浅谈煤矿巷道U型棚注浆与工字钢棚支护应用对比

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摘要：本文首先分别对煤矿巷道U型棚注浆支护技术与工字钢棚支护技术进行介绍，通过对U型棚支护技术与工字钢支护技术的对比，找到其使用的范围和优势。

关键词：煤矿巷道，U型棚 ，工字钢 ，支护技术

Abstract: this paper respectively to the coal mine roadway U tent grouting support technology and range tent supporting technology are introduced, through to the U tent support technology and range of supporting technology contrast, find the use of the scope and advantage.

Keywords: coal mine roadway, U tent, range, supporting technology

中图分类号： TD353文献标识码：A 文章编号：

0 引言

煤矿巷道支护技术是巷道安全的重要保证，现代煤矿的开采要求高效、经济、安全，因此对煤矿巷道支护技术的研究是十分重要，在保证安全的前提下找到适合实际工程的相对经济的支护方案对煤矿开采是必要的。

1 巷道U型棚注浆支护技术

U型钢拱形可缩性支架结构比较简单，承载能力较大，可缩性能较好，因而是U型钢可缩性支架中使用最广泛的一种，德国、波兰、前苏联使用数量均占到金属支架的90%以上。我国从1963年开始使用U型钢可缩性支架，当时主要发展拱形，以后发展了封闭形、梯形等多种型式，但仍以拱形为最多。

1.1 U型棚结构简介

U型棚一般由5部分组成：①顶梁 顶梁为圆弧拱形。根据巷道断面大小、支架受力和需要可缩量、要求运输条件等不同情况而有一节或多节之分。国内多用一节或两节。一节拱梁的曲率半径有一个或两个。②柱腿 柱腿有两种形式：一种是上部为圆弧形，下部为直线形；另一种为曲线形，它有一个或两个曲率半径。柱腿下部焊有长方形或正方形底座。③连接件 它是连接、卡紧型钢的装置，是保证拱形支架具有一定工作阻力和一定可缩量的关键部件。④架间拉杆 它将支架从纵向连接起来，以增强支架的整体性和纵向稳定性。⑤背衬材料 它是支架与围岩之间的填充、隔离材料。背衬的目的在于改善支架的受力状况和保持围岩的稳定性。背衬材料有各种背板、金属网和架后充填材料等。

1.2 U型钢棚施工步骤与施工要求

U型钢棚施工工艺流程：U型棚架设安装打注浆孔眼安装竹节管注浆封孔。

施工质量要求：（1）注浆前对原U型棚支护进全面喷浆，喷实喷严，防喷；（2）跑浆时注浆材料为水泥和玻璃水，玻璃水添加量为泥重量的3%，同时可采取提高注浆浓度，进行间歇注浆等处理；（3）注浆锚杆杆体靠近孔口端200mm段与空隙要用快硬水泥药卷封实，满足止浆要求；（4）注浆前，依次接好吸浆管、出浆管、压力表、检查管路是否畅通，吸入清水试运转；（5）在注浆过程中，施工人员必须不停搅拌水浆液，防止沉淀。发生漏浆时及时采用棉纱或速凝水泥封堵；（6）注浆过程中，要分段对完工的注浆段进行静水打压试验压力取5Mpa进行渗水检查，以保证注浆的质量。

2 巷道工字钢支护技术

2.1 工字钢支护简介

煤矿掘进巷道在地应力作用下，原有支护受压长出现变形，易出现折帮、掉顶现象，很容易发生冒顶，给施工和安全管理带来一定难度。只有提高支架的支撑能力或支护密度，用加强支护的手段去抑制或减少围岩移动，增强巷道抗变形能力以对付矿压的作用，一般情况下回采巷道多采用工字钢棚进行支护，如巷道矿压较大时，具体方法有1.增大型钢重量，支架承载能力：如采用12#矿用工字钢进行支护，2密度：将棚距缩短，采用对棚进行支护，3.充填支架帮、间：将支架帮、顶采用半圆木和矸石进行充填，将支架进行预紧力，防止出现矿山压力快速显现。

2.2工字钢支护注意事项

（1）采面推至工字钢硼棚支护时，先用单体柱配合绞接顶梁打两排超前支护抬住工字钢棚梁，超前支护为一梁一柱，支护时，单体柱必须打在工字钢梁的正下方。

（2）回切顶线处工字钢棚时，操作人员必须站在所拆棚子以外支护完整地点进行操作，严禁站在所拆棚的棚梁下方或老塘侧。

3 巷道U型钢棚注浆支护与工字钢支护的优缺点对比

3.1 巷道U型钢棚注浆支护的优缺点

优点：在采用适当支护措施和保持支架本身遭受严重破坏前提下，容忍围岩产生一定变形，以释放掉一些能量（也称应力释放）即棚梁与棚腿之间进行压缩，可在一定程度上利用围岩自承力，减轻支架受载，应用得当可实现无维修护巷，对生产极为有利。这种支护形式强度高，又可利用搭接处的摩擦承载，有一定的可缩性，允许巷道有一定的变形量，支护效果较好，在我矿深部采区中得到广泛的应用，特别在海域巷道的支护过程中，应用更多，U型钢的型号也由U25加大到U36。

缺点：支架结构的复杂，且这种支护的成本高，初期投入大，钢棚不易回收，复用率低；重量大，井下不易运输，工人劳动强度大。

3.2巷道工字钢棚支护优点与缺点

优点：巷道布置地点及掘进时间可不受限制，可以快速的成巷，以满足与工作面难以接替的现状；采用工字钢棚与喷浆支护的优点在于，施工工艺简单，有利于巷道顶板的及时维护；施工速度快，有利于提高掘进单进；工字钢棚易于回收，重复利用率高；综采面切眼用工字钢棚支护，有利于切眼的扩刷。这种支护的缺点一是强度低，不能在断层带顶板压力大的区域中使用；二是巷道成本较高，初期投入大。

缺点：巷道不能有效地抗压，尤其巷道顶部来压时巷道棚梁迅速弯曲，虽然加补托棚能够起到一定延缓作用，但只是杯水车薪，且巷道帮部侧压较大时，由于棚腿没有和棚梁进行紧密连接，棚腿极其容易向巷道中进行位移，即棚腿出现倒扎角现象，使巷道在顶板与帮部得多重情况下导致巷道断面变小，巷道变形严重，经常造成片帮、底鼓现象，有时需反复修复多次，不能满足使用，不仅增加了巷道维护费用，影响巷道使用，且增加了不安全因素。材料消耗方面要为此要消耗大量支护材料，使开采费用大幅度提高。

3 适用范围的对比

3.1 U型钢棚注浆支护的适用范围

在煤2底板砂岩中布置的准备巷道和回采巷道一般采用封闭U 棚注浆支护。采用这种支护型式效果较好，能满足巷道的使用要求，只是巷道成本高，施工速度慢。为此，我们在充分分析煤2底板特性的基础上，选择含水量少，服务年限短的巷道试验锚、喷支护，通过不断优化锚喷支护参数，取得成功。

3.2 工字钢棚支护的适用范围

工字钢棚与喷浆支护型式均在煤2分层中使用，一分层的回采巷道采用锚、喷支护或U型钢棚与喷浆支护，特别是靠近断层或煤柱区的一分层回采巷道，一直采用U型钢棚和喷浆支护，这种支护型式成本高，且回收复用率低。同时，随着采场的转移，煤2二分层巷道的开采比例减少，工字钢棚的用量很少，导致地面闲置大量的工字钢棚。为此，我们开始在服务年限较短的一分层巷道试验工字钢支护，另外，近年来煤1层位的开采也采用了工字钢棚和喷浆支护，通过不断优化支护参数和调整巷道层位，取得了成功。

4 结束语

近些年来的巷道支护实践证明，软岩巷道支护必须从实际情况出发，对巷道所处围岩进行工程地质分析，同时对巷道破坏形态进行矿压观测，因地制宜，不断优化支护形式，调整支护参数，提高巷道支护效果；随着矿井开采水平的开拓延伸，要充分认识软岩巷道变形特点和U型钢棚和工字型钢棚支护的优越性，大力发展联合支护型式，拓宽U型钢棚与工字型钢棚支护的应用范围；支护成本要善于算总帐，要把巷道整个服务期限内的掘进巷道的直接投入和返修所带来的间接损失综合进行比较，以选择安全可靠、经济合理的软岩巷道支护型式。

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