架棚巷道支护结构的分析与探讨.pdf

文章编号1671 - 3974200403 - 0064 - 02 架棚巷道支护结构的分析与探讨 朱占虎 开滦钱家营矿业分公司,河北 唐山 063301 摘 要通过架棚巷道支护结构分析,架棚巷道破坏原因多是由于巷道的侧压力和底鼓引起, 造成棚子相对下沉,使巷道变形、 断面变小,采取在巷道两墙打锚杆和棚脚穿钢筋混凝土鞋后 巷道围岩对侧压力减小了,支架支承能力增强,提高了巷道的稳定性。 关键词架棚;支护;结构;分析 中图分类号TD353 文献标识码A The Analysis and Inquiry to the Support Structure of Tunnel with Shed ZHU Zhan - hu Abstract The analysis to the support structure of tunnel with shed shows that the main reasons that tun2 nel is damaged are lateral pressure and the bottom rousing which lead to subsidence of shed. The result is that the tunnel is out of shape and the section becomes small. After pilingfrom the two sides of tunnel and setting reinforced concrete structure at the foot of shed , the lateral pressure is reduced and the sup2 porting force of trestle is increased. Then , the stability of tunnel is reinforced. Key words shed; support ; structure ; analysis 收稿日期2004 - 06 - 02 作者简介朱占虎1963 - ,男,大学,开滦钱家营矿业分公司开拓副总工程师,工程师。 前言 开滦钱家营矿业分公司在软岩支护中多采 用架棚支护,架棚支护巷道多年后巷道变形严 重,需投入大量的人力和物力来维修,给公司的 经营成本造成很大的压力。架棚巷道破坏原因 多是由于巷道的侧压力和底鼓引起,棚腿变形木 鞋变朽并且棚腿扎入底板以下,使巷道断面变 小,不能满足使用要求。通过对各种形状棚子进 行比较,选择合理的棚子并且在巷道两墙打锚杆 和棚脚穿钢筋混凝土鞋来承受巷道的侧压力取 得了比较好的效果。 1、 架棚支护的发展史 煤矿架棚支护最先使用木棚子,木材多使用 杉木、 松木、 落叶松、 桦木等,由于木棚易腐烂变 质服务年限短而被淘汰。随后采用铁道作的梯 形棚子,梯形棚子承载能力小,尤其对侧压较大 的巷道效果不好,应用不广。1972年开滦矿务局 研制使用18U拱型金属支架,30多年来先后设计 使用18U、25U、29U、36U型钢各种断面的支架,由 于其承载能力大而被广泛利用。1993年开滦矿 务局研制出一种适用煤与半煤巷道的平型拱金 属支架,具有破顶量少,断面利用高而被掘进回 采广泛利用。目前煤矿普遍采用拱型金属支架 和平型拱金属支架两种支架。 2、 支架的形式与特点 目前开滦钱家营矿业分公司金属支架有拱 型金属支架、 平型拱金属支架两种形式。 1三心拱金属支架承载能力大,特别是在 顶压大时效果较好,适用于围岩压力较大,顶底 板相对移近率在10 - 35 之间。 2半圆拱金属支架承载能力大,适用于围 岩压力较大,特别是在压力较均匀下转71页 46 第3期总12期河北能源职业技术学院学报No.3SumNo.12 2004年9月Journal of Hebei Energy Institute of Vocation and TechnologySep.2004 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 4、 试压。以系统工作压力的1. 5倍,但不小 于0. 6Mpa的压力试压,灌满水后,用手压泵缓慢 加压,升压时间不小于10min ,升至规定的试验压 力后停止加压。稳压1h ,观察各接口部位应无渗 漏现象,稳压1h后再补至规定的试验压力值。 15min内压力降不超过0. 05Mpa为合格,水压试 验合格后,再进行持压试验,将系统再次升至试 验压力值,持续1h ,压力不降至0. 6Mpa ,且无渗漏 现象为合格。 5、 试压合格后,再立即回填混凝土,采用人 工夯实,不允许用振动器,此时管道保持有不低 于0. 4Mpa的压力,回填混凝土时,不允许踩压已 铺好的环路,填充混凝土中加入5 的防裂添加 剂,为防止地板在供暖后产生各方向的膨胀时地 面出现隆起和龟裂,要将地面分割成若干区块, 并以膨胀剂隔开,管道伸缩缝处加伸缩节。 6、 施工过程中不允许重压已铺好的塑料管,系 统正式通水前,先将管网进行冲洗,打压后再与供 暖分水器接通,以防赃物进入地板供暖系统。 7、 初次运行系统时,首先通入25～30℃ 供暖 水,运行一周后,每周供水温度提高5～10℃,直 至供水温度为60～65℃。 四、 前景 地板辐射采暖,虽然初投资较高,但是它具 有其他采暖方式不可比拟的优越性,随着经济的 发展,以及环保卫生方面的要求必将和分户计量 一样成为采暖系统的主流。 上接64页或有一定侧压时,顶底板相对移近率 在10 - 35 之间。 3平型拱金属支架具有破顶量少,断面利 用率高,受力较均匀,有利于上下出口端头支护 等特点。其缺点是当支架达到破坏荷载时总可 缩量较小,直线梁是薄弱部位,在点荷载受力情 况下,易产生挠曲变形。适用于煤层倾角较缓、 顶板中等稳定、 受采动影响不大的薄及中厚煤层 的采区巷道。由于适用条件所限,不能全面代替 拱型支架。 以10. 4m2棚子为例,拱型支架使用荷载 30. 4t ,破坏荷载43. 6t ;平型拱支架使用荷载 31. 0t ,破坏荷载40. 3t。 3、 拱型金属支架的使用现状及存在问题 开滦钱家营矿业分公司在软岩巷道多采用 拱型金属支架支护,拱型金属支架对承受顶压效 果较好,在侧压力较大时效果较差,造成巷道侧 压大劈帮、 底鼓。底软时采用木材作穿鞋。通过 对以往变形巷道观察发现,采用木鞋穿鞋,多年 后木鞋腐烂变质,不能再起到棚腿加大支承面作 用,而采用铁板穿鞋,多年后铁板容易被腐蚀也 同样起不到加大支承面作用。巷道来压后,棚腿 不能起到很好的支撑作用,造成棚腿变形并且棚 腿相对下沉,导致巷道变形、 断面减小不能满足 使用要求,最后再套修,使巷道成本加大,造成人 材物的浪费,同时不利于安全生产。 4、 改进措施及办法 针对拱型金属支架对侧压力较大时效果较 差的现状,采用在巷道两墙打锚杆来抵御巷道围 岩的侧压力。锚杆采用1. 8m长金属管缝锚杆或 Φ22.51800mm树脂锚杆,锚杆从棚空中打,间 排距1. 0m ,从底板0. 6m打起。为了避免棚子相 对下沉,巷道底软时采用钢筋混凝土板穿鞋,钢 筋混凝土板要求高强度,增加了棚子的支撑强 度。通过观察采用两墙打锚杆和巷道底软时用 钢筋混凝土板穿鞋,保证了巷道的长期利用,避 免了巷道的二次套修。 5、 经济效益分析 通过采用棚空两墙打锚杆和巷道底软钢筋 混凝土板穿鞋能延长巷道的服务年限,减少了巷 道维修量,降低了巷道维修成本,也保证了安全, 取得了较好的效果。以10. 4m2棚子为例,棚距 500mm按1m计算,具体经济效益见表1 表1 不同巷道支护形式材料消耗比较 支护材料新支护单价元老支护单价元 支架2架12802架1280 卡缆8付3368付336 水泥背板80块40080块400 木背板70块18635块186 铁撑子10个13710个137 水泥鞋4块20 管缝锚杆16根256 费用合计26152339 经济效益计算 采用老支护形式还需二次套修,支护成本是 2倍即每米成本23392 4678元 , 减去新支护 成本为2063元,每年按套修500m计算,棚子按 60 可再利用,其它棚子按废钢处理,采用新支护 比采用老支护可节省成本36. 26万元,而且还节 省人力费用。可见采用新支护比采用老支护经 济效益显著。 17 王玉珍地板辐射采暖在工程中的应用 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.