項(xiàng)目背景
地下開采礦井，受壓力影響，巷道多表現(xiàn)為圍巖運(yùn)動(dòng)，兩幫變形、巷道底鼓等，對(duì)礦井巷道維護(hù)帶來一定的困擾。日常巷道支護(hù)只注重巷道頂板、邊幫，未對(duì)底板進(jìn)行有效的支護(hù)，這樣的底板通常處于敞開不支護(hù)狀態(tài)，從而導(dǎo)致巷道底鼓量大于頂板下沉量。巷道底鼓給正常生產(chǎn)帶來一系列的安全影響，不僅會(huì)導(dǎo)致巷道斷面縮小，阻礙運(yùn)輸、行人、通風(fēng)，給巷道維護(hù)帶來一定困難，嚴(yán)重時(shí)能將巷道斷面全部跨落封閉、給復(fù)采及回風(fēng)的安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅。因此，充分掌握巷道底鼓的原因并采取有效措施，防治巷道底鼓具有一定的重要意義。
研究內(nèi)容
1.現(xiàn)狀分析礦井巷道現(xiàn)采用錨網(wǎng)索進(jìn)行支護(hù)，錨索支護(hù)無法達(dá)到支護(hù)強(qiáng)度時(shí)采用了設(shè)U形棚及噴碹聯(lián)合支護(hù)，經(jīng)過一段時(shí)間的觀察，U形棚支護(hù)只是解決了巷道兩幫壓力大的問題，底鼓現(xiàn)象仍然沒有解決好，并且巷道兩側(cè)底角部分的棚腿也被擠壓了進(jìn)來，需對(duì)巷道進(jìn)行二次修復(fù)，棚架損壞無法重復(fù)利用，平均每半年需對(duì)巷道進(jìn)行一次臥底施工，極大的增加了成本支出，說明普通U型棚未從根本上解決巷道壓力問題。
2.方案設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用馬蹄形可縮性金屬支架加錨索的聯(lián)合支護(hù)形式，在原有U型棚架基礎(chǔ)上加設(shè)反底拱棚，同時(shí)巷幫搭接處采用強(qiáng)度更高的錨索進(jìn)行固定，底梁與棚腿子搭接處也使用棚卡子進(jìn)行穩(wěn)固，必要時(shí)這部分的卡子桿用錨桿代替，使棚腿與巷道兩幫進(jìn)行錨固，同時(shí)對(duì)反底拱棚伸縮范圍進(jìn)行固定，保證了棚腿子底根部分的穩(wěn)定性與牢固性，有效控制巷道圍巖運(yùn)動(dòng)范圍，保證巷道的應(yīng)力平衡。
3.結(jié)構(gòu)及規(guī)格
馬蹄形U型鋼采用熱軋36kg/m U型鋼制作，分為三心拱棚及反底拱棚兩部分組合而成。
圖1 設(shè)計(jì)方案
（1）三心拱棚：采用熱軋36kg/m U型鋼制作，底部打設(shè)錨桿孔，便于與反底拱棚套結(jié)，腰部打設(shè)錨索孔，利用主動(dòng)加被動(dòng)聯(lián)合支護(hù)，有效控制幫部及底部變形量（圖2所示）。
圖2 三心拱棚
（2）反底拱棚：采用36kg/m U型鋼熱軋鋼制作，腰部與三心拱棚搭接，底部采用連接桿使棚架連為整體，加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度（圖3）。
圖3 反底拱棚
4.支架特點(diǎn)
①針對(duì)巷道礦壓較大，首次采用馬蹄形可縮性金屬支架加錨索的聯(lián)合支護(hù)形式，有效控制圍巖運(yùn)動(dòng)量，對(duì)底板首次采用剛性支護(hù)，有效控制底鼓量；
②針對(duì)巷道棚架受壓翹腿現(xiàn)象，對(duì)棚腿進(jìn)行錨桿固定，同時(shí)與反底拱棚搭接，反底拱棚受底部壓力后延伸至棚架腿部，可有效減少棚腿翹腿現(xiàn)象；
③U型棚架現(xiàn)腰部支護(hù)多采用錨桿固定，該棚架采用強(qiáng)度更高的錨索進(jìn)行固定，可錨固于穩(wěn)定巖層內(nèi)，加強(qiáng)了棚架腰部支護(hù)強(qiáng)度，減少棚架受礦壓變形量，增加U型棚架使用壽命。
應(yīng)用效果
馬蹄形U型鋼支架，采用框架鋼棚支護(hù)能承受住來自其周邊的壓力，使巷道不被破壞底板原有的應(yīng)力平衡，不易受周邊壓力擠出造成巷道底鼓，從而有效控制礦壓，減少底鼓周期，降低巷道維護(hù)成本。
1.減少巷道圍巖運(yùn)動(dòng)量。采用馬蹄形可縮性金屬支架加錨索的聯(lián)合支護(hù)形式，對(duì)圍巖的主動(dòng)加被動(dòng)支護(hù)，可有效控制巷道圍巖變化量；
2.降低了巷道維護(hù)成本。受礦壓影響，巷道變化量較大，根據(jù)圍巖觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，局部巷道半年底鼓量已超600mm，少數(shù)巷道受底鼓影響已完全閉合，巷道平均每半年需進(jìn)行一次維護(hù)，在成本上需附加巷道維護(hù)費(fèi)用。該設(shè)計(jì)通過增加巷道支護(hù)強(qiáng)度從而減少巷道變形周期，增加巷道使用期限，有效控制巷道維護(hù)成本。
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