特殊U型鋼棚交岔點(diǎn)開口支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

摘要：通過對(duì)U型鋼巷道交岔點(diǎn)開口綜合支護(hù)技術(shù)的探索，能

有效解決巷道抗壓能力低、支架變形快、不易維護(hù)等問題，并且給通風(fēng)管理、運(yùn)料管理、行人等方面均創(chuàng)造了良好的條件，有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。本文主要就特殊U型鋼棚交岔點(diǎn)開口支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討，并作出總結(jié)。

關(guān)鍵詞：特殊U型鋼 開口支護(hù)技術(shù)

1 項(xiàng)目立項(xiàng)背景

隨著煤礦開采深度的增加，受地質(zhì)構(gòu)造和生產(chǎn)條件的影響，九礦的開口及變向巷道逐漸增加、礦山壓力越來越大，而且伴隨著水患，因此對(duì)巷道支護(hù)要求越來越高。通過對(duì)U型鋼巷道交岔點(diǎn)開口綜合支護(hù)技術(shù)的探索，有效解決了抗壓能力低、支架變形快、不易維護(hù)等問題，并且給通風(fēng)管理、運(yùn)料管理、行人等方面均創(chuàng)造了良好的條件，有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。日前，九礦施工的準(zhǔn)備巷道（煤巷掘進(jìn)工作面）及回采巷道（切眼除外）中有至少90%的U型鋼支架，巷道開口及變向部分占5%，將U型鋼開口設(shè)置在十字口或丁字口處。目前采用的U型鋼支架支護(hù)的承壓狀態(tài)和使用壽命一般不長，而工字鋼支架的支護(hù)情況略好一些，而且U型鋼支護(hù)在技術(shù)上仍存在難以克服的問題，如近幾年U型鋼支護(hù)主要利用礦用工字鋼對(duì)開口U型鋼巷道頂梁進(jìn)行聯(lián)鎖加固，再通過U型鋼棚雙向開口的設(shè)計(jì)來處理巷道交岔點(diǎn)（十字口支護(hù)），這種設(shè)計(jì)在施工時(shí)極易因頂板控制不嚴(yán)而使頂煤冒落，導(dǎo)致支架變形，進(jìn)行設(shè)備維護(hù)時(shí)也不利于設(shè)備裝卸。鑒于此，筆者廣泛查閱工程資料，參照U型鋼支架的支護(hù)特點(diǎn)，從技術(shù)層面對(duì)U型鋼支護(hù)巷道交岔點(diǎn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論研究和實(shí)踐探討。

2 技術(shù)方案的論證

近兩年，九礦巷道使用的型鋼支護(hù)多為29U和36U的，巷道丁字口處通過礦用工字鋼對(duì)開口位置U型鋼梁進(jìn)行聯(lián)鎖加固，即直接沿用U型鋼開口的設(shè)計(jì)來處理巷道丁字口開口。加固時(shí)開口幫2道抬梁，對(duì)幫1道抬梁，可以采用簡單的操作工序直接在開口處施工；目前對(duì)于U型鋼交岔點(diǎn)開口設(shè)計(jì)在技術(shù)處理上仍沒有較大突破，加之地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變，交岔點(diǎn)U型鋼支架受壓下沉量較大，因此而加重支架變形程度，不利于開展后期維護(hù)工作，諸多問題頻頻出現(xiàn)，不利于實(shí)現(xiàn)建設(shè)現(xiàn)代化礦井的目標(biāo)。如果開口角度為60-90度，就能在U型鋼開口處進(jìn)行施工，參照施工設(shè)計(jì)圖采用小圈幫并棚轉(zhuǎn)弦施工，將大大降低施工難度。如果開口角度達(dá)不到60度，就不能進(jìn)行小圈幫并棚轉(zhuǎn)弦施工，而是改用礦用工字鋼穿棚開口施工設(shè)計(jì)，但是一般情況下開口斷面小，礦用工鋼支架受壓后容易加快其變形程度，給運(yùn)輸和設(shè)備維護(hù)帶來較大困難。巷道開后主要用于原料運(yùn)輸，開口角度取決于轉(zhuǎn)弦半徑（要滿足軌道鋪設(shè)），因此，目前常采用小角度開口的設(shè)計(jì)進(jìn)行巷道開口施工。

3 開口技術(shù)方案的確定

根據(jù)施工設(shè)計(jì)，在U型鋼巷道施工進(jìn)行至開口處，必須快速轉(zhuǎn)換成特殊U型鋼支架支護(hù)，特殊U型鋼支架施工到位后，應(yīng)該在開口中心及對(duì)幫分別聯(lián)鎖2道和1道抬棚梁；再通過打錨索用托板加固法加固交岔點(diǎn)特殊U型鋼支架；下一步要參照架棚工藝設(shè)計(jì)，將40m和35m的礦用工鋼雙抬棚架設(shè)在打錨索托板（開口幫）處，為避免礦用工字鋼雙抬棚受到側(cè)壓導(dǎo)致支架變形，不利于行人和運(yùn)輸，所以要求礦用工字鋼雙抬棚必須貼緊反戧齒。圖1和圖2為10.5m2和9.01m2U型鋼開口梁設(shè)計(jì)。

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4 應(yīng)用情況分析

架設(shè)好特殊U型鋼支架以后，要盡快對(duì)其進(jìn)加固，筆者每周都會(huì)勘察了支架情況，全面記錄了相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)對(duì)支架進(jìn)行加固后便不再出現(xiàn)支架變形的問題，觀察結(jié)果表明，可以采用錨索加固法加固特殊U型鋼支架。

對(duì)圖3所示的U型鋼開口設(shè)計(jì)方案進(jìn)行長期經(jīng)過長期觀察論證后，發(fā)現(xiàn)該設(shè)計(jì)方案能夠大大提高支架的抗壓能力，支架整體承壓狀態(tài)安全可靠，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化要求。原來的U型鋼四抬棚支護(hù)現(xiàn)在可改用六抬棚支護(hù)，提高支護(hù)強(qiáng)度。另外，該設(shè)計(jì)方案針對(duì)原有的擴(kuò)修交岔點(diǎn)斷面大且高于原交岔點(diǎn)巷道的技術(shù)難題，仍未實(shí)現(xiàn)對(duì)彎梁的加工，因此，還需要繼續(xù)探究特殊U型鋼支架十字口施工辦法。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益 由于原U型鋼支護(hù)巷道開口處支護(hù)強(qiáng)度和抗壓力都比較弱，會(huì)加速支架變形，不利于設(shè)備維護(hù)。據(jù)近些年U型鋼支護(hù)丁字口施工方案的研究，發(fā)現(xiàn)U型鋼支架自身具備可縮的優(yōu)點(diǎn)，但就目前施工技術(shù)而言，開口處每隔半年就要擴(kuò)修維護(hù)；按每項(xiàng)返修工程850元/m來算，每個(gè)長約6m的丁字口所需維修費(fèi)用為5100元，每個(gè)U型鋼支護(hù)丁字頭全年的維修費(fèi)用高達(dá)10200元。結(jié)合目前特殊U型鋼支架的觀察數(shù)據(jù)，可將原維護(hù)期限由半年一次延長至一年一次，這樣每個(gè)丁字口一年可節(jié)省5000元的維修費(fèi)，全年總的維修費(fèi)用可節(jié)省至少20萬元。由此可見，特殊U型鋼支護(hù)丁字口設(shè)計(jì)將帶來巨大的利潤收益。

5.2 安全效益 原U型鋼支架開口施工采用礦工字鋼上抬棚梁直接開口的設(shè)計(jì)方案，但考慮到煤料運(yùn)輸需求和支架受壓情況，要將2條U型鋼腿或開口幫1摘除，以降低支架抗壓能力，減緩支架變形程度；此外，由于很難將戧棚支護(hù)設(shè)置在開口幫處，側(cè)壓將大大破壞對(duì)開口支護(hù)的穩(wěn)定狀態(tài)。而特殊U型鋼支架設(shè)計(jì)無需摘除鋼腿，就加大了支架的抗壓能力，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固不易變形，相較于U型鋼支架設(shè)計(jì)來說更為安全可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡艷峰，謝文兵，趙晨光，荊升國.U型鋼可縮性支架壁后充填應(yīng)力分散技術(shù)研究[J].煤炭工程，2007（07）.

[2]尤春安.U型鋼可縮性支架的穩(wěn)定性分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002（11）.

[3]尤春安.U型鋼可縮性支架的縮動(dòng)分析[J].煤炭學(xué)報(bào)，1994（03）.

作者簡介：姚顯君（1986-），男，河南光山人，鶴煤公司九礦掘一隊(duì)黨支部書記，助理工程師。