斜巷架棚巷道迎山角的确定与运用
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摘要：根据支架受力情况分析从而推导出迎山角的计算公式，然后把迎山角转化为长度，从而提高了迎山角在架棚施工中的可操作性。
关键词：巷道倾角;支架迎山角;应山有力;长度转换
前言
在倾斜巷道架棚掘进过程中，常常会遇到架棚迎山角的问题，对于迎山角的确定不同人有不同的认识，本文通过对迎山角的具体分析，在施工过程中用长度代替迎山角。
1.迎山角的定义及作用
在平巷里，顶板压力的方向是重力方向，是垂直于巷道顶板的。在倾斜巷道内却不同，顶板压力虽然是重力方向，但顶板压力（P）可以分解为两个方向的力，一个是垂直于顶板的垂直压力（N），另一个平行于顶板的倾斜压力。
斜巷的支架既要承受垂直压力，又要承受下推力。因此斜巷的支架就不能按垂直于巷道顶底板的方向去架设，而必须向上迎一个角度，我们把棚腿中心线与顶底板垂线之间的夹角，叫做迎山角。支架迎山角是为了克服下推力，防止支架向下倾倒的措施之一。
如下图：巷道在煤层中掘进，巷道倾角为α，支架与煤层顶底板法线的夹角为β，β即为迎山角。
图一 应山角示意图
2.迎山角的计算方法
怎样确定迎山角，理论认为在 6°―8°的斜巷中支护时，支架垂直顶底板向上挺一度。在作业规程中规定迎山角为倾角的1/8-1/6，即β=（1/6～1/8）α，例如巷道的倾角为30°，则迎山角为4°～5°，迎山角过大、过小都会降低支架的支撑能力。迎山角过大叫过山，迎山角给反了叫退山，都是不允许的。
当巷道倾角大于45°或者巷道倾角超过底板岩石的滑动角时，底板岩石可能下滑，则巷道底板也要进行支护。大家都知道，井下巷道及工作面顶板都有正压力和下滑力，特别是倾斜巷道的正压力和下滑力较为突出，故在架棚时支架垂直于顶底板柱头必须向上挺，如果工作面顶板的压力下滑难免把工作面所有的支架全部扑倒发生顶板事故，其实如果超过迎山角度的称之为过山，支架垂直于顶底板向下偏的称之为退山。
3.迎山角的质量要求及检查方法
3.1 质量要求
合格品：不超过设计值±1°，不得退山、过山。
优良品：不超过设计值±0.5°，不得退山、过山。
3.2 检查方法
用半圆仪紧靠支架沿平行于巷道中心线的一个侧面进行量测 。
迎山角=斜巷设计角度-（90°-半圆仪读数）。
4.迎山角与长度的转换
（1）如图2 所示，已知巷道（煤层）倾角 a（a角为设计给出或现场测定），计算出支柱的迎山角β，可求出γ角（等于a一β ）。解直角三角形，可得 h= Lsinγ，这里我们取 L = lm。这样，已知 a角，即可求出支架正确迎山时的h值，从而实现了倾角 a与长度h 的转换。架设支架时，直接测量 h 值，即可达到正确架设支架迎山角的目的。
图二 应山角长度转换示意图
角度与长度的转换计算如表 I（L取 lm ，表中未列出的可自行计算）。
a（°）
β（°）（°）
γ（°）
h（mm）
退山临界值（h1）
迎山临界值（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 支架迎山角长度转换表
（2）用“ 一尺一线”法架设支架
通过迎山角的长度转换后，实现支架正确支设迎山的步骤为：
①在支架上方某点挂1m长垂线，使垂线落在支架下坡方向。如果垂线落在支柱上坡方向，此时支柱迎山特别大。
②根据巷道（煤层）设计坡度或自然坡度（工区提供或现场测定）， 确定 γ值 ，从而确定 h值。
③用直角尺测量 h值，上下调整支柱使之与标准值相符。
以 15°倾角的架棚巷道为例，当 h值为 216mm 时，支柱迎山角为 2.5°，迎山正确 ;当h > h1（242mm ）时，支柱迎山角小于1°， 支柱退山;当 h < h2（210mm ）时。支柱迎山角大于 2°51 ′，支
柱迎山过大;h 值界于210 ～242mm 之间时，迎山角布设正确。
通过以上方法即可实现“ 一尺一线（直角尺和垂线）”简单确定迎山角。
（3）“ 一尺一线” 法的优点
①便于操作。通过迎山角的长度转换 ，施工人员可以直接通过测量 h 值达到正确支设支柱迎山角的目的。操作方便，简明易懂 、 易用。
②便于记忆。对施工人员和管理人员来讲，可现场计算 h 值，其简易方法是h = γ×17， （γ= a 一β）记忆方法为：Sin1° = 0 .01745，每度可取 17m m 。γ 取值也很好记忆， 方法是6°以下取 1°，7 °～12°取 2°，大于 12°取 2.5°。以巷道（煤层）倾角 10°为例 ，γ值取 8°，8×17= 136mm ，和标准值 139mm 相差 3mm ，能够满足检查要求。
③便于检查验收。在现场检查支柱迎山角时，可用手中的米尺及就地取材的垂线检测。
参考文献：
[1]东兆星，吴士良.井巷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.
[2]候朝窘，郭励生.煤矿锚杆支护[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.
[2]万寿梁.矿井设计施工及标准规范使用手册[M].北京：当代中国音像出版社，2003
作者简介：
乔志辉，男，毕业于河南理工大学采矿工程专业，现在河南能源义煤公司孟津煤矿担任掘二队技术员。