深部巷道鋼管混凝土支架控制技術(shù)

劉 瑞

（山東科技大學(xué)，山東 青島 266590）

1 鋼管混凝土支架結(jié)構(gòu)特征

鋼管混凝土支架是在鋼管外殼內(nèi)填裝混凝土組成的現(xiàn)代構(gòu)件，鋼管混凝土構(gòu)件具有圓柱狀外形，是當(dāng)前最科學(xué)、最合理的截面形狀，抗彎剛度大，無異向性，不易扭曲變形等結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)。其工作原理是鋼管殼約束作用使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使夾心混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度，內(nèi)填混凝土與鋼管管殼共同承受軸向壓力[1]。

2 鋼管混凝土支架總體結(jié)構(gòu)

2.1 基本結(jié)構(gòu)

鋼管混凝土支架基本結(jié)構(gòu)一般分為四段頂弧段、兩幫段、反底拱段，各段之間通過套管或法蘭盤軸向連接，核心混凝土在支架內(nèi)澆筑成整體。如圖所示為圓形支架的基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖為套管連接結(jié)構(gòu)，圖1.1為基本結(jié)構(gòu)圖。

與其他金屬支架類似，鋼管混凝土支架也具有多種支架形狀，如圖所示幾種支架形狀①圓形支架②直墻半圓拱加反底拱支架③弧墻圓拱形支架④弧墻三心拱形支架。就支架的加工難易與支護(hù)能力大小而論，前兩種支架形式為最優(yōu)選擇。支架形狀見圖1.2。

2.2 連接方式

鋼混支架各段之間采用套管連接，套管管徑比主體支架鋼管管徑稍大，二者的彎曲曲率相同。在支架左幫段或右?guī)投蔚撞恳欢ㄎ恢貌贾糜凶{口，空鋼管支架在井下安裝完畢后，利用混凝土輸送泵通過注漿口注入充填漿液。在頂弧段上一般布置有排氣排漿孔，保證混凝土漿液能充實(shí)鋼管內(nèi)空間。同時(shí)各架支架之間采用連桿連接，使巷道軸線方向的支架能形成整體，不偏斜失穩(wěn)，保證支架的穩(wěn)定性，各支架間的連接方式見圖1.3所示。

2.3 支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

鋼管混凝土支架支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)包括：

① 根據(jù)巷道圍巖壓力及巷道形狀，設(shè)計(jì)支架合理的支護(hù)反力，選擇合理的鋼管混凝土支架型號(hào)及斷面形狀；

② 在地面將空鋼管加工成需要的斷面形狀，切割，各段之間采用套管連接，支架之間采用連桿連接，使巷道軸線方向的支架能形成整體，不偏斜失穩(wěn)，保證支架的穩(wěn)定性；

③ 鋼混支架分段運(yùn)輸?shù)骄拢惭b過程中給一次支護(hù)后的圍巖預(yù)留一定的變形量；

④ 空鋼管支架安裝完畢后用混凝土輸送泵灌注混凝土，形成鋼管混凝土支架。

3 鋼管混凝土支架支護(hù)技術(shù)類型

3.1 可縮性鋼管混凝土支架柔性支護(hù)技術(shù)

可縮性鋼管混凝土支架是以多孔金屬接頭作為受力構(gòu)件產(chǎn)生縮變的新型支架，摒棄了傳統(tǒng)金屬支架中所采用的依靠連接件摩擦-滑動(dòng)的方式來產(chǎn)生縮動(dòng)變形和工作阻力的方法，用低碳鋼制作多孔金屬接頭，多孔金屬接頭含有豐富的孔洞，當(dāng)外荷載達(dá)到某一數(shù)值時(shí)開始產(chǎn)生塑性變形，隨著孔洞被壓縮會(huì)產(chǎn)生大的變形以適應(yīng)圍巖的變形。多孔金屬材料的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可提供穩(wěn)定的壓縮變形和工作阻力，并且變形量和阻力大小均可利用接頭的幾何尺寸、孔洞率等加以調(diào)整，其受力變形特點(diǎn)清晰，便于準(zhǔn)確描述其工作阻力和變形量的大小?？煽s性鋼管混凝土支架主要有圓弧形鋼管混凝土支架、多孔金屬接頭、鋼管混凝土柱三部分組成。

3.2 鋼管混凝土支柱巷旁支護(hù)沿空留巷技術(shù)

鋼管混凝土支柱巷旁支護(hù)沿空留巷技術(shù)采用“鋼管混凝土支柱＋柔性墊層”作為巷旁支護(hù)體的沿空留巷方法[2]，具體的施工步驟包括：1）在地面加工制作空鋼管支柱，鋼管上、下兩端口均用鋼板焊接堵死，在支柱的中 上部加工 預(yù)留注漿口；2）自切眼開始，滯后工作面2～3m 的距離在預(yù)留巷道靠近采空區(qū)的邊緣處用矸石袋壘砌一層矸石墻接頂，并進(jìn)行噴漿處理，用以隔絕采空區(qū)；3）緊貼矸石墻支設(shè)空鋼管支柱（可視具體情設(shè)1排或2排），支柱上端用矸石袋或木墊塊充填接頂，作為柔性墊層，厚度200mm～300mm；4）對(duì)空鋼管支柱進(jìn)行井下混凝土注漿，形成鋼管混凝土支柱巷旁支護(hù)結(jié)構(gòu)，留巷方案如圖1.4所示（以2排鋼混支柱為例）。