斜巷架棚巷道迎山角的確定與運用

摘要：根據支架受力情況分析從而推導出迎山角的計算公式，然后把迎山角轉化為長度，從而提高了迎山角在架棚施工中的可操作性。

關鍵詞：巷道傾角;支架迎山角;應山有力;長度轉換

前言

在傾斜巷道架棚掘進過程中，常常會遇到架棚迎山角的問題，對于迎山角的確定不同人有不同的認識，本文通過對迎山角的具體分析，在施工過程中用長度代替迎山角。

1.迎山角的定義及作用

在平巷里，頂板壓力的方向是重力方向，是垂直于巷道頂板的。在傾斜巷道內卻不同，頂板壓力雖然是重力方向，但頂板壓力（P）可以分解為兩個方向的力，一個是垂直于頂板的垂直壓力（N），另一個平行于頂板的傾斜壓力。

斜巷的支架既要承受垂直壓力，又要承受下推力。因此斜巷的支架就不能按垂直于巷道頂底板的方向去架設，而必須向上迎一個角度，我們把棚腿中心線與頂底板垂線之間的夾角，叫做迎山角。支架迎山角是為了克服下推力，防止支架向下傾倒的措施之一。

如下圖：巷道在煤層中掘進，巷道傾角為α，支架與煤層頂底板法線的夾角為β，β即為迎山角。

圖一??應山角示意圖

2.迎山角的計算方法

怎樣確定迎山角，理論認為在?6°—8°的斜巷中支護時，支架垂直頂底板向上挺一度。在作業規程中規定迎山角為傾角的1/8-1/6，即β=（1/6～1/8）α，例如巷道的傾角為30°，則迎山角為4°～5°，迎山角過大、過小都會降低支架的支撐能力。迎山角過大叫過山，迎山角給反了叫退山，都是不允許的。

當巷道傾角大于45°或者巷道傾角超過底板巖石的滑動角時，底板巖石可能下滑，則巷道底板也要進行支護。大家都知道，井下巷道及工作面頂板都有正壓力和下滑力，特別是傾斜巷道的正壓力和下滑力較為突出，故在架棚時支架垂直于頂底板柱頭必須向上挺，如果工作面頂板的壓力下滑難免把工作面所有的支架全部撲倒發生頂板事故，其實如果超過迎山角度的稱之為過山，支架垂直于頂底板向下偏的稱之為退山。

3.迎山角的質量要求及檢查方法

3.1?質量要求

合格品：不超過設計值±1°，不得退山、過山。

優良品：不超過設計值±0.5°，不得退山、過山。

3.2?檢查方法

用半圓儀緊靠支架沿平行于巷道中心線的一個側面進行量測?。

迎山角=斜巷設計角度-（90°-半圓儀讀數）。

4.迎山角與長度的轉換

（1）如圖2?所示，已知巷道（煤層）傾角?a（a角為設計給出或現場測定），計算出支柱的迎山角β，可求出γ角（等于a一β?）。解直角三角形，可得?h=?Lsinγ，這里我們取?L?=?lm。這樣，已知?a角，即可求出支架正確迎山時的h值，從而實現了傾角?a與長度h?的轉換。架設支架時，直接測量?h?值，即可達到正確架設支架迎山角的目的。

圖二??應山角長度轉換示意圖

角度與長度的轉換計算如表?I（L取?lm?，表中未列出的可自行計算）。

a（°）

β（°）（°）

γ（°）

h（mm）

退山臨界值（h1）

迎山臨界值（h2）

4

1

3

52

52

20

5

1

4

70

70

38

6

1

5

87

87

55

7

2

6

87

105

72

8

2

7

105

122

90

9

2

8

122

139

107

10

2

9

139

156

124

11

2

10

156

174

142

12

2

10.5

174

191

159

13

2.5

11.5

182

208

176

14

2.5

12.5

199

225

193

15

2.5

13.5

216

242

210

16

2.5

14.5

233

259

228

表1???支架迎山角長度轉換表

（2）用“?一尺一線”法架設支架

通過迎山角的長度轉換后，實現支架正確支設迎山的步驟為：

①在支架上方某點掛1m長垂線，使垂線落在支架下坡方向。如果垂線落在支柱上坡方向，此時支柱迎山特別大。

②根據巷道（煤層）設計坡度或自然坡度（工區提供或現場測定），?確定?γ值?，從而確定?h值。

③用直角尺測量?h值，上下調整支柱使之與標準值相符。

以?15°傾角的架棚巷道為例，當?h值為?216mm?時，支柱迎山角為?2.5°，迎山正確?;當h?>?h1（242mm?）時，支柱迎山角小于1°，?支柱退山;當?h?

柱迎山過大;h?值界于210?～242mm?之間時，迎山角布設正確。

通過以上方法即可實現“?一尺一線（直角尺和垂線）”簡單確定迎山角。

（3）“?一尺一線”?法的優點

①便于操作。通過迎山角的長度轉換?，施工人員可以直接通過測量?h?值達到正確支設支柱迎山角的目的。操作方便，簡明易懂?、?易用。

②便于記憶。對施工人員和管理人員來講，可現場計算?h?值，其簡易方法是h?=?γ×17，?（γ=?a?一β）記憶方法為：Sin1°?=?0?.01745，每度可取?17m?m?。γ?取值也很好記憶，?方法是6°以下取?1°，7?°～12°取?2°，大于?12°取?2.5°。以巷道（煤層）傾角?10°為例?，γ值取?8°，8×17=?136mm?，和標準值?139mm?相差?3mm?，能夠滿足檢查要求。

③便于檢查驗收。在現場檢查支柱迎山角時，可用手中的米尺及就地取材的垂線檢測。

參考文獻：

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[2]候朝窘，郭勵生.煤礦錨桿支護[M].徐州：中國礦業大學出版社，1999.

[2]萬壽梁.礦井設計施工及標準規范使用手冊[M].北京：當代中國音像出版社，2003

作者簡介：

喬志輝，男，畢業于河南理工大學采礦工程專業，現在河南能源義煤公司孟津煤礦擔任掘二隊技術員。