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开滦井下的金属拱形支架
更新时间:2022-09-14 点击数:552

拱形支架,学名金属可缩性拱形支架(以下称拱形支架),井下工人习惯称其拱形棚子,是井下巷道支护的主要力量,既保护员工,又保证正常生产,还提升安全生产指数,在煤矿生产中发挥了举足轻重的作用。

开滦井下巷道稠密,阡陌纵横,网络如织,巷道有岩巷、煤巷之分,木支架、砌券、混凝土、金属支架、裸洞锚杆、喷浆等支护形式充斥在开滦百年的煤矿历史中。随着生产方式的发展和支护手段的创新,一些支护形式己走进了历史,滞留在煤矿生产的不同发展阶段,像流传上百年的木支架或工字钢梯形支架,都已淡出了人们的视线。

唯有承前启后的,为梯形支架与裸洞锚杆、喷浆之间发挥着桥梁纽带作用的金属拱形支架依然活跃在煤炭生产的舞台上。

据资料显示,开滦从1960年至1965逐步推广金属梯形支架,也就是说当时金属梯形支架与木质梯形式支架是通用的,金属梯形支架的模板是过去的木制梯形支架,也是两个柱子(工友们称棚腿)一个梁,像木梯形支架做出75度角一样,在工字钢梁或带缺口的铁板梁的上两侧做有凸出带斜面的铁档,柱子下面焊有平面,上面做成带角度的斜面或凹槽,组合之后比木制支架效果好,支撑力强,但缺乏缓冲,一旦顶板压力增大,迅速折断,不易提前防范。从我第一个到过的5184 工作面乃至后几年工作过的工作面,无论是综机采煤、普采、炮采,还是沿顶板开采或网下分层开采,都没有摆脱工字钢的金属梯形支架,即使在上世纪唐山大地震之后的80 年代初期,还能见到金属梯形支架的身影。

拱形支架的普及,它是金属梯形支架的发展和进步,依然是三部分组成,由U形钢代替工字钢,由角度改变为弧度,在拱形支架使用初期,它们是混合使用的。据《开滦煤矿志》记载,上世纪六十年代开滦开始使用18Ab异形U形钢拱形支架,1963年3月赵各庄矿首先在开滦矿区第一个使用可缩性拱形金属支架;为适应采煤机械化的需要,针对老矿井深巷远,顶板压力增大的特点,对巷道断面、支护方式、支护材料进行了改革,由拱形支护代替梯形支护,1972~1980 年大量使用18U、25U拱型U型钢可缩性拱形支架,后发展到25U、29U、36U,形成不同系列十多种断面,广泛用在各种巷道。U 形钢代替工字钢,相继投入使用了27 种断面五种钢型的可缩性拱形支架,基本取代了木支架,减少了金属梯形支架,减少了巷修量。同时对拱形支架的使用做出了明确规定,炮釆、普采运输顺槽使用7 平方的支架,回风顺槽使用4.7平方支架,高档工作面运输顺槽9~10.5平方支架,高档工作面回风顺槽6.8~7.2平方支架,综采工作面运输顺槽11.9~14(或16)平方支架,综采回风顺槽10.4平方支架。80年代随着煤炭生产开采向深部发展和支护技术方式改进,金属拱形支架、锚杆、喷浆的巷道比例明显增加,29U 拱形为开拓用。到了1990年,18A6V已基本淘汰,仍应用四种型钢为4.7~ 16.1平方米断面的23种老系列支架。另外,还设计了5.46~32.67平方米断面的15个中心型系列支架。这是井下支护的重大改革,它有利于回收复用,提高巷道支撑强度,提高安全生产系数。为此,开滦购置了大量的钢材,1980~1982年引进联邦德国36U 支撑钢2 万5 千吨,1982 年又从唐山钢铁公司购入29U 支撑钢。并有18Ab、18U、25U、29U、36U五种型钢支架824063架。1988年开滦通过煤炭部验收的、林西机电修配厂自行设计制造的U 型钢拱形支架。

我初次接触拱形支架,是在唐山矿的11水平半道石门东翼5091 落垛工作面,按断面理解,人们称为4.7平方,它是由梁、柱(工人又称为腿)、卡缆组成,材质是18U型钢(工友们称为外国进口的)轧制,卡缆由两侧有螺纹弯成U 形的铁棍,打有两个孔的1 厘米加厚铁板构成,操作并不复杂。安装时梁柱的凹槽扣在一起,然后每侧的连接用两个卡缆套上将螺丝紧固,然后砍两个木楔分别楔入卡缆与支架之间可能出现的间隙,再用木料充填支架背面及上顶的空隙,将拱形支架稳固。这种型号的拱形支架我只在这个工作面遇见,后来在5186、5286、6091、5123、5121、5284等工作面,见到的都是7 平方的拱型支架,除了款式和材质外,区别不大。由于工种界线,对其研究得不够深刻。直到上世纪八十年代末调到掘进区工作,才又有机会和拱形支架亲密接触,这时候我发现拱形支架的使用发生了改变。一是钢材不一样了,分量加重了;二是卡缆设计有了改进;三是操作上更复杂更完善。4.7平方拱形支架,不是用于掘进机制作的巷道,而是炮掘巷道。拱形支架使用的流程,炮掘是在前一架支架上安装铁链或钢丝绳套,然后插入一块木半子利用杠杆原理将两梁挑上去,达到高度后由两侧的人将柱子扣上,拧紧卡缆螺丝完成支架组合。而机掘只能适用于7平方、10.4平方或更大。只是卡缆板早由平板变成凹槽的,螺丝比过去直板式的更有力,更紧固,两组支架之间还使用一种新发明的U 形圆钢制成的支拉勾连接,将组装好的拱形支架串连在一起,减少了倒伏的可能性,为现场又加了一道安全锁。至于10.4平方的拱形支架,根据地质条件的不同由两个卡缆多加了一个。这时候拧卡缆螺丝除了眼镜扳手又增加了套管扳手,每班有专人负责对已完成的支架紧卡缆。而14平方的拱形支架只适应大巷使用,工作面上无用武之地,它不仅有“三段论”,还有多段组合,边缘留的宽的品种,只是不常用。

拱形支架的运输,井上运往井下梁和腿是分开运,梁都是专用叉子车,腿可以用三吨矿车、平车。一旦到了各自料场,采煤区用一种带四个轮子沿轨道行进的称为船,有点类似车箱造型的运输设备,由绞车牵引;而掘进区用簸箕运输(簸箕是没有轮子贴着地面由钢丝绳或铁链捆绑物资绞车牵引的一种运输工具,很像农村农民使用柳编的簸箕,只是设计、使用上区别较大)。虽然掘进巷道越来远,采煤区距离会越来越近,但只要到了工作面料场,后面的运输基本上是计件管理,人拉肩扛运到迎头或指定地点。落垛工作面的上层下来的拱形支架要通过垛眼(连接上下层的通道),运到溜子道后再扛到往大巷运输的部位。由于4.7 平方的拱形凹槽宽且浅,材质薄,工友们扛着还算可以,当时有个外号叫小和尚的最多一次能扛三个梁,然后长臂面一样运到指定回收地点,装车上井销账;可掘进的是往迎头扛,18Ab、18U、25U、29U 都有过,绝对是考验人的,能扛梁的扛梁,不能扛梁的扛腿,也有两人抬,像钢铁运输队,千方百计满足生产进尺的需要。

拱形支架的管理是十分严格的,各单位有支架厂或其它名称的管理单位,建帐立档,把控总体需求,负责拱形支架使用规划的制定、存储、分配、投放,后来又增加了回收、修补、制作功能。随着工作的细化,各单位将掘进往掌子面运,采煤区回撤返场这项业务纳入坑代管理,与材料费捆绑管理,有专门队伍专门人员,按指标要求进行检查考核,达到丢失率控制指标得材料奖,如果突破扣材料费,影响单位整体经营管理指标完成。各单位除了掌握底数外,有专业人员核兑,要提前标注,定期清点,按要求偿还销帐。卡缆的使用是和拱形支架配套的,由材料员出具支领单,到指定的卡缆库支领,运到生产单位的专人看护的小库,出入有帐目,月末有结帐。后来管理升级,卡缆也制定了回收政策,鼓励职工进行班后小秋收,每当下班时间会看到很多双肩挑卡缆、背卡缆,一时间成了井口的风景线,他们上井后将卡缆送到井口旁的卡缆回收站,月底可拿着卡缆回收站出具的票证领取奖金,好像收获最大的是采煤区大修班巷道套修的职工们。1982年开滦共修复金属拱形支架5388架,被评为全国煤矿金属支护用品修理先进单位。

1990年9月,开滦按照中煤总公司提出“回采巷道推广锚杆支护”的要求推广锚喷技术,开拓、掘进巷道支护拱形支架的身影日趋稀疏,打锚杆喷浆在大巷、掘进头随处可见。但拱形支架在煤炭生产上的贡献是功不可没的,像一座丰碑永远耸立在井下巷道支护行列中。

(耿福利)

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