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摘 要：红岭公司地质条件复杂，回采动压影响明显，巷道变形快，而且变形严重，在综采工作面掘进期间，上下巷均沿顶掘进，使用U型钢支护巷道，随着工作面的不断向前推进，必须超前将U型钢支架替掉，以使上下两巷的超前支护和U型钢支架的回收，使用铰接顶梁有效改变了以往存在的许多弊端，解决了困扰生产的许多问题。
关键词：U型钢 十字铰接顶梁 应用
中图分类号： TD44 文献标识码：A 文章编号：1674-098x(2012)02(c)-0000-00
红岭公司地质条件复杂，回采动压影响明显，巷道变形快，而且变形严重，两巷使用U型钢支护巷道，随着工作面的不断向前推进，必须超前将U型钢支架替掉，以使上下两巷的超前支护和U型钢支架的回收，在以往的工作面使用红松作为顶梁支护，支护效果不是很理想。主要表现在以下几个方面：(1)材料成本高，使用红松梁支护超前抬棚段时，特别是下尾巷，红松基本上因矿压影响压折而没有回收的价值，成为名副其实的一次性消耗品；(2)支护强度低，因综采工作面巷道控顶距大，使用红松特别是顶板初次来压和周期来压等矿压显现明显时，红松基本会被压折，造成管理上的被动，安全系数也会随之降低；(3)尾巷管理乱，替棚支护采用红松为梁，单体液压支柱为柱腿的方式，梁折以后在尾巷难支护；(4)支柱成线性差，超前抬棚使用HDJA-1200型铰接梁加强支护，现场操作人员很难把握梁柱的直线性。为此，红岭公司转变思维，引进新工艺、新方法，规范标准，精细化管理，实现提高安全系数，节支降耗的目的，员工成本意识大大增强，提高经济运行效果。
1 U型钢棚使用十字铰接梁替棚的应用的主要做法
由主梁和次梁构成、呈“十”字形；主梁和次梁都由梁体、铰接头、铰接耳、锥销及挡圈构成；其主梁和次梁的梁体都由高强度型钢对焊成框型结构。在主、次梁“十”字形交叉处的四个直角区焊有直角三角形柱体加固，在“十”字形交叉处的上平面焊有加强板，在“十”字形交叉处的下平面焊有次梁加强板。该十字铰接顶梁强度高，结构牢固，抗变形能力和承载能力强，能适应深井和高地压环境采场和巷道的顶板支护的需要。
（1）首先进行技术论证。公司由总经理带领考察小组去河北某矿实地考察十字铰接梁的使用效果和施工工艺，确定该产品能够满足我矿井下工作面顶板来压期间顶板支护强度的需求。派金明乾和路希伟两位科长到永煤公司总部进行产品招标工作，确定产品的生产厂家和产品质量。
（2）地面模拟，十字铰接梁到矿以后，因十字铰接梁在我矿首次使用，为新材料、新工艺，施工队要对施工流程及方法先在地面模拟，操作人员熟练以后方可在现场实际应用。
（3）现场实际应用，施工准备：施工时，提前保护好施工点前后各5m范围内的管线、电缆，采用落地覆盖旧皮带进行保护。施工期间严禁出现砸坏电缆、管路事故发生。检查支护：施工前，要详细检查维修地点周围安全情况，如发现断梁、折柱、片帮、冒顶等威胁人身安全的问题时，必须先处理。架设超前支护：超前支护距离不得小于5m，使用单体柱顶在U型钢顶梁中点。单体柱柱压不得小于6.5Mpa。解网、掏梁窝：首先在架棚地点距底板上、下帮对称处解网、掏梁窝，人员应站在支架完整牢固处，扩帮至规定宽度。拆除原支护：先将需拆除的U型钢梁下的单体柱二次补液，然后卸掉两帮卡缆螺丝，松动原棚子的顶帮，撤两帮U型钢柱腿，最后由两人扶稳U型钢梁，一人缓慢回单体柱，将梁取下。打设铰接梁支护：拆除原支护后，操作人员站在已架设的超前支护下用至少3根杂木窜梁罩顶，杂木规格为2m，直径不小于160mm。施工人员要先用十字铰接梁与后方的十字梁铰接，两人将十字铰接梁举起，如果巷道高，可踩在自制的铁架上挂梁，一人固定插销，插销打设方向超外，然后架设单体柱，单体柱打设在十字梁的中点上，挂好防倒链。共打设三道十字铰接顶梁，上帮一道（距巷道中线1400mm），中间一道（距巷道中线100mm），两十字铰接顶梁之间用700mm铰接梁铰接，下方为转载机，下帮一道（距巷道中线1400mm），中间与下帮之间用1000mm铰接梁连接（并在中心线上打设单体柱），人行道宽度为700mm。十字铰接顶梁前后左右铰接，棚距600mm。端头支护：端头把上帮侧十字铰接梁和700mm铰接梁支护替换为4mπ型梁对棚支护。端头内打交错支护顶板，腿用液压单体柱，一梁三柱，前后错差600～700mm；交错对棚的两梁间距不大于300mm；对棚与对棚间棚距中至中为700mm，当对棚和架外帮距离大于700mm时要及时补加抬棚。尾巷回撤：当尾巷滞后放顶线超过2m时，必须及时回撤梁、柱。两人配合将单体柱回出，操作人员站在支护完好的情况下用大锤将插销打开，将十字梁回出。
2 U型钢棚使用十字铰接梁替棚的应用的运行效果
（1）十字铰接梁替棚成本低。替棚使用红松圆木规格长3.2m，直径不小于160mm，市场价格为每立方米1400元，每米巷道用木料0.2m³，可节约资金280元/米。每米可节省替棚用工以及下井运送木料用工约8工，每工平均每日工资70元，则每米替棚可节省工资560元。仅此两项即可使每米巷道下降840元。而使用十字铰接梁不存在损坏现象，在井下十字铰接梁的重复使用率达到100%，杜绝了二次投入，使成本降至最低。在实际操作中职工既省力又安全，从而为工作面的安全生产提供了保障。
（2）十字铰接梁替棚整体性高、支护强度大。由于U型棚支架断面大，替棚所使用的红松圆木长度至少为3m，即使按规定在煤壁向外10m范围内架设双抬棚，10-20m范围内架设单抬棚，3m的红松木料仍然跨度较大。而且红松圆木的抗剪能力较弱，随着工作面的推进，巷道压力增大，极易发生劈、裂现象，木料基本不可复用。使用十字铰接梁后，巷道支护的稳定性和整体性明显提高，以十字鉸接梁为中心的铰接连接，其支护方式铰接成一个整体，形成了较强的抗压性和整体稳定性，抗垂直、纵向压力的能力显著提高。在十字梁与两端铰接梁的链接部位两侧增打单体液压支柱，其支护强度得到极大提高。
（3）降低劳动强度，提高工作效率。十字铰接梁由于是组装形式，其单件重量较轻，易于施工人员操作。工人劳动强度明显降低，工作效率明显提高。
（4）利于工程质量标准化工作的开展。以往用红松圆木替棚时，由于顶板破碎及施工人员操作的原因，易造成替棚后的顶梁高低不平，巷道断面难以保证，断梁斜柱现象经常发生，即降低了巷道整体支护强度，又影响到质量标准化工作。使用十字铰接梁替棚后的顶板平整一致，横向、纵向交接成一个整体，提高了巷道抗压强度，巷道整体面貌非常整洁。在满足通风、行人、运输等安全生产需求的同时，为矿井达标，争创“亮点工程”奠定了基础。
关键词：U型钢 十字铰接顶梁 应用
中图分类号： TD44 文献标识码：A 文章编号：1674-098x(2012)02(c)-0000-00
红岭公司地质条件复杂，回采动压影响明显，巷道变形快，而且变形严重，两巷使用U型钢支护巷道，随着工作面的不断向前推进，必须超前将U型钢支架替掉，以使上下两巷的超前支护和U型钢支架的回收，在以往的工作面使用红松作为顶梁支护，支护效果不是很理想。主要表现在以下几个方面：(1)材料成本高，使用红松梁支护超前抬棚段时，特别是下尾巷，红松基本上因矿压影响压折而没有回收的价值，成为名副其实的一次性消耗品；(2)支护强度低，因综采工作面巷道控顶距大，使用红松特别是顶板初次来压和周期来压等矿压显现明显时，红松基本会被压折，造成管理上的被动，安全系数也会随之降低；(3)尾巷管理乱，替棚支护采用红松为梁，单体液压支柱为柱腿的方式，梁折以后在尾巷难支护；(4)支柱成线性差，超前抬棚使用HDJA-1200型铰接梁加强支护，现场操作人员很难把握梁柱的直线性。为此，红岭公司转变思维，引进新工艺、新方法，规范标准，精细化管理，实现提高安全系数，节支降耗的目的，员工成本意识大大增强，提高经济运行效果。
1 U型钢棚使用十字铰接梁替棚的应用的主要做法
由主梁和次梁构成、呈“十”字形；主梁和次梁都由梁体、铰接头、铰接耳、锥销及挡圈构成；其主梁和次梁的梁体都由高强度型钢对焊成框型结构。在主、次梁“十”字形交叉处的四个直角区焊有直角三角形柱体加固，在“十”字形交叉处的上平面焊有加强板，在“十”字形交叉处的下平面焊有次梁加强板。该十字铰接顶梁强度高，结构牢固，抗变形能力和承载能力强，能适应深井和高地压环境采场和巷道的顶板支护的需要。
（1）首先进行技术论证。公司由总经理带领考察小组去河北某矿实地考察十字铰接梁的使用效果和施工工艺，确定该产品能够满足我矿井下工作面顶板来压期间顶板支护强度的需求。派金明乾和路希伟两位科长到永煤公司总部进行产品招标工作，确定产品的生产厂家和产品质量。
（2）地面模拟，十字铰接梁到矿以后，因十字铰接梁在我矿首次使用，为新材料、新工艺，施工队要对施工流程及方法先在地面模拟，操作人员熟练以后方可在现场实际应用。
（3）现场实际应用，施工准备：施工时，提前保护好施工点前后各5m范围内的管线、电缆，采用落地覆盖旧皮带进行保护。施工期间严禁出现砸坏电缆、管路事故发生。检查支护：施工前，要详细检查维修地点周围安全情况，如发现断梁、折柱、片帮、冒顶等威胁人身安全的问题时，必须先处理。架设超前支护：超前支护距离不得小于5m，使用单体柱顶在U型钢顶梁中点。单体柱柱压不得小于6.5Mpa。解网、掏梁窝：首先在架棚地点距底板上、下帮对称处解网、掏梁窝，人员应站在支架完整牢固处，扩帮至规定宽度。拆除原支护：先将需拆除的U型钢梁下的单体柱二次补液，然后卸掉两帮卡缆螺丝，松动原棚子的顶帮，撤两帮U型钢柱腿，最后由两人扶稳U型钢梁，一人缓慢回单体柱，将梁取下。打设铰接梁支护：拆除原支护后，操作人员站在已架设的超前支护下用至少3根杂木窜梁罩顶，杂木规格为2m，直径不小于160mm。施工人员要先用十字铰接梁与后方的十字梁铰接，两人将十字铰接梁举起，如果巷道高，可踩在自制的铁架上挂梁，一人固定插销，插销打设方向超外，然后架设单体柱，单体柱打设在十字梁的中点上，挂好防倒链。共打设三道十字铰接顶梁，上帮一道（距巷道中线1400mm），中间一道（距巷道中线100mm），两十字铰接顶梁之间用700mm铰接梁铰接，下方为转载机，下帮一道（距巷道中线1400mm），中间与下帮之间用1000mm铰接梁连接（并在中心线上打设单体柱），人行道宽度为700mm。十字铰接顶梁前后左右铰接，棚距600mm。端头支护：端头把上帮侧十字铰接梁和700mm铰接梁支护替换为4mπ型梁对棚支护。端头内打交错支护顶板，腿用液压单体柱，一梁三柱，前后错差600～700mm；交错对棚的两梁间距不大于300mm；对棚与对棚间棚距中至中为700mm，当对棚和架外帮距离大于700mm时要及时补加抬棚。尾巷回撤：当尾巷滞后放顶线超过2m时，必须及时回撤梁、柱。两人配合将单体柱回出，操作人员站在支护完好的情况下用大锤将插销打开，将十字梁回出。
2 U型钢棚使用十字铰接梁替棚的应用的运行效果
（1）十字铰接梁替棚成本低。替棚使用红松圆木规格长3.2m，直径不小于160mm，市场价格为每立方米1400元，每米巷道用木料0.2m³，可节约资金280元/米。每米可节省替棚用工以及下井运送木料用工约8工，每工平均每日工资70元，则每米替棚可节省工资560元。仅此两项即可使每米巷道下降840元。而使用十字铰接梁不存在损坏现象，在井下十字铰接梁的重复使用率达到100%，杜绝了二次投入，使成本降至最低。在实际操作中职工既省力又安全，从而为工作面的安全生产提供了保障。
（2）十字铰接梁替棚整体性高、支护强度大。由于U型棚支架断面大，替棚所使用的红松圆木长度至少为3m，即使按规定在煤壁向外10m范围内架设双抬棚，10-20m范围内架设单抬棚，3m的红松木料仍然跨度较大。而且红松圆木的抗剪能力较弱，随着工作面的推进，巷道压力增大，极易发生劈、裂现象，木料基本不可复用。使用十字铰接梁后，巷道支护的稳定性和整体性明显提高，以十字鉸接梁为中心的铰接连接，其支护方式铰接成一个整体，形成了较强的抗压性和整体稳定性，抗垂直、纵向压力的能力显著提高。在十字梁与两端铰接梁的链接部位两侧增打单体液压支柱，其支护强度得到极大提高。
（3）降低劳动强度，提高工作效率。十字铰接梁由于是组装形式，其单件重量较轻，易于施工人员操作。工人劳动强度明显降低，工作效率明显提高。
（4）利于工程质量标准化工作的开展。以往用红松圆木替棚时，由于顶板破碎及施工人员操作的原因，易造成替棚后的顶梁高低不平，巷道断面难以保证，断梁斜柱现象经常发生，即降低了巷道整体支护强度，又影响到质量标准化工作。使用十字铰接梁替棚后的顶板平整一致，横向、纵向交接成一个整体，提高了巷道抗压强度，巷道整体面貌非常整洁。在满足通风、行人、运输等安全生产需求的同时，为矿井达标，争创“亮点工程”奠定了基础。