邵宏川 邵 荻 尹亮亮

（鄭州宏源鄭宏煤業(yè)有限公司，河南 新密 452370）

在煤巷掘進(jìn)施工過(guò)程中，交岔點(diǎn)的支護(hù)工藝選擇及使用過(guò)程中的維護(hù)與管理，影響著礦井采掘接續(xù)。煤巷交岔點(diǎn)地段處于巷道支承壓力疊加區(qū)，頂板懸漏面積大，支護(hù)斷面相應(yīng)增大，造成開口處支架穩(wěn)定性降低，往往是頂板事故的多發(fā)地點(diǎn)，交岔點(diǎn)支護(hù)工藝的選擇至關(guān)重要。現(xiàn)有煤巷交岔點(diǎn)支護(hù)工藝主要有U型鋼連鎖加固直接開門支護(hù)工藝、工字鋼替棚暗抬門支護(hù)工藝和U型鋼異型梁暗抬門支護(hù)工藝三種，本文對(duì)煤巷交岔點(diǎn)三種支護(hù)工藝進(jìn)行了深入細(xì)致的研究與分析。

1 工程概況

鄭宏恒泰（新密）煤業(yè)有限公司位于新密市劉寨鎮(zhèn)西馬莊村，核定生產(chǎn)能力60萬(wàn)t/a。所采煤層為二疊系二1煤層，煤層厚度0.3～16.26m，平均6.28m，為薄～特厚煤層。煤層走向60°，傾向150°，傾角12°～22°，平均14°。煤層強(qiáng)度f(wàn)=0.2～0.3。直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚0～7.35m，平均1.9m，基本頂為中粒砂巖，厚1.03～28.52m，平均14.82m；直接底為砂質(zhì)泥巖，厚0.6～7.42m，屬于典型的“三軟”[1]煤層。

2 開門口支護(hù)方式對(duì)比分析

2.1 U型鋼連鎖加固直接開門支護(hù)工藝

U型鋼連鎖加固直接開門支護(hù)工藝如圖1所示。煤巷掘進(jìn)過(guò)程中需要變向開門施工時(shí)，可直接對(duì)開門位置的U型鋼棚用3道U型鋼連鎖加固，加固時(shí)開口幫1道連鎖，頂部1道連鎖，對(duì)幫1道連鎖，連鎖方式如圖2所示。連鎖加固長(zhǎng)度不低于5m，然后即可直接開門施工。

但為了滿足鋪設(shè)軌道、巷道通風(fēng)的要求，應(yīng)當(dāng)摘除開門幫1根或多根U型鋼腿，增加了支架的下沉量，造成巷道圍巖失穩(wěn)，支架變形，直接影響通風(fēng)、運(yùn)料和行人的安全。

此方法施工工序比較容易掌握，但是由于開門幫U型鋼腿已摘除，無(wú)法打抬棚加固支架，應(yīng)力全部集中到相鄰支架，導(dǎo)致開門側(cè)支架受壓變形較快，降低了支架整體穩(wěn)定性，縮短了巷道維護(hù)周期，且現(xiàn)場(chǎng)維修困難，無(wú)法滿足安全生產(chǎn)及標(biāo)準(zhǔn)化的要求。

2.2 工字鋼替棚暗抬門支護(hù)工藝

工字鋼替棚暗抬門[2]支護(hù)工藝如圖3所示。煤巷掘進(jìn)支護(hù)形式常用29kg/mU型鋼支護(hù)，巷道交岔點(diǎn)抬門需要改變支護(hù)形式時(shí)，設(shè)計(jì)變更為用12#工字鋼棚進(jìn)行替棚支護(hù)，在靠近分支巷道一側(cè)架設(shè)三根（密集）工字鋼抬門棚，另一側(cè)巷道架設(shè)工字鋼戧棚，并用三道工字鋼連鎖加固（如圖4所示），摘除分支巷道另一側(cè)的柱腿。支架在交岔點(diǎn)支巷道兩側(cè)摘除柱腿后，交岔點(diǎn)支架結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，圍巖在雙向應(yīng)力的作用下，改變了原有的應(yīng)力狀態(tài)，使巷道一側(cè)壓力明顯增大，另一側(cè)壓力減小，造成巷道支架沿軸線位移，抬門棚梁與支柱錯(cuò)位變形，巷道損壞報(bào)廢。

圖1 U型鋼連鎖加固直接開門支護(hù)工藝示意圖

圖2 U型鋼連鎖加固示意圖

圖3 工字鋼替棚暗抬門支護(hù)示意

圖4 工字鋼連鎖加固示意

交岔點(diǎn)巷道在生產(chǎn)使用中出現(xiàn)以下問(wèn)題：（1）交岔點(diǎn)工字鋼替棚支架穩(wěn)定性降低，工字鋼梁與支柱容易受壓彎曲變形，抬門棚梁翻轉(zhuǎn)、梁柱錯(cuò)位，使用服務(wù)年限縮短，維修量增大；（2）交岔點(diǎn)的有效斷面因受抬門梁和戧棚柱腿的影響，巷道斷面減小1～3m2，直接影響軌道運(yùn)輸、通風(fēng)行人、管線敷設(shè)等，有效空間達(dá)不到安全生產(chǎn)與標(biāo)準(zhǔn)化的要求。

2.3 U型鋼異形梁暗抬門支護(hù)工藝

U型鋼異形梁[3]暗抬門支護(hù)工藝如圖5所示。

圖5 U型鋼異形梁暗抬門支護(hù)示意

例如：原主巷道支護(hù)形式為29kg/mU型鋼支護(hù)巷道，掘進(jìn)施工至交岔點(diǎn)設(shè)計(jì)位置時(shí)，改變支護(hù)形式為異型梁配合29kg/mU型鋼腿（非開口幫）進(jìn)行下扎放檔。異型梁與29kg/mU型鋼腿用三套卡纜進(jìn)行連鎖加固，開口側(cè)用工字鋼棚打抬棚（或打點(diǎn)柱），工字鋼腿必須有一定迎山角，保持支架迎山有力，使下扎放檔支架整體受力均勻，避免支架受巷幫側(cè)壓影響。棚距應(yīng)當(dāng)按照抬門梁長(zhǎng)度調(diào)整均勻，架設(shè)后的U型鋼異型梁支架總寬度不允許超過(guò)抬門梁的總寬度。每架設(shè)一架U型鋼異型梁支架，必須隨即打點(diǎn)柱臨時(shí)加固。U型鋼異型梁支架支護(hù)結(jié)束后，去掉臨時(shí)點(diǎn)柱，然后用“將軍柱”配合“垛子梁”進(jìn)行抬門支護(hù)，頂空處鑲實(shí)背牢，“將軍柱”內(nèi)必須填滿沙子，提高其支護(hù)強(qiáng)度。

抬門時(shí)將軍柱支護(hù)在靠梁齒的外側(cè)，為保證梁齒與異型梁之間的架設(shè)質(zhì)量，在加工支架時(shí)必須保證焊接質(zhì)量，防止脫焊造成異型梁在巷道應(yīng)力的作用下發(fā)生移位變形。架設(shè)將軍柱要緊貼煤壁架設(shè)，提高支架的穩(wěn)定性和抗側(cè)壓能力，同時(shí)也增加了巷道的使用空間。為進(jìn)一步提高支架的支護(hù)質(zhì)量，新架設(shè)的U型鋼異型梁支架與主巷道支架進(jìn)行連鎖加固，形成整體支護(hù)狀態(tài)，增加了抵抗側(cè)向壓力的能力和支架結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，連鎖方式如圖2所示。如果交岔點(diǎn)巷道壓力特別大，圍巖特別破碎，還可以采取噴漿+注漿[4]的措施進(jìn)行進(jìn)一步加固，提高巷道的支護(hù)強(qiáng)度和抗壓能力。

從圖5中可以看出，原來(lái)29kg/m的U型鋼在交岔點(diǎn)處，使用U型鋼異型梁暗抬門支護(hù)后，支柱的位置沒(méi)有發(fā)生變化，而分支巷道兩側(cè)的梁與柱的支架由原來(lái)的弧形變成了矩形，凈斷面和使用空間明顯增大，完全可以滿足軌道運(yùn)輸、通風(fēng)行人與管線敷設(shè)的要求，為礦井安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)打下了良好基礎(chǔ)。

3 應(yīng)用效果

鄭宏恒泰（新密）煤業(yè)井下12采區(qū)、13采區(qū)煤巷交岔點(diǎn)使用U型鋼異型梁暗抬門支護(hù)工藝，并進(jìn)行頂?shù)装逡平康V壓觀測(cè)，與工字鋼替棚暗抬門支護(hù)工藝和U型鋼連鎖加固直接開門支護(hù)工藝對(duì)比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）簡(jiǎn)化操作流程，節(jié)省人工成本，增加支架的整體穩(wěn)固性，提高支護(hù)質(zhì)量與強(qiáng)度，改善巷道的使用條件，降低材料消耗等。

（2）提高交岔點(diǎn)開口處巷道的抗壓強(qiáng)度，延長(zhǎng)交岔點(diǎn)支架的使用服務(wù)周期，交岔點(diǎn)整體支架的觀感得到了明顯提升，奠定了安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作。

（3）推廣使用29kg/mU型鋼異型梁暗抬門支護(hù)工藝，能夠擴(kuò)大巷道使用空間，確保礦井安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。