淺談大斷面U型鋼支護柱腿固定方法

賈福春

摘 要：U型鋼支護在煤礦巷道支護中使用廣泛，具有支撐力大、屬主動支護等優點。但大斷面U型鋼支護，面臨著U型鋼支架穩定性差、柱腿變形嚴重等問題。主要介紹了山西省長治市隆泰礦主井繞道巷道兩幫松軟、礦壓顯現明顯、巷道變形嚴重時，采用U36型鋼加強支護后，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。通過長期對U型鋼支護巷道圍巖變形的礦壓觀測，總結出大斷面U型鋼在巷道兩幫松軟條件下支護和防止柱腿變形的經驗，以期為其他煤礦同等條件下的支護工作提供寶貴經驗。

關鍵詞：大斷面U型鋼；柱腿變形；穩定性；支護

中圖分類號：TD26-9 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）01-0068-02

1 概述

U型鋼支護是煤礦巷道支護中廣泛采用的一種方式，適用于圍巖變形較大的巷道。由于巷道施工過程中會造成巷道規格較大，所以支設U型鋼時需采用較大規格斷面。支設大斷面U型鋼時，U型鋼存在容易失穩、柱腿變形嚴重等一些列問題，會導致巷道需要多次整修，破壞已形成應力的平衡狀態，并造成一定的經濟損失。要想防止U型鋼柱腿發生變形，則必須要進行加固。

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

2 巷道概況

主井底車場繞道位于井田西北部，巷道沿煤層頂板施工，矩形斷面，大斷面巷道規格為：寬4.5 m，高4.1 m；小斷面巷道規格為：寬4.3 m，高4.3 m，錨網噴支護。巷道開口段施工過程中架設U36型鋼，柱腿未加固。巷道施工過程中揭露落差為4 m的正斷層，原巖應力遭到嚴重破壞。

就巷道頂底板及兩幫巖性來看，直接頂：石灰巖，厚度3.5 m，灰色；老頂：石灰巖，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。

主井底車場繞道施工結束后，1～2個月之內，巷道變形嚴重，巷道兩幫噴層面開裂，兩幫向巷道內側凸出。在斷層附近，巷道變形更為嚴重。

3 巷道支護方案

巷道支護分為原巷道架設U36型鋼加固和U型鋼柱腿加固兩部分。

3.1 原巷道架設U36型鋼加固

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

3.2 U型鋼柱腿加固

U型鋼柱腿較長，小斷面U型鋼柱腿達2.6 m，這會降低U型鋼的穩定性，使U型鋼易彎曲。通過U型鋼柱腿，采用U型鋼卡子與錨桿聯合支護的方法來加固柱腿，可以增強U型支架的穩定性。

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。詳見圖2、圖3.

圖1 大斷面U型鋼支護斷面圖 圖2 小斷面U型鋼支護斷面圖

圖3 錨桿布置平面圖

4 礦壓規律

4.1 柱腿變形情況

通過對巷道開口段架設未固定柱腿的U型鋼進行觀測，發現U型鋼在形成1～2月內變形嚴重，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定，變形量較小，最大時期柱腿變形速度為1.6 mm/d，經過長時間的監測，柱腿變形量逐步減少。

4.2 數據對比

數據對比見圖4.

圖4 整修前與整修后巷道變形量對比圖

5 實施效果

5.1 支護穩定性

經過數據對比分析，對架設U型鋼柱腿采用U型鋼卡子配錨桿加強支護后，變形量明顯減小，變形也在U型鋼變形要求范圍內。通過長時間對U型鋼觀測、總結得出，U型鋼卡子與錨桿加固對阻止U型鋼變形起到很大的作用，U型鋼柱腿發生較小變化。這說明該設計很合理。

5.2 經濟效益與社會效益

5.2.1 經濟效益

通過對架設的U型鋼柱腿進行加固，避免了U型鋼柱腿因變形嚴重而造成多次整修形成的浪費。

5.2.2 社會效益

全國各礦都存在因礦壓顯現比較明顯造成U型鋼變形嚴重，而不得不多次進行整修的情況。通過隆泰礦的示范，可為其他煤礦在同等條件下進行支護提供寶貴的經驗。

〔編輯：曹月〕

摘 要：U型鋼支護在煤礦巷道支護中使用廣泛，具有支撐力大、屬主動支護等優點。但大斷面U型鋼支護，面臨著U型鋼支架穩定性差、柱腿變形嚴重等問題。主要介紹了山西省長治市隆泰礦主井繞道巷道兩幫松軟、礦壓顯現明顯、巷道變形嚴重時，采用U36型鋼加強支護后，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。通過長期對U型鋼支護巷道圍巖變形的礦壓觀測，總結出大斷面U型鋼在巷道兩幫松軟條件下支護和防止柱腿變形的經驗，以期為其他煤礦同等條件下的支護工作提供寶貴經驗。

關鍵詞：大斷面U型鋼；柱腿變形；穩定性；支護

中圖分類號：TD26-9 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）01-0068-02

1 概述

U型鋼支護是煤礦巷道支護中廣泛采用的一種方式，適用于圍巖變形較大的巷道。由于巷道施工過程中會造成巷道規格較大，所以支設U型鋼時需采用較大規格斷面。支設大斷面U型鋼時，U型鋼存在容易失穩、柱腿變形嚴重等一些列問題，會導致巷道需要多次整修，破壞已形成應力的平衡狀態，并造成一定的經濟損失。要想防止U型鋼柱腿發生變形，則必須要進行加固。

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

2 巷道概況

主井底車場繞道位于井田西北部，巷道沿煤層頂板施工，矩形斷面，大斷面巷道規格為：寬4.5 m，高4.1 m；小斷面巷道規格為：寬4.3 m，高4.3 m，錨網噴支護。巷道開口段施工過程中架設U36型鋼，柱腿未加固。巷道施工過程中揭露落差為4 m的正斷層，原巖應力遭到嚴重破壞。

就巷道頂底板及兩幫巖性來看，直接頂：石灰巖，厚度3.5 m，灰色；老頂：石灰巖，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。

主井底車場繞道施工結束后，1～2個月之內，巷道變形嚴重，巷道兩幫噴層面開裂，兩幫向巷道內側凸出。在斷層附近，巷道變形更為嚴重。

3 巷道支護方案

巷道支護分為原巷道架設U36型鋼加固和U型鋼柱腿加固兩部分。

3.1 原巷道架設U36型鋼加固

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

3.2 U型鋼柱腿加固

U型鋼柱腿較長，小斷面U型鋼柱腿達2.6 m，這會降低U型鋼的穩定性，使U型鋼易彎曲。通過U型鋼柱腿，采用U型鋼卡子與錨桿聯合支護的方法來加固柱腿，可以增強U型支架的穩定性。

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。詳見圖2、圖3.

圖1 大斷面U型鋼支護斷面圖 圖2 小斷面U型鋼支護斷面圖

圖3 錨桿布置平面圖

4 礦壓規律

4.1 柱腿變形情況

通過對巷道開口段架設未固定柱腿的U型鋼進行觀測，發現U型鋼在形成1～2月內變形嚴重，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定，變形量較小，最大時期柱腿變形速度為1.6 mm/d，經過長時間的監測，柱腿變形量逐步減少。

4.2 數據對比

數據對比見圖4.

圖4 整修前與整修后巷道變形量對比圖

5 實施效果

5.1 支護穩定性

經過數據對比分析，對架設U型鋼柱腿采用U型鋼卡子配錨桿加強支護后，變形量明顯減小，變形也在U型鋼變形要求范圍內。通過長時間對U型鋼觀測、總結得出，U型鋼卡子與錨桿加固對阻止U型鋼變形起到很大的作用，U型鋼柱腿發生較小變化。這說明該設計很合理。

5.2 經濟效益與社會效益

5.2.1 經濟效益

通過對架設的U型鋼柱腿進行加固，避免了U型鋼柱腿因變形嚴重而造成多次整修形成的浪費。

5.2.2 社會效益

全國各礦都存在因礦壓顯現比較明顯造成U型鋼變形嚴重，而不得不多次進行整修的情況。通過隆泰礦的示范，可為其他煤礦在同等條件下進行支護提供寶貴的經驗。

〔編輯：曹月〕

摘 要：U型鋼支護在煤礦巷道支護中使用廣泛，具有支撐力大、屬主動支護等優點。但大斷面U型鋼支護，面臨著U型鋼支架穩定性差、柱腿變形嚴重等問題。主要介紹了山西省長治市隆泰礦主井繞道巷道兩幫松軟、礦壓顯現明顯、巷道變形嚴重時，采用U36型鋼加強支護后，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。通過長期對U型鋼支護巷道圍巖變形的礦壓觀測，總結出大斷面U型鋼在巷道兩幫松軟條件下支護和防止柱腿變形的經驗，以期為其他煤礦同等條件下的支護工作提供寶貴經驗。

關鍵詞：大斷面U型鋼；柱腿變形；穩定性；支護

中圖分類號：TD26-9 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）01-0068-02

1 概述

U型鋼支護是煤礦巷道支護中廣泛采用的一種方式，適用于圍巖變形較大的巷道。由于巷道施工過程中會造成巷道規格較大，所以支設U型鋼時需采用較大規格斷面。支設大斷面U型鋼時，U型鋼存在容易失穩、柱腿變形嚴重等一些列問題，會導致巷道需要多次整修，破壞已形成應力的平衡狀態，并造成一定的經濟損失。要想防止U型鋼柱腿發生變形，則必須要進行加固。

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

2 巷道概況

主井底車場繞道位于井田西北部，巷道沿煤層頂板施工，矩形斷面，大斷面巷道規格為：寬4.5 m，高4.1 m；小斷面巷道規格為：寬4.3 m，高4.3 m，錨網噴支護。巷道開口段施工過程中架設U36型鋼，柱腿未加固。巷道施工過程中揭露落差為4 m的正斷層，原巖應力遭到嚴重破壞。

就巷道頂底板及兩幫巖性來看，直接頂：石灰巖，厚度3.5 m，灰色；老頂：石灰巖，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。

主井底車場繞道施工結束后，1～2個月之內，巷道變形嚴重，巷道兩幫噴層面開裂，兩幫向巷道內側凸出。在斷層附近，巷道變形更為嚴重。

3 巷道支護方案

巷道支護分為原巷道架設U36型鋼加固和U型鋼柱腿加固兩部分。

3.1 原巷道架設U36型鋼加固

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

3.2 U型鋼柱腿加固

U型鋼柱腿較長，小斷面U型鋼柱腿達2.6 m，這會降低U型鋼的穩定性，使U型鋼易彎曲。通過U型鋼柱腿，采用U型鋼卡子與錨桿聯合支護的方法來加固柱腿，可以增強U型支架的穩定性。

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。詳見圖2、圖3.

圖1 大斷面U型鋼支護斷面圖 圖2 小斷面U型鋼支護斷面圖

圖3 錨桿布置平面圖

4 礦壓規律

4.1 柱腿變形情況

通過對巷道開口段架設未固定柱腿的U型鋼進行觀測，發現U型鋼在形成1～2月內變形嚴重，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定，變形量較小，最大時期柱腿變形速度為1.6 mm/d，經過長時間的監測，柱腿變形量逐步減少。

4.2 數據對比

數據對比見圖4.

圖4 整修前與整修后巷道變形量對比圖

5 實施效果

5.1 支護穩定性

經過數據對比分析，對架設U型鋼柱腿采用U型鋼卡子配錨桿加強支護后，變形量明顯減小，變形也在U型鋼變形要求范圍內。通過長時間對U型鋼觀測、總結得出，U型鋼卡子與錨桿加固對阻止U型鋼變形起到很大的作用，U型鋼柱腿發生較小變化。這說明該設計很合理。

5.2 經濟效益與社會效益

5.2.1 經濟效益

通過對架設的U型鋼柱腿進行加固，避免了U型鋼柱腿因變形嚴重而造成多次整修形成的浪費。

5.2.2 社會效益

全國各礦都存在因礦壓顯現比較明顯造成U型鋼變形嚴重，而不得不多次進行整修的情況。通過隆泰礦的示范，可為其他煤礦在同等條件下進行支護提供寶貴的經驗。

〔編輯：曹月〕