礦用工字鋼卡箍在對棚支護巷道中的應用

劉新江

（太原東山煤礦集團有限公司 王封煤礦，太原 030050）

礦用工字鋼卡箍在對棚支護巷道中的應用

劉新江

（太原東山煤礦集團有限公司 王封煤礦，太原 030050）

摘要：根據王封煤礦的地質構造、圍巖特征和煤層賦存等特點，通過理論分析、現場礦壓觀測、分析實際應用中的效果，指出整體對棚變形破壞的主要原因是對棚棚架中單一棚架發生變形，提出采用礦用工字鋼卡箍在梯形對棚支護道中的方法，豐富了梯形對棚支護巷道支護方案和技術參數，填充了該區域的空白。

關鍵詞：礦用工字鋼卡箍；巷道支護；梯形對棚

為提高煤炭資源利用率，近年來，煤礦企業對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。梯形工字鋼棚架支護在實際應用過程中，如遇到頂幫壓力較大，則會出現不同程度的棚架扭曲變形、錯位、踢腿現象，尤其在梯形對棚支護巷道中，對棚棚架不能有效連鎖固定形成統一的支護整體。當受壓時，對棚會出現不同程度的錯位，一旦對棚中任意一架棚出現變形、扭曲，對棚將失去原有的整體支護強度。根據王封煤礦地質構造、圍巖特征和煤層賦存等特點，通過理論分析、現場礦壓觀測和分析實際應用中取得的效果，確定了礦用工字鋼卡箍在梯形對棚支護道中的重要作用，豐富了梯形對棚支護巷道支護方案和技術參數，填充了該區域的空白。

1　礦用工字鋼對棚的應用

王封煤礦位于西山煤田杜兒坪-西銘勘探區北部，井田位于呂梁山脈的東翼、汾河南岸，屬中低山區。其地勢南高北低，最高點位于井田南部邊界附近的山梁，標高1 416.46 m，最低點位于井田東部溝內，標高1 149.0 m，最大相對高差267.46 m。井田內的8號煤層，采用刀柱法開采，資源已經枯竭；現開采9號煤層，9號煤層頂板為8號煤層底板，主要是平均厚度為0.75 m的節理發育的脆性頁巖。由于9號煤層的特殊地質情況，采區準備巷道及回采巷道均采用礦用工字鋼棚架支護，且均為對棚支護。其中準備巷道采用混凝土背板+礦用工字鋼對棚支護，回采巷道采用錨網+礦用工字鋼對棚支護。采用工字鋼對棚支護巷道，支護強度高，兩架棚架合并提高了棚架支護整體支護強度，同時提高了支護質量及支護安全性。對棚支護以兩架棚架為一個單位（整體），見圖1。

圖1　梯形對棚支護布置平面圖

礦用工字鋼對棚支護雖然以兩架棚為一個整體，提高了支護強度，但在實際應用過程中，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生的塑性變形可導致這兩架棚架整體失效，從而失去原有整體支護作用；又或者一對棚架中任意一架棚架首先發生塑性變形，該對棚架也將失去整體支護作用，從而導致另一棚架受力增加，間接導致對棚失去整體支護作用，從而使對棚整體變形破壞，導致支護強度下降或缺失。針對上述情況，如何使對棚棚架中兩個單一棚架更好地結合在一起，使其在受到各種壓力的時也能保持一個整體，故論述的核心是在提升整體支護的同時，避免棚架變形破壞。

2　卡箍在對棚支護中的應用

王封煤礦9號煤層受上部8號煤層采空區影響，同時層間距較小，且頂板脆性，實際掘進過程的頂、幫壓力顯現，導致頂板破碎，所以巷道支護強度要求較高。采用礦用工字鋼梯形棚架對棚支護后，在頂、幫壓力較大區域不同程度出現棚架扭曲、變形、踢腿以及對棚中單棚錯位等現象，給實際生產帶來諸多隱患，增加了巷道維護工程量及維護費用。經過長期現場實際勘察以及通過礦壓觀察儀收集數據分析，發現整體對棚變形破壞的主要原因是對棚棚架中單一棚架發生變形。因此，針對此種情況，結合實際，提出了采用專用礦用工字鋼卡箍將對棚的兩個棚架更好地結合成支撐整體，保持對棚棚架受力一致，提高整體棚架支護強度，防止棚架變形，提高巷道支護強度，減少維護工作量。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單，易于回收。保證了對棚棚架的完整性，減少了棚架變形破壞情況。王封煤礦在實際使用過程中在每架對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，從而形成支護的整體結構，達到增加支護強度的目的。礦用工字鋼卡箍在梯形對棚支護巷道安裝情況見圖4。

圖4卡箍安裝位置斷面圖

3　使用卡箍的優點

1）制作工藝簡單，使用方便。2）制作成本低，可回收重復利用。3）使礦用工字鋼棚架緊密結合，形成統一支撐整體。4）防止了因對棚棚架中單一棚架變形而造成的整體變形破壞。5）有效防止了對棚棚架棚腿錯位、變形、踢腿等現象。6）提高了整體支護強度，減少對棚棚架變形破壞情況，減少巷道維護工程量。7）使用范圍廣泛，在礦用工字鋼對棚支護巷道中均可使用。

4　結束語

綜上所述，礦用工字鋼卡箍在對棚棚架支護巷道中在提高支護強度、固定棚架、防止棚架變形破壞等方面有一定的優越性，尤其大大降低了巷道維護的費用，降低了成本。礦用工字鋼卡箍在王封煤礦應用中已取得了一定成效，在以后實際生產中還需不斷總結，進一步優化。

（編輯：李森森）

中圖分類號：TD353

文獻標識碼：A

文章編號：1672-5050（2016）03-040-03

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

收稿日期：2015-04-10

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

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