桁架-混凝土复合支护在煤矿深井软岩-大断面巷道中应用

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1、桁架混凝土复合支护在煤矿深井软岩大断面巷道中应用　　摘要：本项目研究成果属采矿工程学科领域，其特点对煤矿巷道支护的关键控制技术进行了全面研究，形成了一套新的支护方法，并在铁能集团长城窝堡矿井复杂多样的井下条件进行了应用研究和推广应用。关键字：支护工艺大断面巷道桁架注混凝土中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1概况铁法煤业(集团)有限责任公司长城窝堡矿井位于辽宁省康平县张强镇与内蒙古通辽市科尔沁左翼后旗散都乡的交界处。井田中部东距大平矿铁路28.4km，距康平县约25km行政隶属沈阳市康平县张强镇和内蒙古通辽市科尔沁左翼后旗散都乡。

2、该井田走向长6.5km，倾斜宽5.7km，面积37.0km2。矿井地质资源/储量为17071.3万。8该矿井赋存煤层较深，距离地表1000多米，井下压力较大，层理紊乱，岩石较为松软，等级系数f﹤3，较为松软，先期掘进的副井井底车场巷道副井井底车场重车线和空车线设计均采用的是锚杆、锚索、钢筋网联合支护，车场巷道掘进宽度6.6m，掘进高度5.2m，采用MSGLD-335/20型螺纹钢锚杆，长度为2.4m，锚杆间排距是800×800mm。底脚锚索采用Φ28.6×5300mm钢绞线，锚索间排距是1600×1600mm。经过一段时间的观察，部分巷道受地压

3、影响，已挤压扭曲变形，破坏十分严重，不同程度的出现混凝土喷体凸鼓、脱落；锚杆托盘反卷及底板底鼓等现象，并且两帮发生位移，如图1-2所示，必须及时进行巷道维护、再次进行支护，以保证巷道在服务年限内的使用。图1混凝土喷体凸鼓、脱落图2锚杆托盘反卷、底板底鼓2再次支护方案的确定根据现场实际和在各矿使用支护情况研究，考虑到两种施工方案，一是采用架设5.6mU型圆棚壁后浇注混凝土支护，二是进行架设桁架、浇注混凝土支护。2.1第一种支护方案架设圆棚壁后浇注混凝土支护，这种支护效果较好，但存在一个缺点，就是由于是架设5.6mU型圆棚后，巷道断面积可以满足通风

4、的需要，但巷道的底宽才4.2m，如图3所示，这个尺寸用于车场巷道，不能满足巷道行人和运输宽度的要求，故考虑第二种支护方案。图3第一方案圆棚壁后浇注混凝土支护断面图82.2第二种支护方案桁架、注混凝土支护这种支护工艺，在铁能集团各矿都没有采用过，它的设计理念来自于沈阳煤矿设计院，对于铁煤集团来说，是一种新的支护工艺，如图4所示。2.2.1材料选型金属桁架采用12#矿用工字钢制作，设置底拱。桁架共分8节，桁架梁与腿间采用夹板连接件连接。腿与底拱采用法兰盘对接，均用Φ20mm螺丝固定。桁架分两种型号，区别在于拉杆连接件位置的不同，拉杆用∟90角钢制作

5、，拉杆连接件由σ16mm钢板制作，规格80mm×100mm，用Φ20mm螺丝固定。如图5所示。图4第二方案桁架支护断面图图5桁架图3桁架、混凝土支护的施工方法及安全事项3.1桁架架设3.1.1首架桁架架设方法：先将底梁摆好，上好卡板，调整水平，找好扭距，底梁下部使用双层料石（200mm×200mm×400mm）垫实，安装桁架之前先打固定锚杆，安装一节顶梁绑牢一节，确定安全后再安装下一节。3.1.2首架桁架安装完毕后，进行下一架桁架安装。83.1.3桁架间底部采用直杆连接，墙部和拱部采用三角连接，做到整体成线。3.1.4在施工过程中，要求夹板螺丝

6、和拉条螺丝都要达到预紧力，确保桁架整体稳固性。3.1.5必须严格按中心、腰线架设桁架，桁架必须达到设计要求，做到垂直巷道顶、底板以及巷道中心，不得出现前倾后仰。3.2浇注混凝土3.2.1施工工序浇注混凝土顺序为先铺底部模板→浇注底部混凝土→拆底部模板→回填矸石→组立碹胎、模板→浇注墙部→顶部混凝土→拆碹胎、模板。3.2.2组立碹胎碹胎用22#b槽钢加工制成，模板为10#槽钢,碹胎间距为1.0m，碹胎之间使用拉钩固定。碹胎底部采用80mm×120mm×1400mm的方木垫牢，其支撑点必须用木楔子紧固。3.2.3浇注混凝土前，先将碹头部位凿毛并将杂

7、物清理干净，然后组立碹胎之后，方可上模板浇注混凝土，浇注混凝土以6m为一个段长，减少浇注缝隙。3.2.4在浇筑完48h后拆模板，并对混凝土表面进行处理，按要求找平，表面抹光。3.3质量标准及技术要求83.3.1桁架1.支架及其构件、配件的材质、规格，螺丝紧固，要达到设计要求；2.桁架架设后中心到一侧允许偏差0～+50㎜；3.腰线至顶梁底面、底梁上面距离偏差-30～+50mm；4.桁架梁水平度允许偏差≤40mm；5.桁架梁扭矩≤50mm；6.桁架间距偏差±50mm；7.立柱斜度≤1°（1m垂线偏差≤17mm）；8.棚梁接口离合错位0mm。3.3.

8、2组合模板1.基础深度偏差-30～+100mm；2.轴线位移偏差≤5mm；3.垂直度≤1mm；4.相邻模板表面高差≤5mm；5.模板表面平整度≤5mm