论文部分内容阅读
摘要：根据潘北煤矿1131（1）下顺槽进料联巷采矿地质条件，以及巷道与巷道间夹角大的问题，分析了该巷道顶板破碎的难点，并提出了架特殊U型棚支护巷道的方法，设计了特殊U型棚技术参数，采用的U型棚材料为29U型钢，4合棚，并改变两棚之间距离，优化了传统架棚布置方式。巷道经架棚支护后，巷道满足了使用要求。
关键词：特殊U型棚 斜交巷道
潘北煤矿1131（1）下顺槽进料联巷为轨道大巷与1131（1）下顺槽工作面联络巷，巷道长度约为51.5m，1131（1）下顺槽进料联巷与轨道大巷（1131（1）下顺槽）夹角较大（127°），且巷道岩层有泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩，岩性松软易破碎冒落，严重影响着巷道的掘进安全。潘北煤矿采用锚杆支护方式施工，但巷道顶板破碎，錨杆支护方式不能发挥自身优点，现场施工安全系数低，因此，通过改变支护方式，提高巷道施工安全系数是实现煤矿安全高效生产的先决条件，架特殊U型棚支护巷道对巷道施工安全有更可靠的保障[1-3]。架棚施工完成后对该巷道进行喷浆、注浆加固，注浆可以提高围岩的整体性，对巷道支护效果提高具有重要作用。
1 采矿地质条件
1.1 设计巷道支护情况
1131（1）下顺槽进料联巷断面形状为直墙半圆拱形，巷道宽5.2m，高4.2m，使用29U特殊棚进行支护。U型棚支护方式对巷道围岩提供较高的支护强度，并能适应巷道较大的变形，承受压力大，支撑时间久，易安装不易变形等特点。U型棚较其他刚性支架具有可缩性和稳定可靠的承载能力，适应松软围岩的载荷和变形，断面利用率高，维修量小，支架回收复用率高。1131（1）下顺槽进料联巷布置如图1所示。
■
图1 1131（1）下顺槽进料联巷布置平面图
1.2 顶底板条件
1131（1）下顺槽进料联巷揭露的主要岩层有泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩、粉细砂岩。巷道顶板岩性多为炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩，硬度较小，容易破碎冒落。
2 巷道支护的难点分析
1131（1）下顺槽进料联巷位于地质破碎带，顶板岩性差，存在以下支护难点：①采用主动支护，顶板破碎，围岩整体性差，锚杆及锚索无法生根，无法达到安全支护效果。其收缩变形较大，远远不能抵抗巷道应力释放的要求，不能从根本上控制围岩变形。②为满足巷道进料及行人安全，巷道设计拨门夹角大（127°），即巷道断面大，导致巷道顶板支护面积增大，增加了围岩控制的难度。③1131（1）下顺槽进料联巷受地质条件的影响，本身所受的地应力较大，增加了巷道支护难度。通过研究分析，提出采用架特殊U型棚支护方式并在施工后对其进行喷注浆。
3 特殊U型棚技术参数设计
该次研究共设计6架特殊U型棚，材料为29U型钢，4合棚。特殊U型棚断面为6200×4200mm～5200×4200mm，编号为1#~6#，直至巷道正断面要求的5200×4200mm规格，特殊棚技术参数表如图2所示。
图2 1131（1）下顺槽进料联巷特殊棚断面图
3.1 U型棚布置方案
在1131（1）工作面下顺槽架好对子棚后扶好抬棚，在1131（1）下顺槽进料联巷拨门处使用φ20×2000mm的高强锚杆进行超前支护的前提下，按加工好的特殊U型棚编号架设异型棚，巷道左边缩小棚距，右边按800mm棚距正常施工，直至正断面后按1131（1）下顺槽进料联巷设计断面规格架设U型棚。特殊U型棚架设如图3所示。
■
图3 1131（1）下顺槽进料联巷特殊棚架设图
3.2 施工U型棚的技术要求
①水平巷道棚子不得前倾后仰，1m垂线不大于9ｍm，倾斜巷道迎山角误差不大于0.5°，严禁退山；左侧并腿，右侧棚距800ｍm，误差不超过±50ｍm。②棚腿窝深度200mm，柱窝必须挖至实底，虚底下须垫瓦石。③每架棚由4根U型钢组成，梁腿搭接长度500㎜，卡缆间距260㎜，上部卡缆距棚腿上端头20ｍm，下部卡缆距棚梁端头20ｍm。搭接处要严实合缝，螺帽要上紧，螺母扭矩不小于200N·m。④每架棚采用4道拉条，拉条的位置：两侧卡缆上方300mm各一道，两帮各一根，帮部在腰线以下200mm处，棚子不得淋肩，吊斜不超过±80ｍm。⑤固定拉条的U型卡螺丝要上紧，拉条要平直。腰帮背顶采用钢筋背板。⑥卡缆、拉条螺丝上紧后，丝扣外露不小于20mm。⑦架棚严禁淋肩、吊斜、前倾、后仰。
4 应用效果分析
1131（1）下顺槽进料联巷支护段长度约为51.5m，巷道经架特殊U型棚并喷、注浆后，经3个月的观测数据分析，采取架设特殊U型棚联合喷、注浆支护方案的1131（1）下顺槽进料联巷支护效果良好，变形量很小，巷道没有出现顶板冒落的情况，且断面形状保持稳定，能够满足进风、行人、进料等使用要求。
参考文献：
[1]李登月，李大伟，周俊帆，徐基根.碎带巷道围岩变形控制研究[J].煤炭技术，2010(12):64-66.
[2]谢文兵，荆升国，王涛，任有奎，张农.U型钢支架结构稳定性及其控制技术[J].岩石力学与工程学报，2010(9):3743-3748.
[3]李立波，刘小明，周光华.大断面破碎围岩巷道保护煤柱稳定性分析与评价[J].煤炭工程，2010(10):81-83.
[4]乔卫国，孟庆彬，林登阁，门燕青.渗水弱化薄页岩层交岔点支护技术[J].西安科技大学学报，2010(9):552-555.
关键词：特殊U型棚 斜交巷道
潘北煤矿1131（1）下顺槽进料联巷为轨道大巷与1131（1）下顺槽工作面联络巷，巷道长度约为51.5m，1131（1）下顺槽进料联巷与轨道大巷（1131（1）下顺槽）夹角较大（127°），且巷道岩层有泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩，岩性松软易破碎冒落，严重影响着巷道的掘进安全。潘北煤矿采用锚杆支护方式施工，但巷道顶板破碎，錨杆支护方式不能发挥自身优点，现场施工安全系数低，因此，通过改变支护方式，提高巷道施工安全系数是实现煤矿安全高效生产的先决条件，架特殊U型棚支护巷道对巷道施工安全有更可靠的保障[1-3]。架棚施工完成后对该巷道进行喷浆、注浆加固，注浆可以提高围岩的整体性，对巷道支护效果提高具有重要作用。
1 采矿地质条件
1.1 设计巷道支护情况
1131（1）下顺槽进料联巷断面形状为直墙半圆拱形，巷道宽5.2m，高4.2m，使用29U特殊棚进行支护。U型棚支护方式对巷道围岩提供较高的支护强度，并能适应巷道较大的变形，承受压力大，支撑时间久，易安装不易变形等特点。U型棚较其他刚性支架具有可缩性和稳定可靠的承载能力，适应松软围岩的载荷和变形，断面利用率高，维修量小，支架回收复用率高。1131（1）下顺槽进料联巷布置如图1所示。
■
图1 1131（1）下顺槽进料联巷布置平面图
1.2 顶底板条件
1131（1）下顺槽进料联巷揭露的主要岩层有泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩、粉细砂岩。巷道顶板岩性多为炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩，硬度较小，容易破碎冒落。
2 巷道支护的难点分析
1131（1）下顺槽进料联巷位于地质破碎带，顶板岩性差，存在以下支护难点：①采用主动支护，顶板破碎，围岩整体性差，锚杆及锚索无法生根，无法达到安全支护效果。其收缩变形较大，远远不能抵抗巷道应力释放的要求，不能从根本上控制围岩变形。②为满足巷道进料及行人安全，巷道设计拨门夹角大（127°），即巷道断面大，导致巷道顶板支护面积增大，增加了围岩控制的难度。③1131（1）下顺槽进料联巷受地质条件的影响，本身所受的地应力较大，增加了巷道支护难度。通过研究分析，提出采用架特殊U型棚支护方式并在施工后对其进行喷注浆。
3 特殊U型棚技术参数设计
该次研究共设计6架特殊U型棚，材料为29U型钢，4合棚。特殊U型棚断面为6200×4200mm～5200×4200mm，编号为1#~6#，直至巷道正断面要求的5200×4200mm规格，特殊棚技术参数表如图2所示。
图2 1131（1）下顺槽进料联巷特殊棚断面图
3.1 U型棚布置方案
在1131（1）工作面下顺槽架好对子棚后扶好抬棚，在1131（1）下顺槽进料联巷拨门处使用φ20×2000mm的高强锚杆进行超前支护的前提下，按加工好的特殊U型棚编号架设异型棚，巷道左边缩小棚距，右边按800mm棚距正常施工，直至正断面后按1131（1）下顺槽进料联巷设计断面规格架设U型棚。特殊U型棚架设如图3所示。
■
图3 1131（1）下顺槽进料联巷特殊棚架设图
3.2 施工U型棚的技术要求
①水平巷道棚子不得前倾后仰，1m垂线不大于9ｍm，倾斜巷道迎山角误差不大于0.5°，严禁退山；左侧并腿，右侧棚距800ｍm，误差不超过±50ｍm。②棚腿窝深度200mm，柱窝必须挖至实底，虚底下须垫瓦石。③每架棚由4根U型钢组成，梁腿搭接长度500㎜，卡缆间距260㎜，上部卡缆距棚腿上端头20ｍm，下部卡缆距棚梁端头20ｍm。搭接处要严实合缝，螺帽要上紧，螺母扭矩不小于200N·m。④每架棚采用4道拉条，拉条的位置：两侧卡缆上方300mm各一道，两帮各一根，帮部在腰线以下200mm处，棚子不得淋肩，吊斜不超过±80ｍm。⑤固定拉条的U型卡螺丝要上紧，拉条要平直。腰帮背顶采用钢筋背板。⑥卡缆、拉条螺丝上紧后，丝扣外露不小于20mm。⑦架棚严禁淋肩、吊斜、前倾、后仰。
4 应用效果分析
1131（1）下顺槽进料联巷支护段长度约为51.5m，巷道经架特殊U型棚并喷、注浆后，经3个月的观测数据分析，采取架设特殊U型棚联合喷、注浆支护方案的1131（1）下顺槽进料联巷支护效果良好，变形量很小，巷道没有出现顶板冒落的情况，且断面形状保持稳定，能够满足进风、行人、进料等使用要求。
参考文献：
[1]李登月，李大伟，周俊帆，徐基根.碎带巷道围岩变形控制研究[J].煤炭技术，2010(12):64-66.
[2]谢文兵，荆升国，王涛，任有奎，张农.U型钢支架结构稳定性及其控制技术[J].岩石力学与工程学报，2010(9):3743-3748.
[3]李立波，刘小明，周光华.大断面破碎围岩巷道保护煤柱稳定性分析与评价[J].煤炭工程，2010(10):81-83.
[4]乔卫国，孟庆彬，林登阁，门燕青.渗水弱化薄页岩层交岔点支护技术[J].西安科技大学学报，2010(9):552-555.