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巷道立交点下巷支护形式浅谈

随着矿井开采范围的逐步扩大，开拓、准备、回采巷道的布置日趋复杂，合理的巷道布置可以有效减少煤柱损失，其中，立交式巷道布置是减少煤柱损失与掘进工程量的常用方法。而立交点处上下两巷的支护质量直接关系到巷道使用期间的安全，进而影响全矿的连续稳定生产，所以，如何经济合理地加强立交点支护成为井巷工程施工中一项重要课题。
    1· 漳村煤矿巷道立交点基本情况
    漳村煤矿是一座1958 年建井、历经两次改扩建的老矿，随着矿井延伸拓展，巷道布置繁多，全矿开拓、准备巷道立交点近300 个，该矿开采的3 号煤层平均厚度为6． 5 m，回采工作面运输巷、采区胶带巷及主运胶带大巷均沿煤层底板布置，采区以上辅助运输巷、专用回风巷沿煤层顶板布置，工作面回采巷道、采区准备巷道布置期间经常出现相互立交现象，立交点处下巷的支护直接关系到巷道的使用，进一步影响全矿的通风、运输能力，故立交点处下巷的支护尤为关键。
    文章主要依据漳村煤矿多年来在立交点下巷支护方式方面的探索实践，对立交点下巷不同断面、支护形式的经济投入及适用范围进行探讨。
    2 ·立交点下巷断面及支护形式
    2． 1 梯形工钢棚支护
    工钢梁、腿均采用11 号工字钢，棚腿叉角80°，棚距0． 4 m，顶部铺设双层水泥背板，柱窝深度50 ～100 mm。棚梁、棚腿长度可根据巷道宽度、高度选取，一般棚腿长为2． 6 ～ 3． 4 m，棚梁长为2． 8 ～ 4 m，由于工钢跨度越大、抗弯强度越低，故工钢梁不宜过长，实际施工中一般不超过4 m。
    该种支护是煤矿立交点下巷最常见的支护形式，漳村煤矿工作面运输巷穿越采区材料大巷、采区胶带大巷穿越工作面运输绕道等均采用该种支护方式，立交点剖面如图1 所示。

    2． 2 矩形墙梁支护
    两帮采用料石墙，顶部为11 号工钢，墙体基础100 ～ 250 mm( 底板岩石厚为100 mm、底板煤厚为250 mm)，11 号工钢梁间距0． 4 m，梁上铺设双层水泥背板，梁头两侧分别深入墙体0． 2 m。墙体高度根据巷高确定，梁长根据巷宽确定，但一般不宜超过4． 4 m。料石墙壁后采用片石或坚硬矸石充填，并用砂浆灌实。
    该种支护在漳村煤矿二水平火药库进、回风通道穿越西下山材料巷，北翼回风道穿越副井材料大巷均有应用，立交点剖面如图2 所示。

    2． 3 拱形混凝土浇筑支护
    采用上部半圆、下部矩形的半圆拱形断面，拱半径及拱基高度均根据巷高、巷宽要求确定，顶帮均采用混凝土浇筑，混凝土配比为水泥∶ 砂∶ 石子=1∶ 2∶ 3，采用强度等级为32． 5 级的水泥，浇筑厚度300 ～ 350 mm。根据巷道受矿压影响情况，浇筑时还可采用废旧锚杆、钢带等绑扎做为配筋，以加强混凝土强度，立交点剖面如图3 所示。
    2． 4 拱形U29 可伸缩拱架支护
    采用U29 型钢半圆拱架支护，拱架半径及直腿长度根据巷道断面要求选取，柱窝深200 mm，拱架棚距500 mm。拱架均由4 节U29 型钢制作的拱节组装而成，拱腿与拱节、拱节与拱节之间搭接长度450 mm，并分别用三道卡缆固定。全断面铺设特制水泥背板或钢网背板。拱架壁后采用编织袋装煤充填密实，立交点剖面如图4 所示。

    3· 各种支护形式优缺点比较及适用条件
    3． 1 最大可利用断面
    因工钢具有跨度越大抗弯性越低的特性，工钢棚梁不宜过长，实际架棚施工中一般不超过4 m，故梯形工钢棚支护、矩形墙梁支护均以棚梁最长4 m计算;拱形断面中，由于煤厚限制，立交点下巷高度一般为3． 5 m 以下，考虑到合理的断面宽高比，宽度一般不大于4． 6 m，故拱形浇筑支护及U29 型拱架支护均以净宽4． 6 m、净高3． 3 m 计算。立交点下巷四种支护的净断面如下。
    ①梯形工钢棚支护:以梁长最长4 m、腿长3． 4 m计算，净断面为14． 1m2;②矩形墙梁支护:以梁长最长4 m 计算，两侧梁头各伸入墙体0． 2 m，有效长度3． 6 m，墙体高3． 4 m ( 不含基础深)，净断面为12． 24 m2;③拱形浇筑及U29 型拱架支护:以净宽4． 6 m、净高3． 3 m 计算，净断面10． 6 m2。综上所述，可利用断面最大的为梯形工钢棚支护，其次为矩形墙梁支护，拱形浇筑及U29 拱架支护断面利用率最低。
    3． 2 支护强度
    依据《煤矿支护手册》及《采矿工程设计手册》中关于巷道断面基本形状及其使用条件的描述:“矩形断面利用率高，多用于顶压、侧压均较小的巷道;梯形断面可减少顶压，能承受较大的侧压;半圆拱形多在顶压大、侧压小、无底鼓的条件下使用”，可知矩形断面的承压能力最差，半圆拱形对顶压承载能力最好，梯形断面对侧压承载力最好。且U29型钢及混凝土承载能力均大于11 号工钢，所以，四种立交点下巷支护中，拱形U29 型拱架与混凝土浇筑支护强度最高，矩形墙梁支护强度最低。
    3． 3 经济投入
    以立交点下巷支护范围为10 m 计算，四种支护主要材料消耗及其费用如表1 所示。

    由表1 可知，四种支护形式中，U29 拱架支护费用最高，拱形混凝土浇筑费用最低。
    综上，立交巷道下巷四种支护形式在断面、支护强度、经济投入上各有优劣，施工时应根据现场实际情况进行选取。
    4· 结语
    巷道立交点下巷支护形式的选取应根据现场实际情况，综合考虑巷道断面、支护强度与经济投入等因素。在使用年限较长，对巷道断面利用率要求较低的永久支护巷道内，采用拱形混凝土浇筑支护，可保证巷道的支护强度及服务年限;在安放设备较多、对断面尺寸要求较高的巷道内，则可选取断面利用率高的梯形工钢支护;在顶帮围岩稳定、无动压影响的巷道内，选取经济投入较小的矩形墙梁支护即可;而在强烈动压影响区域，可采用支护强度较高的U29 拱架支护。

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点击次数：更新时间：2016-8-15 14:56:16 【打印此页】【关闭】

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