U36型钢可缩性支架支护在建兴煤矿的技术实践

U36型钢可缩性支架支护在建兴煤矿 的技术实践

陈应怀

泸州市工业技工学校 四川省泸州市 646099

摘要：建兴煤矿根据首采工作面位于向斜轴部附近，从软岩的特性、三软煤层巷道围岩的破坏机理入手，结合建兴煤矿的实际情况，阐述了采用U型钢支架支护，使用锚杆、锚索支护方法、松帮钻孔卸压方法和刚柔复合支护方法对巷道进行支护，并取得了成功。并简要论述了这种方法的支护工艺。通过优化改进，支护效果较为理想，对类似条件巷道掘进有一定借鉴作用。

关键词：U型钢支架的优点；U型钢支护方法，复合支护方法

一、矿井概述

古蔺县建兴煤矿位于古蔺县城117º方向，行政区划隶属古蔺县水口镇所辖。属高瓦斯矿井，设计能力15万吨/年。该矿井田面积0.644平方公里，可采储量407.5万吨。

二、使用U36型钢可缩性支架支护技术的必要性

建兴煤矿可采C25、C24、C23、C20、C17、C15、C14、C13共八层煤层，煤层赋存较稳定。主采C25煤层平均厚度为1.69m、C23煤层平均厚度为1.56m、C17煤层平均厚度为1.63m、C14煤层平均厚度为1.65m共四层煤层；各煤层的顶板多以泥岩或粉砂岩为主，底板多以粉砂质泥岩或炭质泥岩为主，顶底板属不稳定类型，巷道及硐室支护的难度和破坏程度不断增加。底鼓是煤矿巷道中经常发生的动力现象，巷道底鼓使断面缩小，阻碍运输、通风和人员行走，工程地质条件较差，施工条件趋于复杂化，管理较难。因底鼓而造成巷道翻修、报废的现象时有发生，对开采技术是一个非常大的挑战。

三、使用U型钢可缩性支架的优点

1.抗压性强、一次成巷好

U36型钢型可缩性支架采用三根U型套袖搭接组合，用铁卡紧固连接，使支架结构严谨、支架所受压力分散不集中。原因是拱形弧与巷道应力自然拱形受力分布形状相似，支架受力较为均匀，比矿工钢梯形支护的抗压能力强，不象工字钢棚那样，巷道顶部来压时巷道棚梁迅速弯曲、巷道帮部侧压较大时棚腿极其容易向巷道中进行位移，即棚腿出现倒扎角现象。因为U36型钢型拱棚不易变形、抗压耐用，能延长支护时间，减少巷道恢复翻挑维修，增长服务年限。

2.安全系数大、降低事故率

U36型钢型拱棚每侧用两道铁卡紧固连接，使支架结构严谨，梁腿紧密结合成为一体，整体结合力强，腿子不易被撞掉，支架不易发生大幅度下沉致滑倒而造成冒顶的事故。

3.安全畅通、行走方便

同样的中宽，拱棚的采高比矿工钢梯形棚都高，相对断面积比它们都大，对通风和行人都有好处。可使用抗压可缩性U型钢支护压力大、巷道受矿压影响变形严重时，可采取拉底办法仍能恢复原有断面，并且支架结构不易变动，原有支护强度几乎不变。

自从使用U36型钢型拱棚以来，巷道变形量小，巷道翻修率降低。可见对保证安全通风、安全行人是大有好处的，是值得推广使用的。

4.支架变形小，质量标准化易保持

由于U36型钢棚抗压强度高，支架保护性能好，变形程度小，掘进施工甚至回采时基本上保持原有状态，为安全生产提供了质量保证。

四、三软煤层巷道使用U型钢可缩性支架支护的实践

该矿采用U36型钢可缩性支架对棚支护与松帮卸压相结合以及复合铰接U36型钢的联合支护方法，效果显著。

（一）U型钢支护断面选择及支护要求

1.断面选择

对于松软煤岩层巷道来说合理的选择断面形状有着重要作用，选择巷道断面形状要根据地压的大小和方向来选择，若地压较小，应选用直墙半圆拱形；若巷道周围均受到很大压力，则应选择半圆拱形巷道断面为宜。由于该矿煤层地质情况非常复杂，巷道支护不单纯受煤岩层的重力作用，周围都受到很大的膨胀压力，有时巷道的侧压力比顶压大几倍，为了有效控制围岩压力，且能施工方便、有效利用断面，所以该矿最常用的断面形状为梯形和拱形。

2.具体支护方式

（1）U36型钢可缩性架棚支护参数设计

该矿C25、C23、C19、C14煤层巷道掘进均采用U36型钢可缩性架棚支护设计。U36型钢可缩性架棚由1节棚梁2节棚腿组成，断面形状为近似直墙半圆拱形，顶部U型钢经过特殊的加工，使其呈一定的拱形，U型钢棚间距0.6m—0.8m。

架棚与煤体之间铺有两层塑编网，长1200mm，宽800mm，网格规格为30mm×30mm，网与网搭接长度不小于100mm，每隔150mm用塑编网带连接牢固，每三孔连一个死结，联结间距为100mm，严禁串连。

背板厚度不小于50mm，两端要穿过U型钢中心，顶板背板间距中对中100mm，帮部中对中300mm，误差不大于30mm；背板要垂直于支架，且不得松动（松帮卸压不受此限）；两边岩层段可以不用背板背帮,但煤层松散时必须背到底。

锚杆采用直径16mm、长1800mm的左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，托盘规格为200×200mm。锚杆间排距为800×800（mm）全断面布置。

采用小断面，快速掘进的方式进行支护，这样即可有效控制顶板，又降低了巷道返修率。

3.支护要求

在煤岩巷道掘进后必须尽快地喷射薄层混凝土封闭围岩，防止吸水、潮解风化。然后打锚杆或加金属网、复喷、架U型钢支架等，及时构成有足够支护抗力又有足够的柔性及可缩性的一次支护。

水平巷道支架应垂直巷道顶（底）板，前倾、后仰不得超过±1°；倾斜巷道迎山角按坡度每6°～8°迎1°，误差不得超过+0.5°。全断面铺设塑料网，网与网之间扣扣相连，双边搭接，搭接长度不小于100mm。每棚背板18块（顶、两帮各6块），背板间距0.5m。帮顶必须杠被严实。支架柱窝深度：设计200mm，柱窝要挖到实底。架间距：0.6m—0.8m，允许误差：±100mm，支柱扎角：15°。木撑杆规格：L=400Φ80mm，安设在顶部梁端2根，两帮柱腿各2根，梁上距梁端200mm，柱腿上距梁下200mm和底板以上300mm各一根；为防止梁与腿搭接处铁对铁打滑，必须加设木垫板。

（二）U36型钢对棚支护施工方法

按巷道掘进中线掘进，采用风镐、手镐落煤。首先用手镐刷出梁道，前移前探梁，用前探梁托住新梁，然后把塑料网在新钢梁上铺好，护好顶，在确保安全的情况下，迅速掏出柱窝，安设柱腿，上好卡箍，背紧帮顶。然后按棚距800mm逐棚架设。

（三）超前支护措施

使用两根箱型梁，配合四个专用卡子作为临时支护。卡子位置：前面一个吊挂在迎头向外第二棚的棚梁上，另一个吊挂在超前支护末端向里第二棚的棚梁上。先对巷道断面的正顶刷顶，最大空顶距离不超过0.6m，待顶刷好后将所架工字钢棚棚梁及网担在临时支护的箱型梁前端，前移临时支护，使箱型梁一端抵住煤墙，调好中线及坡度,把临时支护背紧背牢，联好网、背好顶，然后再栽柱腿。背牢帮顶进行永久支护，超前支护与每棚接触要背紧背牢。

五、结论

采用U型钢对棚支护与松帮卸压钻孔相结合及复合铰接U型钢的联合支护方法，有效的控制了巷道围岩的有害变形，提高了支护效果，减少了二次支护及巷道的多次修复，降低了巷道维护成本，降低安全事故发生机率，减轻了工人劳动强度。

参考文献

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[2]熊令. 高地应力作用下比德煤矿软岩巷道支护技术研究[D]. 重庆大学, 2011.

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