淺談大斷面U型鋼支護(hù)柱腿固定方法

賈福春

摘 要：U型鋼支護(hù)在煤礦巷道支護(hù)中使用廣泛，具有支撐力大、屬主動(dòng)支護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但大斷面U型鋼支護(hù)，面臨著U型鋼支架穩(wěn)定性差、柱腿變形嚴(yán)重等問(wèn)題。主要介紹了山西省長(zhǎng)治市隆泰礦主井繞道巷道兩幫松軟、礦壓顯現(xiàn)明顯、巷道變形嚴(yán)重時(shí)，采用U36型鋼加強(qiáng)支護(hù)后，使用U型鋼卡子與錨桿固定柱腿，防止U型鋼柱腿變形的方法。通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)U型鋼支護(hù)巷道圍巖變形的礦壓觀測(cè)，總結(jié)出大斷面U型鋼在巷道兩幫松軟條件下支護(hù)和防止柱腿變形的經(jīng)驗(yàn)，以期為其他煤礦同等條件下的支護(hù)工作提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：大斷面U型鋼；柱腿變形；穩(wěn)定性；支護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD26-9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）01-0068-02

1 概述

U型鋼支護(hù)是煤礦巷道支護(hù)中廣泛采用的一種方式，適用于圍巖變形較大的巷道。由于巷道施工過(guò)程中會(huì)造成巷道規(guī)格較大，所以支設(shè)U型鋼時(shí)需采用較大規(guī)格斷面。支設(shè)大斷面U型鋼時(shí)，U型鋼存在容易失穩(wěn)、柱腿變形嚴(yán)重等一些列問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致巷道需要多次整修，破壞已形成應(yīng)力的平衡狀態(tài)，并造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。要想防止U型鋼柱腿發(fā)生變形，則必須要進(jìn)行加固。

具體做法是：在已施工巷道基礎(chǔ)上架設(shè)U36型鋼，采用U型鋼卡子與錨桿固定柱腿。

2 巷道概況

主井底車(chē)場(chǎng)繞道位于井田西北部，巷道沿煤層頂板施工，矩形斷面，大斷面巷道規(guī)格為：寬4.5 m，高4.1 m；小斷面巷道規(guī)格為：寬4.3 m，高4.3 m，錨網(wǎng)噴支護(hù)。巷道開(kāi)口段施工過(guò)程中架設(shè)U36型鋼，柱腿未加固。巷道施工過(guò)程中揭露落差為4 m的正斷層，原巖應(yīng)力遭到嚴(yán)重破壞。

就巷道頂?shù)装寮皟蓭蛶r性來(lái)看，直接頂：石灰?guī)r，厚度3.5 m，灰色；老頂：石灰?guī)r，厚度6.2 m，深灰色；直接底：泥巖，厚度3.5 m，灰黑色；兩幫巖性：上部為煤，下部為泥巖。

主井底車(chē)場(chǎng)繞道施工結(jié)束后，1～2個(gè)月之內(nèi)，巷道變形嚴(yán)重，巷道兩幫噴層面開(kāi)裂，兩幫向巷道內(nèi)側(cè)凸出。在斷層附近，巷道變形更為嚴(yán)重。

3 巷道支護(hù)方案

巷道支護(hù)分為原巷道架設(shè)U36型鋼加固和U型鋼柱腿加固兩部分。

3.1 原巷道架設(shè)U36型鋼加固

在已成型錨網(wǎng)噴支護(hù)巷道基礎(chǔ)上采用架設(shè)U型鋼支護(hù)加固巷道，大斷面U型鋼規(guī)格為寬4.5 m，高3.8 m，小斷面U型鋼規(guī)格為寬3.6 m，高4.0 m。U型鋼采用直腿半圓拱形，兩柱腿向巷道內(nèi)側(cè)傾斜3°，增加了U型鋼柱腿的穩(wěn)定性。U型鋼搭接長(zhǎng)度為450 mm，U型鋼基礎(chǔ)300 mm，間距700 mm。采用抗阻燃塑料網(wǎng)配木板梁裱褙U鋼，背木間距0.4 m（中-中），U鋼兩拱間及柱根處加設(shè)撐木。U鋼與圍巖之間的空隙采用木板粱裱褙嚴(yán)實(shí)，接頂靠幫，嚴(yán)禁空頂。巷道噴射混凝土，混凝土層面與U型鋼表面齊平。詳見(jiàn)圖1、圖2.

3.2 U型鋼柱腿加固

U型鋼柱腿較長(zhǎng)，小斷面U型鋼柱腿達(dá)2.6 m，這會(huì)降低U型鋼的穩(wěn)定性，使U型鋼易彎曲。通過(guò)U型鋼柱腿，采用U型鋼卡子與錨桿聯(lián)合支護(hù)的方法來(lái)加固柱腿，可以增強(qiáng)U型支架的穩(wěn)定性。

大斷面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 300 mm，間距700 mm。詳見(jiàn)圖1、圖3.

小斷面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 800 mm，間距700 mm。詳見(jiàn)圖2、圖3.

圖1 大斷面U型鋼支護(hù)斷面圖 圖2 小斷面U型鋼支護(hù)斷面圖

圖3 錨桿布置平面圖

4 礦壓規(guī)律

4.1 柱腿變形情況

通過(guò)對(duì)巷道開(kāi)口段架設(shè)未固定柱腿的U型鋼進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)U型鋼在形成1～2月內(nèi)變形嚴(yán)重，變形劇烈期間，柱腿變形速度最大為4 mm/d。加固后，柱腿變形基本趨于穩(wěn)定，變形量較小，最大時(shí)期柱腿變形速度為1.6 mm/d，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)，柱腿變形量逐步減少。

4.2 數(shù)據(jù)對(duì)比

數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖4.

圖4 整修前與整修后巷道變形量對(duì)比圖

5 實(shí)施效果

5.1 支護(hù)穩(wěn)定性

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，對(duì)架設(shè)U型鋼柱腿采用U型鋼卡子配錨桿加強(qiáng)支護(hù)后，變形量明顯減小，變形也在U型鋼變形要求范圍內(nèi)。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)U型鋼觀測(cè)、總結(jié)得出，U型鋼卡子與錨桿加固對(duì)阻止U型鋼變形起到很大的作用，U型鋼柱腿發(fā)生較小變化。這說(shuō)明該設(shè)計(jì)很合理。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益

5.2.1 經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)對(duì)架設(shè)的U型鋼柱腿進(jìn)行加固，避免了U型鋼柱腿因變形嚴(yán)重而造成多次整修形成的浪費(fèi)。

5.2.2 社會(huì)效益

全國(guó)各礦都存在因礦壓顯現(xiàn)比較明顯造成U型鋼變形嚴(yán)重，而不得不多次進(jìn)行整修的情況。通過(guò)隆泰礦的示范，可為其他煤礦在同等條件下進(jìn)行支護(hù)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

〔編輯：曹月〕

摘 要：U型鋼支護(hù)在煤礦巷道支護(hù)中使用廣泛，具有支撐力大、屬主動(dòng)支護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但大斷面U型鋼支護(hù)，面臨著U型鋼支架穩(wěn)定性差、柱腿變形嚴(yán)重等問(wèn)題。主要介紹了山西省長(zhǎng)治市隆泰礦主井繞道巷道兩幫松軟、礦壓顯現(xiàn)明顯、巷道變形嚴(yán)重時(shí)，采用U36型鋼加強(qiáng)支護(hù)后，使用U型鋼卡子與錨桿固定柱腿，防止U型鋼柱腿變形的方法。通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)U型鋼支護(hù)巷道圍巖變形的礦壓觀測(cè)，總結(jié)出大斷面U型鋼在巷道兩幫松軟條件下支護(hù)和防止柱腿變形的經(jīng)驗(yàn)，以期為其他煤礦同等條件下的支護(hù)工作提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：大斷面U型鋼；柱腿變形；穩(wěn)定性；支護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD26-9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）01-0068-02

1 概述

U型鋼支護(hù)是煤礦巷道支護(hù)中廣泛采用的一種方式，適用于圍巖變形較大的巷道。由于巷道施工過(guò)程中會(huì)造成巷道規(guī)格較大，所以支設(shè)U型鋼時(shí)需采用較大規(guī)格斷面。支設(shè)大斷面U型鋼時(shí)，U型鋼存在容易失穩(wěn)、柱腿變形嚴(yán)重等一些列問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致巷道需要多次整修，破壞已形成應(yīng)力的平衡狀態(tài)，并造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。要想防止U型鋼柱腿發(fā)生變形，則必須要進(jìn)行加固。

具體做法是：在已施工巷道基礎(chǔ)上架設(shè)U36型鋼，采用U型鋼卡子與錨桿固定柱腿。

2 巷道概況

主井底車(chē)場(chǎng)繞道位于井田西北部，巷道沿煤層頂板施工，矩形斷面，大斷面巷道規(guī)格為：寬4.5 m，高4.1 m；小斷面巷道規(guī)格為：寬4.3 m，高4.3 m，錨網(wǎng)噴支護(hù)。巷道開(kāi)口段施工過(guò)程中架設(shè)U36型鋼，柱腿未加固。巷道施工過(guò)程中揭露落差為4 m的正斷層，原巖應(yīng)力遭到嚴(yán)重破壞。

就巷道頂?shù)装寮皟蓭蛶r性來(lái)看，直接頂：石灰?guī)r，厚度3.5 m，灰色；老頂：石灰?guī)r，厚度6.2 m，深灰色；直接底：泥巖，厚度3.5 m，灰黑色；兩幫巖性：上部為煤，下部為泥巖。

主井底車(chē)場(chǎng)繞道施工結(jié)束后，1～2個(gè)月之內(nèi)，巷道變形嚴(yán)重，巷道兩幫噴層面開(kāi)裂，兩幫向巷道內(nèi)側(cè)凸出。在斷層附近，巷道變形更為嚴(yán)重。

3 巷道支護(hù)方案

巷道支護(hù)分為原巷道架設(shè)U36型鋼加固和U型鋼柱腿加固兩部分。

3.1 原巷道架設(shè)U36型鋼加固

在已成型錨網(wǎng)噴支護(hù)巷道基礎(chǔ)上采用架設(shè)U型鋼支護(hù)加固巷道，大斷面U型鋼規(guī)格為寬4.5 m，高3.8 m，小斷面U型鋼規(guī)格為寬3.6 m，高4.0 m。U型鋼采用直腿半圓拱形，兩柱腿向巷道內(nèi)側(cè)傾斜3°，增加了U型鋼柱腿的穩(wěn)定性。U型鋼搭接長(zhǎng)度為450 mm，U型鋼基礎(chǔ)300 mm，間距700 mm。采用抗阻燃塑料網(wǎng)配木板梁裱褙U鋼，背木間距0.4 m（中-中），U鋼兩拱間及柱根處加設(shè)撐木。U鋼與圍巖之間的空隙采用木板粱裱褙嚴(yán)實(shí)，接頂靠幫，嚴(yán)禁空頂。巷道噴射混凝土，混凝土層面與U型鋼表面齊平。詳見(jiàn)圖1、圖2.

3.2 U型鋼柱腿加固

U型鋼柱腿較長(zhǎng)，小斷面U型鋼柱腿達(dá)2.6 m，這會(huì)降低U型鋼的穩(wěn)定性，使U型鋼易彎曲。通過(guò)U型鋼柱腿，采用U型鋼卡子與錨桿聯(lián)合支護(hù)的方法來(lái)加固柱腿，可以增強(qiáng)U型支架的穩(wěn)定性。

大斷面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 300 mm，間距700 mm。詳見(jiàn)圖1、圖3.

小斷面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 800 mm，間距700 mm。詳見(jiàn)圖2、圖3.

圖1 大斷面U型鋼支護(hù)斷面圖 圖2 小斷面U型鋼支護(hù)斷面圖

圖3 錨桿布置平面圖

4 礦壓規(guī)律

4.1 柱腿變形情況

通過(guò)對(duì)巷道開(kāi)口段架設(shè)未固定柱腿的U型鋼進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)U型鋼在形成1～2月內(nèi)變形嚴(yán)重，變形劇烈期間，柱腿變形速度最大為4 mm/d。加固后，柱腿變形基本趨于穩(wěn)定，變形量較小，最大時(shí)期柱腿變形速度為1.6 mm/d，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)，柱腿變形量逐步減少。

4.2 數(shù)據(jù)對(duì)比

數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖4.

圖4 整修前與整修后巷道變形量對(duì)比圖

5 實(shí)施效果

5.1 支護(hù)穩(wěn)定性

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，對(duì)架設(shè)U型鋼柱腿采用U型鋼卡子配錨桿加強(qiáng)支護(hù)后，變形量明顯減小，變形也在U型鋼變形要求范圍內(nèi)。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)U型鋼觀測(cè)、總結(jié)得出，U型鋼卡子與錨桿加固對(duì)阻止U型鋼變形起到很大的作用，U型鋼柱腿發(fā)生較小變化。這說(shuō)明該設(shè)計(jì)很合理。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益

5.2.1 經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)對(duì)架設(shè)的U型鋼柱腿進(jìn)行加固，避免了U型鋼柱腿因變形嚴(yán)重而造成多次整修形成的浪費(fèi)。

5.2.2 社會(huì)效益

全國(guó)各礦都存在因礦壓顯現(xiàn)比較明顯造成U型鋼變形嚴(yán)重，而不得不多次進(jìn)行整修的情況。通過(guò)隆泰礦的示范，可為其他煤礦在同等條件下進(jìn)行支護(hù)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

〔編輯：曹月〕

摘 要：U型鋼支護(hù)在煤礦巷道支護(hù)中使用廣泛，具有支撐力大、屬主動(dòng)支護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但大斷面U型鋼支護(hù)，面臨著U型鋼支架穩(wěn)定性差、柱腿變形嚴(yán)重等問(wèn)題。主要介紹了山西省長(zhǎng)治市隆泰礦主井繞道巷道兩幫松軟、礦壓顯現(xiàn)明顯、巷道變形嚴(yán)重時(shí)，采用U36型鋼加強(qiáng)支護(hù)后，使用U型鋼卡子與錨桿固定柱腿，防止U型鋼柱腿變形的方法。通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)U型鋼支護(hù)巷道圍巖變形的礦壓觀測(cè)，總結(jié)出大斷面U型鋼在巷道兩幫松軟條件下支護(hù)和防止柱腿變形的經(jīng)驗(yàn)，以期為其他煤礦同等條件下的支護(hù)工作提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：大斷面U型鋼；柱腿變形；穩(wěn)定性；支護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD26-9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）01-0068-02

1 概述

U型鋼支護(hù)是煤礦巷道支護(hù)中廣泛采用的一種方式，適用于圍巖變形較大的巷道。由于巷道施工過(guò)程中會(huì)造成巷道規(guī)格較大，所以支設(shè)U型鋼時(shí)需采用較大規(guī)格斷面。支設(shè)大斷面U型鋼時(shí)，U型鋼存在容易失穩(wěn)、柱腿變形嚴(yán)重等一些列問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致巷道需要多次整修，破壞已形成應(yīng)力的平衡狀態(tài)，并造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。要想防止U型鋼柱腿發(fā)生變形，則必須要進(jìn)行加固。

具體做法是：在已施工巷道基礎(chǔ)上架設(shè)U36型鋼，采用U型鋼卡子與錨桿固定柱腿。

2 巷道概況

主井底車(chē)場(chǎng)繞道位于井田西北部，巷道沿煤層頂板施工，矩形斷面，大斷面巷道規(guī)格為：寬4.5 m，高4.1 m；小斷面巷道規(guī)格為：寬4.3 m，高4.3 m，錨網(wǎng)噴支護(hù)。巷道開(kāi)口段施工過(guò)程中架設(shè)U36型鋼，柱腿未加固。巷道施工過(guò)程中揭露落差為4 m的正斷層，原巖應(yīng)力遭到嚴(yán)重破壞。

就巷道頂?shù)装寮皟蓭蛶r性來(lái)看，直接頂：石灰?guī)r，厚度3.5 m，灰色；老頂：石灰?guī)r，厚度6.2 m，深灰色；直接底：泥巖，厚度3.5 m，灰黑色；兩幫巖性：上部為煤，下部為泥巖。

主井底車(chē)場(chǎng)繞道施工結(jié)束后，1～2個(gè)月之內(nèi)，巷道變形嚴(yán)重，巷道兩幫噴層面開(kāi)裂，兩幫向巷道內(nèi)側(cè)凸出。在斷層附近，巷道變形更為嚴(yán)重。

3 巷道支護(hù)方案

巷道支護(hù)分為原巷道架設(shè)U36型鋼加固和U型鋼柱腿加固兩部分。

3.1 原巷道架設(shè)U36型鋼加固

在已成型錨網(wǎng)噴支護(hù)巷道基礎(chǔ)上采用架設(shè)U型鋼支護(hù)加固巷道，大斷面U型鋼規(guī)格為寬4.5 m，高3.8 m，小斷面U型鋼規(guī)格為寬3.6 m，高4.0 m。U型鋼采用直腿半圓拱形，兩柱腿向巷道內(nèi)側(cè)傾斜3°，增加了U型鋼柱腿的穩(wěn)定性。U型鋼搭接長(zhǎng)度為450 mm，U型鋼基礎(chǔ)300 mm，間距700 mm。采用抗阻燃塑料網(wǎng)配木板梁裱褙U鋼，背木間距0.4 m（中-中），U鋼兩拱間及柱根處加設(shè)撐木。U鋼與圍巖之間的空隙采用木板粱裱褙嚴(yán)實(shí)，接頂靠幫，嚴(yán)禁空頂。巷道噴射混凝土，混凝土層面與U型鋼表面齊平。詳見(jiàn)圖1、圖2.

3.2 U型鋼柱腿加固

U型鋼柱腿較長(zhǎng)，小斷面U型鋼柱腿達(dá)2.6 m，這會(huì)降低U型鋼的穩(wěn)定性，使U型鋼易彎曲。通過(guò)U型鋼柱腿，采用U型鋼卡子與錨桿聯(lián)合支護(hù)的方法來(lái)加固柱腿，可以增強(qiáng)U型支架的穩(wěn)定性。

大斷面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 300 mm，間距700 mm。詳見(jiàn)圖1、圖3.

小斷面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 800 mm，間距700 mm。詳見(jiàn)圖2、圖3.

圖1 大斷面U型鋼支護(hù)斷面圖 圖2 小斷面U型鋼支護(hù)斷面圖

圖3 錨桿布置平面圖

4 礦壓規(guī)律

4.1 柱腿變形情況

通過(guò)對(duì)巷道開(kāi)口段架設(shè)未固定柱腿的U型鋼進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)U型鋼在形成1～2月內(nèi)變形嚴(yán)重，變形劇烈期間，柱腿變形速度最大為4 mm/d。加固后，柱腿變形基本趨于穩(wěn)定，變形量較小，最大時(shí)期柱腿變形速度為1.6 mm/d，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)，柱腿變形量逐步減少。

4.2 數(shù)據(jù)對(duì)比

數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖4.

圖4 整修前與整修后巷道變形量對(duì)比圖

5 實(shí)施效果

5.1 支護(hù)穩(wěn)定性

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，對(duì)架設(shè)U型鋼柱腿采用U型鋼卡子配錨桿加強(qiáng)支護(hù)后，變形量明顯減小，變形也在U型鋼變形要求范圍內(nèi)。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)U型鋼觀測(cè)、總結(jié)得出，U型鋼卡子與錨桿加固對(duì)阻止U型鋼變形起到很大的作用，U型鋼柱腿發(fā)生較小變化。這說(shuō)明該設(shè)計(jì)很合理。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益

5.2.1 經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)對(duì)架設(shè)的U型鋼柱腿進(jìn)行加固，避免了U型鋼柱腿因變形嚴(yán)重而造成多次整修形成的浪費(fèi)。

5.2.2 社會(huì)效益

全國(guó)各礦都存在因礦壓顯現(xiàn)比較明顯造成U型鋼變形嚴(yán)重，而不得不多次進(jìn)行整修的情況。通過(guò)隆泰礦的示范，可為其他煤礦在同等條件下進(jìn)行支護(hù)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

〔編輯：曹月〕