特殊U型棚在斜交巷道中的應用

摘要：根據潘北煤礦1131（1）下順槽進料聯巷采礦地質條件，以及巷道與巷道間夾角大的問題，分析了該巷道頂板破碎的難點，并提出了架特殊U型棚支護巷道的方法，設計了特殊U型棚技術參數，采用的U型棚材料為29U型鋼，4合棚，并改變兩棚之間距離，優化了傳統架棚布置方式。巷道經架棚支護后，巷道滿足了使用要求。

關鍵詞：特殊U型棚 斜交巷道

潘北煤礦1131（1）下順槽進料聯巷為軌道大巷與1131（1）下順槽工作面聯絡巷，巷道長度約為51.5m，1131（1）下順槽進料聯巷與軌道大巷（1131（1）下順槽）夾角較大（127°），且巷道巖層有泥巖、砂質泥巖、粉細砂巖，巖性松軟易破碎冒落，嚴重影響著巷道的掘進安全。潘北煤礦采用錨桿支護方式施工，但巷道頂板破碎，錨桿支護方式不能發揮自身優點，現場施工安全系數低，因此，通過改變支護方式，提高巷道施工安全系數是實現煤礦安全高效生產的先決條件，架特殊U型棚支護巷道對巷道施工安全有更可靠的保障[1-3]。架棚施工完成后對該巷道進行噴漿、注漿加固，注漿可以提高圍巖的整體性，對巷道支護效果提高具有重要作用。

1 采礦地質條件

1.1 設計巷道支護情況

1131（1）下順槽進料聯巷斷面形狀為直墻半圓拱形，巷道寬5.2m，高4.2m，使用29U特殊棚進行支護。U型棚支護方式對巷道圍巖提供較高的支護強度，并能適應巷道較大的變形，承受壓力大，支撐時間久，易安裝不易變形等特點。U型棚較其他剛性支架具有可縮性和穩定可靠的承載能力，適應松軟圍巖的載荷和變形，斷面利用率高，維修量小，支架回收復用率高。1131（1）下順槽進料聯巷布置如圖1所示。

■

圖1 1131（1）下順槽進料聯巷布置平面圖

1.2 頂底板條件

1131（1）下順槽進料聯巷揭露的主要巖層有泥巖、砂質泥巖、炭質泥巖、粉細砂巖。巷道頂板巖性多為炭質泥巖、泥巖、砂質泥巖，硬度較小，容易破碎冒落。

2 巷道支護的難點分析

1131（1）下順槽進料聯巷位于地質破碎帶，頂板巖性差，存在以下支護難點：①采用主動支護，頂板破碎，圍巖整體性差，錨桿及錨索無法生根，無法達到安全支護效果。其收縮變形較大，遠遠不能抵抗巷道應力釋放的要求，不能從根本上控制圍巖變形。②為滿足巷道進料及行人安全，巷道設計撥門夾角大（127°），即巷道斷面大，導致巷道頂板支護面積增大，增加了圍巖控制的難度。③1131（1）下順槽進料聯巷受地質條件的影響，本身所受的地應力較大，增加了巷道支護難度。通過研究分析，提出采用架特殊U型棚支護方式并在施工后對其進行噴注漿。

3 特殊U型棚技術參數設計

該次研究共設計6架特殊U型棚，材料為29U型鋼，4合棚。特殊U型棚斷面為6200×4200mm～5200×4200mm，編號為1#~6#，直至巷道正斷面要求的5200×4200mm規格，特殊棚技術參數表如圖2所示。

圖2 1131（1）下順槽進料聯巷特殊棚斷面圖

3.1 U型棚布置方案

在1131（1）工作面下順槽架好對子棚后扶好抬棚，在1131（1）下順槽進料聯巷撥門處使用φ20×2000mm的高強錨桿進行超前支護的前提下，按加工好的特殊U型棚編號架設異型棚，巷道左邊縮小棚距，右邊按800mm棚距正常施工，直至正斷面后按1131（1）下順槽進料聯巷設計斷面規格架設U型棚。特殊U型棚架設如圖3所示。

■

圖3 1131（1）下順槽進料聯巷特殊棚架設圖

3.2 施工U型棚的技術要求

①水平巷道棚子不得前傾后仰，1m垂線不大于9ｍm，傾斜巷道迎山角誤差不大于0.5°，嚴禁退山；左側并腿，右側棚距800ｍm，誤差不超過±50ｍm。②棚腿窩深度200mm，柱窩必須挖至實底，虛底下須墊瓦石。③每架棚由4根U型鋼組成，梁腿搭接長度500㎜，卡纜間距260㎜，上部卡纜距棚腿上端頭20ｍm，下部卡纜距棚梁端頭20ｍm。搭接處要嚴實合縫，螺帽要上緊，螺母扭矩不小于200N·m。④每架棚采用4道拉條，拉條的位置：兩側卡纜上方300mm各一道，兩幫各一根，幫部在腰線以下200mm處，棚子不得淋肩，吊斜不超過±80ｍm。⑤固定拉條的U型卡螺絲要上緊，拉條要平直。腰幫背頂采用鋼筋背板。⑥卡纜、拉條螺絲上緊后，絲扣外露不小于20mm。⑦架棚嚴禁淋肩、吊斜、前傾、后仰。

4 應用效果分析

1131（1）下順槽進料聯巷支護段長度約為51.5m，巷道經架特殊U型棚并噴、注漿后，經3個月的觀測數據分析，采取架設特殊U型棚聯合噴、注漿支護方案的1131（1）下順槽進料聯巷支護效果良好，變形量很小，巷道沒有出現頂板冒落的情況，且斷面形狀保持穩定，能夠滿足進風、行人、進料等使用要求。

參考文獻：

[1]李登月，李大偉，周俊帆，徐基根.碎帶巷道圍巖變形控制研究[J].煤炭技術，2010(12):64-66.

[2]謝文兵，荊升國，王濤，任有奎，張農.U型鋼支架結構穩定性及其控制技術[J].巖石力學與工程學報，2010(9):3743-3748.

[3]李立波，劉小明，周光華.大斷面破碎圍巖巷道保護煤柱穩定性分析與評價[J].煤炭工程，2010(10):81-83.

[4]喬衛國，孟慶彬，林登閣，門燕青.滲水弱化薄頁巖層交岔點支護技術[J].西安科技大學學報，2010(9):552-555.