單體與礦車在架棚施工中的組合運(yùn)用

蘇蓉昊

（國投新集能源股份有限公司 板集煤礦，安徽 亳州236744）

0 概述

受特殊地質(zhì)條件限制，板集煤礦副井馬頭門布置在4煤頂板泥巖中，前期由于馬頭門多次變形、破壞嚴(yán)重，雖在原支護(hù)基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，因上覆巖層受重復(fù)擾動影響，致使馬頭門支護(hù)失效。馬頭門處圍巖壓力顯現(xiàn)較為明顯，馬頭門凈寬由5.8m縮到5.06m，縮量達(dá)0.74m,頂?shù)装迤茐膰?yán)重。現(xiàn)副井馬頭門上覆巖層歷經(jīng)沉降趨穩(wěn)，并對馬頭門修復(fù)前注漿加固，來提高圍巖的自身承載力；支護(hù)形式將原直墻半圓拱改為“馬蹄”形斷面，來提高支護(hù)斷面形式的受力狀況。由于馬頭門支護(hù)斷面大，修復(fù)工期長，為避免大面開挖集中來壓，達(dá)到及時有效支護(hù)目的，修復(fù)采取由上向下分四層修復(fù)及時支護(hù)方法。

1 工程概況

1.1 工程情況

此次馬頭門修復(fù)是對原支護(hù)全部破除后進(jìn)行高強(qiáng)度支護(hù)修復(fù)，支護(hù)斷面由原直墻半圓拱改為“馬蹄”形斷面，雙36U型棚封閉式支護(hù)，雙筋大厚高強(qiáng)C60鋼釬混土支護(hù)。

馬頭門第一分層高度2.75m，先清理刷擴(kuò)后進(jìn)行錨網(wǎng)噴支護(hù)，然后根據(jù)架設(shè)雙36U型棚，每架組合梁長3.4米，梁弧長7.809m，對焊雙36U型棚重641.6kg，為便于施工設(shè)計成三節(jié)，節(jié)間焊0.02鋼板用螺栓縫接，頂梁設(shè)計長2.971m，重240.2 kg，側(cè)梁長各2.419m,重各200.7 kg。

圖1 “馬蹄”形棚支護(hù)結(jié)構(gòu)

1.2 支護(hù)設(shè)計

根據(jù)設(shè)計將副井井筒井底車場連接處分成四個段高。第一段高為2.75m，第二段高為2.5m，第三段高為2.5m，第四段高為3.9m。連接處斷面縱向清理按先拱部，再側(cè)墻，最后到底部的順序，分四段高，具體高度以方便人工進(jìn)行支護(hù)及挖掘梁窩、安裝工字鋼橫撐為宜，上分層頂板清淤長度距井筒中心線13.4m，下分層距井筒中心線8.5m，頂部一層（約2.75m）清淤完后，再清淤中部側(cè)墻（2.5 m×2個段高），最后清淤下部(3.9m)，每層清淤高度超深1000mm，以便挖掘梁窩。連接處東、西兩側(cè)底板均距井筒中心線8.5m，下部分層破除后、錨網(wǎng)架支護(hù)，一次支護(hù)與井筒底部破除支護(hù)同時進(jìn)行，待一次支護(hù)完成后，由井底向上逐層段高進(jìn)行澆筑施工（如圖1）。

2 施工工序

梁1采用三段槽鋼，通過螺栓連接成一個整梁，設(shè)計總長度9180mm。使用3T手拉葫蘆先安裝梁窩部分的工字鋼，梁窩中工字鋼安裝完后，在使用3T手拉葫蘆起吊梁1中間部分，使用M20×80mm的高強(qiáng)螺栓固定使鋼梁的三部分連接成整體，最后固定鋼梁找平并校正及時進(jìn)行噴漿充填，噴射砼強(qiáng)度等級C20。使用3T手拉葫蘆起吊梁6，將托梁6安裝在梁1上并使用M20×80mm的高強(qiáng)螺栓固定，托梁設(shè)計長度3400mm，托梁6下方設(shè)置鋼釬，鋼釬應(yīng)打入穩(wěn)定圍巖中，鋼釬采用Φ36mm圓鋼加工，鋼釬長度800mm，間距680mm，鋼釬外口與托梁外口齊平，鋼釬長度和間距可根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整。 U型鋼支架安裝在梁6上，U型鋼支架底腳支撐與梁6采用M20×80mm的高強(qiáng)螺栓固定，U型支架應(yīng)預(yù)緊，U型鋼支架設(shè)計間距340mm。U型支架架設(shè)完成后，安裝第一段高U型鋼支架分為如下兩個步驟：

第一步先安裝兩側(cè)雙36U型鋼支架，使用3T手拉葫蘆將要安裝的側(cè)梁升起到設(shè)計位置，用高強(qiáng)螺栓將側(cè)梁與梁6連接并安裝好全部連接螺栓，兩側(cè)U型鋼支架安裝完畢后，再安裝頂部U型鋼支架。

第二步安裝頂部雙36U型鋼支架，在礦用材料車的中部安裝一個液壓點(diǎn)柱，液壓點(diǎn)柱與礦用材料車連接牢固，使用3T手拉葫蘆把需要安裝的頂部雙36U型鋼支架放在液壓點(diǎn)柱上，慢慢升起液壓點(diǎn)柱使頂部雙36U型鋼支架到達(dá)設(shè)計位置并與兩側(cè)的雙36U型鋼支架連接成一個整體，連接使用M20×80mm的高強(qiáng)螺栓固定。U型鋼支架與頂板之間局部使用10#槽鋼結(jié)合鐵楔背實(shí)。

施工順序即：先架設(shè)橫向大梁，然后固定邊梁，再架設(shè)側(cè)梁，最后架設(shè)頂梁，梁與梁間均用螺栓縫接。為確保第一分層頂梁安裝安全及工效，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際及自有設(shè)備，在施工過程中，針對拱部雙36U對焊棚，梁弧長7.809m，重641.6kg，架設(shè)施工困難，利用現(xiàn)有材料車配軌道作移動及固定裝置，用水壓單體作動力裝置，組合加工單體液壓架棚機(jī)，實(shí)現(xiàn)了架棚半自動化，減輕架棚體力勞動及架棚安全性。

3 單體液壓架棚機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 單體初撐力計算

井筒處于修復(fù)期，單體以水壓為動力，井筒垂深750m，靜水壓力7.5MPa，由此計算DW20型單體，注入7.5MPa水壓單體初撐力為：

換算質(zhì)量單位：58.8×1000÷9.8=6000 kg

經(jīng)計算單體水壓動力方案可行。

附：DW20型外注式單體設(shè)計技術(shù)參數(shù)（表1）.

表1

3.2 組成結(jié)構(gòu)

水平橫向大梁9加工安裝前以梁中為參照加工軌道固定塊螺栓眼；軌道8用固定塊固定在大梁上；固定缸套7用螺栓固定在材車6的底托架上；單體上端固定加板5采用螺栓固定在材料車上沿兩幫；托架3扣夾在單體4頂部受力板上；梁1平放于梁托架3上（如圖2）。

圖2 單體液壓架棚機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 工作原理

棚梁升降：利用液壓單體加壓與卸壓實(shí)現(xiàn)棚梁自動升降。

棚梁前后位移：利用材料車輪轂在軌道滾動實(shí)現(xiàn)棚梁的前后位移調(diào)整。

操作工序：側(cè)梁首先安裝固定在縱梁上，然后將軌道、材料車、單體固定，單體復(fù)位到最小高度1240mm，棚梁一次人工抬到材料車幫上，調(diào)整梁兩邊等長后，將梁架到單體頂端梁托上，調(diào)整梁重心并使梁升后位置偏固定位300mm左右，用水槍對單體緩慢加壓，梁慢慢升起，等超過固定梁位水平高約50mm，停止加壓。前后人工移動材料車，使用梁入位，然后緩慢降壓，使梁端對接好后穿好螺栓固定連接。

3.4 單體液壓架棚工藝工效

液動架棚比傳統(tǒng)人工架棚前探梁臨時支撐勞動強(qiáng)度減小一半以上，將抬舉高度控制在1-1.2m的用力范圍，棚梁升降靠液壓單體升降，不僅提高架棚速度，還在架棚安梁安全上大大提高了安全系數(shù)。

此次液動架棚機(jī)設(shè)計與應(yīng)用，是接合現(xiàn)場實(shí)際，針對雙36U較重，對接要求嚴(yán)格，馬頭分層分階段施工空間有限，特殊條件下施工工藝，現(xiàn)場施工人工效率高，安全效果好。

4 結(jié)束語

單體液壓架棚機(jī)針對性較強(qiáng)，不過其原理簡單，在條件允許情況下，可以推廣到巖巷二次支護(hù)套棚施工中，通過更換單體提高行程，通過安裝雙單體實(shí)現(xiàn)雙梁同上，可大大提高工效，減輕勞動強(qiáng)度。