斜巷架棚巷道迎山角的確定與運用

摘要：根據支架受力情況分析從而推導出迎山角的計算公式，然后把迎山角轉化為長度，從而提高了迎山角在架棚施工中的可操作性。

關鍵詞：巷道傾角;支架迎山角;應山有力;長度轉換

前言

在傾斜巷道架棚掘進過程中，常常會遇到架棚迎山角的問題，對于迎山角的確定不同人有不同的認識，本文通過對迎山角的具體分析，在施工過程中用長度代替迎山角。

1.迎山角的定義及作用

在平巷里，頂板壓力的方向是重力方向，是垂直于巷道頂板的。在傾斜巷道內卻不同，頂板壓力雖然是重力方向，但頂板壓力（P）可以分解為兩個方向的力，一個是垂直于頂板的垂直壓力（N），另一個平行于頂板的傾斜壓力。

斜巷的支架既要承受垂直壓力，又要承受下推力。因此斜巷的支架就不能按垂直于巷道頂底板的方向去架設，而必須向上迎一個角度，我們把棚腿中心線與頂底板垂線之間的夾角，叫做迎山角。支架迎山角是為了克服下推力，防止支架向下傾倒的措施之一。

如下圖：巷道在煤層中掘進，巷道傾角為α，支架與煤層頂底板法線的夾角為β，β即為迎山角。

圖一??應山角示意圖

2.迎山角的計算方法

怎樣確定迎山角，理論認為在?6°—8°的斜巷中支護時，支架垂直頂底板向上挺一度。在作業(yè)規(guī)程中規(guī)定迎山角為傾角的1/8-1/6，即β=（1/6～1/8）α，例如巷道的傾角為30°，則迎山角為4°～5°，迎山角過大、過小都會降低支架的支撐能力。迎山角過大叫過山，迎山角給反了叫退山，都是不允許的。

當巷道傾角大于45°或者巷道傾角超過底板巖石的滑動角時，底板巖石可能下滑，則巷道底板也要進行支護。大家都知道，井下巷道及工作面頂板都有正壓力和下滑力，特別是傾斜巷道的正壓力和下滑力較為突出，故在架棚時支架垂直于頂底板柱頭必須向上挺，如果工作面頂板的壓力下滑難免把工作面所有的支架全部撲倒發(fā)生頂板事故，其實如果超過迎山角度的稱之為過山，支架垂直于頂底板向下偏的稱之為退山。

3.迎山角的質量要求及檢查方法

3.1?質量要求

合格品：不超過設計值±1°，不得退山、過山。

優(yōu)良品：不超過設計值±0.5°，不得退山、過山。

3.2?檢查方法

用半圓儀緊靠支架沿平行于巷道中心線的一個側面進行量測?。

迎山角=斜巷設計角度-（90°-半圓儀讀數）。

4.迎山角與長度的轉換

（1）如圖2?所示，已知巷道（煤層）傾角?a（a角為設計給出或現場測定），計算出支柱的迎山角β，可求出γ角（等于a一β?）。解直角三角形，可得?h=?Lsinγ，這里我們取?L?=?lm。這樣，已知?a角，即可求出支架正確迎山時的h值，從而實現了傾角?a與長度h?的轉換。架設支架時，直接測量?h?值，即可達到正確架設支架迎山角的目的。

圖二??應山角長度轉換示意圖

角度與長度的轉換計算如表?I（L取?lm?，表中未列出的可自行計算）。

a（°）

β（°）（°）

γ（°）

h（mm）

退山臨界值（h1）

迎山臨界值（h2）

4

1

3

52

52

20

5

1

4

70

70

38

6

1

5

87

87

55

7

2

6

87

105

72

8

2

7

105

122

90

9

2

8

122

139

107

10

2

9

139

156

124

11

2

10

156

174

142

12

2

10.5

174

191

159

13

2.5

11.5

182

208

176

14

2.5

12.5

199

225

193

15

2.5

13.5

216

242

210

16

2.5

14.5

233

259

228

表1???支架迎山角長度轉換表

（2）用“?一尺一線”法架設支架

通過迎山角的長度轉換后，實現支架正確支設迎山的步驟為：

①在支架上方某點掛1m長垂線，使垂線落在支架下坡方向。如果垂線落在支柱上坡方向，此時支柱迎山特別大。

②根據巷道（煤層）設計坡度或自然坡度（工區(qū)提供或現場測定），?確定?γ值?，從而確定?h值。

③用直角尺測量?h值，上下調整支柱使之與標準值相符。

以?15°傾角的架棚巷道為例，當?h值為?216mm?時，支柱迎山角為?2.5°，迎山正確?;當h?>?h1（242mm?）時，支柱迎山角小于1°，?支柱退山;當?h?

柱迎山過大;h?值界于210?～242mm?之間時，迎山角布設正確。

通過以上方法即可實現“?一尺一線（直角尺和垂線）”簡單確定迎山角。

（3）“?一尺一線”?法的優(yōu)點

①便于操作。通過迎山角的長度轉換?，施工人員可以直接通過測量?h?值達到正確支設支柱迎山角的目的。操作方便，簡明易懂?、?易用。

②便于記憶。對施工人員和管理人員來講，可現場計算?h?值，其簡易方法是h?=?γ×17，?（γ=?a?一β）記憶方法為：Sin1°?=?0?.01745，每度可取?17m?m?。γ?取值也很好記憶，?方法是6°以下取?1°，7?°～12°取?2°，大于?12°取?2.5°。以巷道（煤層）傾角?10°為例?，γ值取?8°，8×17=?136mm?，和標準值?139mm?相差?3mm?，能夠滿足檢查要求。

③便于檢查驗收。在現場檢查支柱迎山角時，可用手中的米尺及就地取材的垂線檢測。

參考文獻：

[1]東兆星，吳士良.井巷工程[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2009.

[2]候朝窘，郭勵生.煤礦錨桿支護[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1999.

[2]萬壽梁.礦井設計施工及標準規(guī)范使用手冊[M].北京：當代中國音像出版社，2003

作者簡介：

喬志輝，男，畢業(yè)于河南理工大學采礦工程專業(yè)，現在河南能源義煤公司孟津煤礦擔任掘二隊技術員。