礦用工字鋼卡箍在對(duì)棚支護(hù)巷道中的應(yīng)用

劉新江

（太原東山煤礦集團(tuán)有限公司 王封煤礦，太原 030050）

礦用工字鋼卡箍在對(duì)棚支護(hù)巷道中的應(yīng)用

劉新江

（太原東山煤礦集團(tuán)有限公司 王封煤礦，太原 030050）

摘要：根據(jù)王封煤礦的地質(zhì)構(gòu)造、圍巖特征和煤層賦存等特點(diǎn)，通過理論分析、現(xiàn)場(chǎng)礦壓觀測(cè)、分析實(shí)際應(yīng)用中的效果，指出整體對(duì)棚變形破壞的主要原因是對(duì)棚棚架中單一棚架發(fā)生變形，提出采用礦用工字鋼卡箍在梯形對(duì)棚支護(hù)道中的方法，豐富了梯形對(duì)棚支護(hù)巷道支護(hù)方案和技術(shù)參數(shù)，填充了該區(qū)域的空白。

關(guān)鍵詞：礦用工字鋼卡箍；巷道支護(hù)；梯形對(duì)棚

為提高煤炭資源利用率，近年來，煤礦企業(yè)對(duì)礦井開采力度及深度不斷加大，因此，開采極近距離煤層過程中支護(hù)的重要性逐步凸顯，在極近距離及破碎頂板煤層開掘過程中，普遍采用礦用工字鋼棚架支護(hù)。梯形工字鋼棚架支護(hù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，如遇到頂幫壓力較大，則會(huì)出現(xiàn)不同程度的棚架扭曲變形、錯(cuò)位、踢腿現(xiàn)象，尤其在梯形對(duì)棚支護(hù)巷道中，對(duì)棚棚架不能有效連鎖固定形成統(tǒng)一的支護(hù)整體。當(dāng)受壓時(shí)，對(duì)棚會(huì)出現(xiàn)不同程度的錯(cuò)位，一旦對(duì)棚中任意一架棚出現(xiàn)變形、扭曲，對(duì)棚將失去原有的整體支護(hù)強(qiáng)度。根據(jù)王封煤礦地質(zhì)構(gòu)造、圍巖特征和煤層賦存等特點(diǎn)，通過理論分析、現(xiàn)場(chǎng)礦壓觀測(cè)和分析實(shí)際應(yīng)用中取得的效果，確定了礦用工字鋼卡箍在梯形對(duì)棚支護(hù)道中的重要作用，豐富了梯形對(duì)棚支護(hù)巷道支護(hù)方案和技術(shù)參數(shù)，填充了該區(qū)域的空白。

1　礦用工字鋼對(duì)棚的應(yīng)用

王封煤礦位于西山煤田杜兒坪-西銘勘探區(qū)北部，井田位于呂梁山脈的東翼、汾河南岸，屬中低山區(qū)。其地勢(shì)南高北低，最高點(diǎn)位于井田南部邊界附近的山梁，標(biāo)高1 416.46 m，最低點(diǎn)位于井田東部溝內(nèi)，標(biāo)高1 149.0 m，最大相對(duì)高差267.46 m。井田內(nèi)的8號(hào)煤層，采用刀柱法開采，資源已經(jīng)枯竭；現(xiàn)開采9號(hào)煤層，9號(hào)煤層頂板為8號(hào)煤層底板，主要是平均厚度為0.75 m的節(jié)理發(fā)育的脆性頁(yè)巖。由于9號(hào)煤層的特殊地質(zhì)情況，采區(qū)準(zhǔn)備巷道及回采巷道均采用礦用工字鋼棚架支護(hù)，且均為對(duì)棚支護(hù)。其中準(zhǔn)備巷道采用混凝土背板+礦用工字鋼對(duì)棚支護(hù)，回采巷道采用錨網(wǎng)+礦用工字鋼對(duì)棚支護(hù)。采用工字鋼對(duì)棚支護(hù)巷道，支護(hù)強(qiáng)度高，兩架棚架合并提高了棚架支護(hù)整體支護(hù)強(qiáng)度，同時(shí)提高了支護(hù)質(zhì)量及支護(hù)安全性。對(duì)棚支護(hù)以兩架棚架為一個(gè)單位（整體），見圖1。

圖1　梯形對(duì)棚支護(hù)布置平面圖

礦用工字鋼對(duì)棚支護(hù)雖然以兩架棚為一個(gè)整體，提高了支護(hù)強(qiáng)度，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，如遇到頂板、兩幫壓力較大的巷道，棚腿或頂梁一旦發(fā)生變形，如頂梁彎曲、扭曲、棚腿變形、踢腿等，由于兩架棚架在受力不均勻情況下產(chǎn)生的塑性變形可導(dǎo)致這兩架棚架整體失效，從而失去原有整體支護(hù)作用；又或者一對(duì)棚架中任意一架棚架首先發(fā)生塑性變形，該對(duì)棚架也將失去整體支護(hù)作用，從而導(dǎo)致另一棚架受力增加，間接導(dǎo)致對(duì)棚失去整體支護(hù)作用，從而使對(duì)棚整體變形破壞，導(dǎo)致支護(hù)強(qiáng)度下降或缺失。針對(duì)上述情況，如何使對(duì)棚棚架中兩個(gè)單一棚架更好地結(jié)合在一起，使其在受到各種壓力的時(shí)也能保持一個(gè)整體，故論述的核心是在提升整體支護(hù)的同時(shí)，避免棚架變形破壞。

2　卡箍在對(duì)棚支護(hù)中的應(yīng)用

王封煤礦9號(hào)煤層受上部8號(hào)煤層采空區(qū)影響，同時(shí)層間距較小，且頂板脆性，實(shí)際掘進(jìn)過程的頂、幫壓力顯現(xiàn)，導(dǎo)致頂板破碎，所以巷道支護(hù)強(qiáng)度要求較高。采用礦用工字鋼梯形棚架對(duì)棚支護(hù)后，在頂、幫壓力較大區(qū)域不同程度出現(xiàn)棚架扭曲、變形、踢腿以及對(duì)棚中單棚錯(cuò)位等現(xiàn)象，給實(shí)際生產(chǎn)帶來諸多隱患，增加了巷道維護(hù)工程量及維護(hù)費(fèi)用。經(jīng)過長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察以及通過礦壓觀察儀收集數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)整體對(duì)棚變形破壞的主要原因是對(duì)棚棚架中單一棚架發(fā)生變形。因此，針對(duì)此種情況，結(jié)合實(shí)際，提出了采用專用礦用工字鋼卡箍將對(duì)棚的兩個(gè)棚架更好地結(jié)合成支撐整體，保持對(duì)棚棚架受力一致，提高整體棚架支護(hù)強(qiáng)度，防止棚架變形，提高巷道支護(hù)強(qiáng)度，減少維護(hù)工作量。專用礦用工字鋼卡箍制作及使用見圖2和圖3。

圖3　卡箍安裝示意圖

專用礦用工字鋼卡箍采用6 mm厚度的鋼板制作，配合M16螺栓，使其在使用過程中安裝簡(jiǎn)單，易于回收。保證了對(duì)棚棚架的完整性，減少了棚架變形破壞情況。王封煤礦在實(shí)際使用過程中在每架對(duì)棚棚腿上安裝兩套專用礦用工字鋼卡箍，將棚腿緊密連鎖固定，從而形成支護(hù)的整體結(jié)構(gòu)，達(dá)到增加支護(hù)強(qiáng)度的目的。礦用工字鋼卡箍在梯形對(duì)棚支護(hù)巷道安裝情況見圖4。

圖4卡箍安裝位置斷面圖

3　使用卡箍的優(yōu)點(diǎn)

1）制作工藝簡(jiǎn)單，使用方便。2）制作成本低，可回收重復(fù)利用。3）使礦用工字鋼棚架緊密結(jié)合，形成統(tǒng)一支撐整體。4）防止了因?qū)ε锱锛苤袉我慌锛茏冃味斐傻恼w變形破壞。5）有效防止了對(duì)棚棚架棚腿錯(cuò)位、變形、踢腿等現(xiàn)象。6）提高了整體支護(hù)強(qiáng)度，減少對(duì)棚棚架變形破壞情況，減少巷道維護(hù)工程量。7）使用范圍廣泛，在礦用工字鋼對(duì)棚支護(hù)巷道中均可使用。

4　結(jié)束語

綜上所述，礦用工字鋼卡箍在對(duì)棚棚架支護(hù)巷道中在提高支護(hù)強(qiáng)度、固定棚架、防止棚架變形破壞等方面有一定的優(yōu)越性，尤其大大降低了巷道維護(hù)的費(fèi)用，降低了成本。礦用工字鋼卡箍在王封煤礦應(yīng)用中已取得了一定成效，在以后實(shí)際生產(chǎn)中還需不斷總結(jié)，進(jìn)一步優(yōu)化。

（編輯：李森森）

中圖分類號(hào)：TD353

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5050（2016）03-040-03

DO I：10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.06.012

收稿日期：2015-04-10

作者簡(jiǎn)介：劉新江（1967-），男，山西平遙人，本科，工程師，從事煤炭采掘技術(shù)管理與實(shí)踐工作。

App lication of M ining I-shaped Steel Clam p in Pairw ise Sheds in Roadway Support

LIU Xinjiang
（Wangfeng Mine，Taiyuan Dongshan Coal Group，Taiyuan 030050，China）

Abstract：Based on thegeologicalstructure，surrounding rock features，and coalseam occurrence in Wangfeng Mine，we found thatgeneral pairwise sheds failure was caused by the deformation of a single shed through theoretical analysis，pressure observation and effect analysis.The paper proposes to use mining I-shaped steel clamp in the roadways supported by the pairwise trapezoidal sheds，which could complete the supporting plansand technicalparameters for the roadways.

Keywords：mining I-shaped steelclamp；roadway support；trapezoidalpaired sheds