交岔點(diǎn)U型鋼支護(hù)設(shè)計(jì)方法探索

王永輝，朱艷艷

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交岔點(diǎn)U型鋼支護(hù)設(shè)計(jì)方法探索

王永輝1，朱艷艷2

(1.平頂山平煤設(shè)計(jì)院有限公司，河南 平頂山市 467000；2.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 平頂山市 467000)

礦山巷道交岔點(diǎn)為變斷面，每架棚子及每節(jié)棚子尺寸均不相同，給加工、安裝帶來(lái)很大困難。為便于設(shè)計(jì)、加工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐數(shù)據(jù)，通過(guò)分析提出了一種較便捷的交岔點(diǎn)U型鋼支護(hù)設(shè)計(jì)方法。通過(guò)優(yōu)化算法，在保證棚子棚腿、棚梁下料尺寸相同，通過(guò)調(diào)整半徑尺寸，實(shí)現(xiàn)棚子的快速加工，提高了工作效率。

巷道支護(hù)；U36型鋼；交岔點(diǎn)；設(shè)計(jì)方法

在平頂山礦區(qū)普通巷道交岔點(diǎn)主要采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)，局部增加注漿或注漿錨索支護(hù)。但對(duì)于過(guò)老空區(qū)、穿煤層段等特殊地質(zhì)條件，由于煤巖層極為破碎，為確保施工安全，U型鋼支護(hù)仍然是必不可少的支護(hù)手段。平禹一礦三采區(qū)下延軌道下山上車(chē)場(chǎng)開(kāi)口交岔點(diǎn)位于二1煤層之中，并且距離已采空區(qū)較近，巖層破碎,其開(kāi)口的巷道?200 m軌道石門(mén)由于經(jīng)常變形，已經(jīng)過(guò)多少維修。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐數(shù)據(jù)，通過(guò)分析確定交岔點(diǎn)初次支護(hù)采用U36型鋼拱形支架支護(hù)、二次支護(hù)采用注漿錨索支護(hù)。由于交岔點(diǎn)為變斷面，每架棚子設(shè)計(jì)尺寸均不相同，并且每節(jié)棚子的尺寸也不相同，給加工、安裝帶來(lái)很大困難，為便于設(shè)計(jì)、加工，本文提出一種較便捷的交岔點(diǎn)U型鋼支護(hù)設(shè)計(jì)方法。

1 工程概況

平禹一礦三采區(qū)下延軌道下山上車(chē)場(chǎng)為平車(chē)場(chǎng)，連接?200 m軌道石門(mén)和采區(qū)軌道下山，作為采區(qū)輔助運(yùn)輸通道，因此，在開(kāi)口位置需設(shè)置正規(guī)交岔點(diǎn)，由于現(xiàn)有巷道位置限制，開(kāi)口點(diǎn)只能位于“回口”、“運(yùn)3”點(diǎn)之間的43 m段，此段圍巖為從二1煤底板穿入二3煤頂板段，巖性為煤及泥巖，并且由于受采動(dòng)影響，圍巖破碎，巷道已多次翻修。因此，設(shè)計(jì)此交岔點(diǎn)采用U36型鋼+錨網(wǎng)噴+注漿錨索支護(hù)。

2 U型鋼支架設(shè)計(jì)方法

U型鋼支護(hù)斷面一般為半圓拱形或三心拱形，為降低巷道高度大斷面也可設(shè)計(jì)為平頂拱形，但由于三心拱、平頂拱加工、施工困難，一般設(shè)計(jì)采用半圓拱形。為提高支架剛度，一般選用U36型鋼。為便于安裝，每節(jié)長(zhǎng)度盡量不超過(guò)4 m；為抵抗巷幫側(cè)壓力，棚腿一般設(shè)5°~10°斜角；棚子節(jié)數(shù)一般為4~5節(jié)；為便于下料加工，每架棚子棚腿長(zhǎng)度相同、棚梁長(zhǎng)度相同；搭接長(zhǎng)度不低于0.5 m。

2.1 設(shè)計(jì)方法

2.1.1 棚子架數(shù)確定

根據(jù)巷道中運(yùn)輸設(shè)備及支架高度與寬度、人行道高度與寬度、安全間隙、檢修與操作空間，以及管線(xiàn)敷設(shè)高度與寬度計(jì)算確定，上車(chē)場(chǎng)交岔點(diǎn)主巷1-1斷面、支巷2-2斷面規(guī)格同?200 m軌道石門(mén)斷面，為4.0 m×3.5 m半圓拱形；大斷面3-3斷面為7.978 m×4789 m半圓拱形。交岔點(diǎn)長(zhǎng)度16.585 m，按500 mm棚距，需安裝30架棚子，從第22架開(kāi)始調(diào)斜，詳見(jiàn)圖1、圖2中虛線(xiàn)所示。

2.1.2 每架棚子節(jié)數(shù)確定

根據(jù)斜率=0.30計(jì)算或在CAD中用“數(shù)據(jù)提取”提取每個(gè)斷面寬度、墻高等基礎(chǔ)參數(shù)，然后在EXCEL中制成表格，并大致計(jì)算斷面掘進(jìn)周長(zhǎng)(不含底板)，以此判斷每架棚子所分節(jié)數(shù)，判斷方法如下：

當(dāng)掘進(jìn)周長(zhǎng)超過(guò)12 m時(shí)，如果4節(jié)拱則含每個(gè)搭接、插底量0.2 m，U型鋼總長(zhǎng)度：=+0.5 m×2×(4?1)+0.2×2=15.4 m，則棚腿極有可能超過(guò)4 m，此架之后可采用5節(jié)拱。而周長(zhǎng)11~12 m之間的棚子再根據(jù)詳細(xì)計(jì)算確定節(jié)數(shù)。根據(jù)計(jì)算上車(chē)場(chǎng)交岔點(diǎn)1~11架棚子采用4節(jié)拱、12~30架采用5節(jié)拱。棚子加工如圖3所示，每架棚子詳細(xì)尺寸計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

圖1 交岔點(diǎn)平面圖

圖2 交岔點(diǎn)剖面圖

表1 1~11架4節(jié)拱尺寸計(jì)算結(jié)果

表2 12~30架5節(jié)拱尺寸計(jì)算結(jié)果

圖3 1~11架棚子加工圖

3 結(jié) 論

本設(shè)計(jì)方法每架棚子棚腿、棚梁下料尺寸相同，只是加工半徑不同，每架棚子略微增加材料消耗量，但為加工帶來(lái)很大便利。安裝時(shí)搭接長(zhǎng)度500~600 mm，每個(gè)搭接點(diǎn)不盡相同，但均能滿(mǎn)足煤礦安全規(guī)程要求。并且用CAD畫(huà)完平、斷面圖后，用“數(shù)據(jù)提取”功能提取每個(gè)斷面寬度、墻高等基礎(chǔ)參數(shù)，然后在EXCEL中制表計(jì)算，為設(shè)計(jì)帶來(lái)很大便捷。

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(2018-07-06)

王永輝(1979—)，男，河南平頂山人，工程師，現(xiàn)從事煤礦設(shè)計(jì)工作。