应当在具体操作过程中注意各个事项。首先在邻架操作阶段，需要对顶板的安全状况进行全面检查，需要对顶板的活石进行处理，并对超前液压支架的前移杂物进行清理，而后才可开展移架。其次，要加强对上下顺槽顶板的管理，如果上下顺槽顶板出现破碎，则需要临时支护超液压支架巷道的中间与两边，在确定周围环境安全无误后，在可进行移架操作，尤其是对于断裂构造，更要完成支护。采煤机应当与工作面端头之间保持15 m距离，而后才可移架，在移动前，务必要停转转载机，关闭电气闭锁[4]。
6 自移式超前支护支架组6.1 超前支护支架组架构综采工作面超前支护技术的支架组由两个以上液压支架单元构成。液压支架单元由顶梁、液压立柱、前后连杆以及底座构成，在前后液压支架之间，需要利用抽屉滑梁机对其上部进行连接，利用推拉千斤顶对其下部进行连接。抽屉滑梁机在作业过程中，需要导向梁与前液压支架的顶梁。在导向梁中，伸缩导向杆能够滑动主要与推拉千斤顶所产生的推拉作用相关。
6.2 工作流程综采工作面在回采过程中，单体液压支柱能够被超前支护支架所替代，同时也能够增强顶梁的安全性，实现有序管理顶板，以此避免发生顶板脱落的问题。首先，需要分离开前液压支架的顶梁与顶板。在工作过程中，通过对推拉千斤顶的调节，使得前液压支架单元能够逐步向前移动。其次，逐步升级前液压支架，使得顶梁能够对顶板产生支撑，随后分离开液压支架单元顶梁与顶板，此时也需要对推拉前进行逐步调节，使得后液压支架单元能够逐步向前推动，并升起后液压支架单元，使得顶板能够受到顶梁的支撑。在推拉的支持下，综采工作面的支护支架组能够起到良好的支护功能。
6.3 液压系统在支护巷道的顶板中常用液压支架，是对顶板所产生的支撑力，主要来源于支柱活塞内的液体静压。支架对顶板所产生的支撑力，来源于液控单向阀封闭的立体活塞腔内液体动力，支架具有可缩性特点[5]。
6.4 应用前景综采工作面可采取的超前支护方式较为灵活，空间的安排十分合理，更适用于狭小的运输巷道空间，能够有效解决因设备密集造成设备干涉的问题。超前支护支架组的液压支架单元可赋予顶梁侧面让压功能，可适应顶板及其压力，而在测物量单元下方安装着吊装装置，更利于开展检修作业，因此超前支护支架组的应用前景十分广泛。
7 综采工作面超前支护的安全事故与预防措施7.1 超前支护不力，煤层发生垮落在实际开采过程中，可能会存在煤层塌陷或者滑落等问题的影响，如果不及时加强管理，则会对现场作业人员产生巨大威胁，影响其生命健康。为了避免此种问题的发生，在实际开展超前支护技术时，既要综合考虑现场的实际施工情况，对顶板与煤体加强管理，并对周围环境的安全性能进行综合评估，如果出现突发性顶板垮落的问题，则要采取科学有效的措施对其加以治理，实现对现场施工安全的维护，保障现场作业人员的生命安全。首先，应针对性加强对综采工作面巷道支护的管理，使得顶板稳定性得到有效控制。其次，加强断层顶板的管理，尤其是在运行采煤机过程中，更要注重采煤机与支架之间的配合度，使得空顶时间能够得到有效缩短，并实现一步到位，避免反复升降对顶板造成破坏。
7.2 统一工作形式，确保支护合理在综采工作面上开展安装与运行作业时，首先需要确保施工现场的安全，并实现人、机、物的统一。相关工作人员务必要对周围的地质地貌进行全面勘察，尤其是对开采区域更要加强管理，综合考虑多项影响因素，制定科学可行的生产计划，推动矿产作业的有序进行。这也就表明除了要保障综采工作面顶板的安全性能以外，也要加强监督与管理，确保工作人员出口的安全，通常同时也要综合考虑选择安全系数最高的工作场地，确保综采工作面上的安全性与稳定性，为开采作业做好充足准备。
7.3 结合实际情况，合理筛选支架在综采工作面顶板支护与管理中，支架是其关键工具，需要结合工作面的实际情况，确保支架的合理选择，同时在设计安装过程中，要结合实际情况保证现场施工安全。首先，要对中心距离匹配支架进行筛选，在选择单体液压支柱时要确保其长度恰当，使得支架中心距离更加合理。其次，要控制好液压支架两侧距离，确保现场开采作业的安全性与稳定性。在具体对液压支架进行筛选时，需要严格结合现场的实际施工情况、施工标准选择最佳支架，从而增强其支护强度，降低安全风险，推动开采作业的安全、有序进行。
8 结语在综采工作面应用超前支护技术，能够有效保障支撑强度，提高工作质量与工作效率，同时也能够对现场作业人员的人身安全起到保护作用，保障煤矿企业的稳定发展。而在应用超前支护技术时，也要综合考虑现场施工情况，结合具体地质条件、地压情况，确定相应系数与开采方案，并加强对支护材料的检修与维护，确保支护安全，提高开采效率。