浅谈大断面U型钢支护柱腿固定方法

贾福春

摘 要：U型钢支护在煤矿巷道支护中使用广泛，具有支撑力大、属主动支护等优点。但大断面U型钢支护，面临着U型钢支架稳定性差、柱腿变形严重等问题。主要介绍了山西省长治市隆泰矿主井绕道巷道两帮松软、矿压显现明显、巷道变形严重时，采用U36型钢加强支护后，使用U型钢卡子与锚杆固定柱腿，防止U型钢柱腿变形的方法。通过长期对U型钢支护巷道围岩变形的矿压观测，总结出大断面U型钢在巷道两帮松软条件下支护和防止柱腿变形的经验，以期为其他煤矿同等条件下的支护工作提供宝贵经验。

关键词：大断面U型钢；柱腿变形；稳定性；支护

中图分类号：TD26-9 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）01-0068-02

1 概述

U型钢支护是煤矿巷道支护中广泛采用的一种方式，适用于围岩变形较大的巷道。由于巷道施工过程中会造成巷道规格较大，所以支设U型钢时需采用较大规格断面。支设大断面U型钢时，U型钢存在容易失稳、柱腿变形严重等一些列问题，会导致巷道需要多次整修，破坏已形成应力的平衡状态，并造成一定的经济损失。要想防止U型钢柱腿发生变形，则必须要进行加固。

具体做法是：在已施工巷道基础上架设U36型钢，采用U型钢卡子与锚杆固定柱腿。

2 巷道概况

主井底车场绕道位于井田西北部，巷道沿煤层顶板施工，矩形断面，大断面巷道规格为：宽4.5 m，高4.1 m；小断面巷道规格为：宽4.3 m，高4.3 m，锚网喷支护。巷道开口段施工过程中架设U36型钢，柱腿未加固。巷道施工过程中揭露落差为4 m的正断层，原岩应力遭到严重破坏。

就巷道顶底板及两帮岩性来看，直接顶：石灰岩，厚度3.5 m，灰色；老顶：石灰岩，厚度6.2 m，深灰色；直接底：泥岩，厚度3.5 m，灰黑色；两帮岩性：上部为煤，下部为泥岩。

主井底车场绕道施工结束后，1～2个月之内，巷道变形严重，巷道两帮喷层面开裂，两帮向巷道内侧凸出。在断层附近，巷道变形更为严重。

3 巷道支护方案

巷道支护分为原巷道架设U36型钢加固和U型钢柱腿加固两部分。

3.1 原巷道架设U36型钢加固

在已成型锚网喷支护巷道基础上采用架设U型钢支护加固巷道，大断面U型钢规格为宽4.5 m，高3.8 m，小断面U型钢规格为宽3.6 m，高4.0 m。U型钢采用直腿半圆拱形，两柱腿向巷道内侧倾斜3°，增加了U型钢柱腿的稳定性。U型钢搭接长度为450 mm，U型钢基础300 mm，间距700 mm。采用抗阻燃塑料网配木板梁裱褙U钢，背木间距0.4 m（中-中），U钢两拱间及柱根处加设撑木。U钢与围岩之间的空隙采用木板粱裱褙严实，接顶靠帮，严禁空顶。巷道喷射混凝土，混凝土层面与U型钢表面齐平。详见图1、图2.

3.2 U型钢柱腿加固

U型钢柱腿较长，小断面U型钢柱腿达2.6 m，这会降低U型钢的稳定性，使U型钢易弯曲。通过U型钢柱腿，采用U型钢卡子与锚杆联合支护的方法来加固柱腿，可以增强U型支架的稳定性。

大断面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 300 mm，间距700 mm。详见图1、图3.

小断面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 800 mm，间距700 mm。详见图2、图3.

图1 大断面U型钢支护断面图 图2 小断面U型钢支护断面图

图3 锚杆布置平面图

4 矿压规律

4.1 柱腿变形情况

通过对巷道开口段架设未固定柱腿的U型钢进行观测，发现U型钢在形成1～2月内变形严重，变形剧烈期间，柱腿变形速度最大为4 mm/d。加固后，柱腿变形基本趋于稳定，变形量较小，最大时期柱腿变形速度为1.6 mm/d，经过长时间的监测，柱腿变形量逐步减少。

4.2 数据对比

数据对比见图4.

图4 整修前与整修后巷道变形量对比图

5 实施效果

5.1 支护稳定性

经过数据对比分析，对架设U型钢柱腿采用U型钢卡子配锚杆加强支护后，变形量明显减小，变形也在U型钢变形要求范围内。通过长时间对U型钢观测、总结得出，U型钢卡子与锚杆加固对阻止U型钢变形起到很大的作用，U型钢柱腿发生较小变化。这说明该设计很合理。

5.2 经济效益与社会效益

5.2.1 经济效益

通过对架设的U型钢柱腿进行加固，避免了U型钢柱腿因变形严重而造成多次整修形成的浪费。

5.2.2 社会效益

全国各矿都存在因矿压显现比较明显造成U型钢变形严重，而不得不多次进行整修的情况。通过隆泰矿的示范，可为其他煤矿在同等条件下进行支护提供宝贵的经验。

〔编辑：曹月〕

摘 要：U型钢支护在煤矿巷道支护中使用广泛，具有支撑力大、属主动支护等优点。但大断面U型钢支护，面临着U型钢支架稳定性差、柱腿变形严重等问题。主要介绍了山西省长治市隆泰矿主井绕道巷道两帮松软、矿压显现明显、巷道变形严重时，采用U36型钢加强支护后，使用U型钢卡子与锚杆固定柱腿，防止U型钢柱腿变形的方法。通过长期对U型钢支护巷道围岩变形的矿压观测，总结出大断面U型钢在巷道两帮松软条件下支护和防止柱腿变形的经验，以期为其他煤矿同等条件下的支护工作提供宝贵经验。

关键词：大断面U型钢；柱腿变形；稳定性；支护

中图分类号：TD26-9 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）01-0068-02

1 概述

U型钢支护是煤矿巷道支护中广泛采用的一种方式，适用于围岩变形较大的巷道。由于巷道施工过程中会造成巷道规格较大，所以支设U型钢时需采用较大规格断面。支设大断面U型钢时，U型钢存在容易失稳、柱腿变形严重等一些列问题，会导致巷道需要多次整修，破坏已形成应力的平衡状态，并造成一定的经济损失。要想防止U型钢柱腿发生变形，则必须要进行加固。

具体做法是：在已施工巷道基础上架设U36型钢，采用U型钢卡子与锚杆固定柱腿。

2 巷道概况

主井底车场绕道位于井田西北部，巷道沿煤层顶板施工，矩形断面，大断面巷道规格为：宽4.5 m，高4.1 m；小断面巷道规格为：宽4.3 m，高4.3 m，锚网喷支护。巷道开口段施工过程中架设U36型钢，柱腿未加固。巷道施工过程中揭露落差为4 m的正断层，原岩应力遭到严重破坏。

就巷道顶底板及两帮岩性来看，直接顶：石灰岩，厚度3.5 m，灰色；老顶：石灰岩，厚度6.2 m，深灰色；直接底：泥岩，厚度3.5 m，灰黑色；两帮岩性：上部为煤，下部为泥岩。

主井底车场绕道施工结束后，1～2个月之内，巷道变形严重，巷道两帮喷层面开裂，两帮向巷道内侧凸出。在断层附近，巷道变形更为严重。

3 巷道支护方案

巷道支护分为原巷道架设U36型钢加固和U型钢柱腿加固两部分。

3.1 原巷道架设U36型钢加固

在已成型锚网喷支护巷道基础上采用架设U型钢支护加固巷道，大断面U型钢规格为宽4.5 m，高3.8 m，小断面U型钢规格为宽3.6 m，高4.0 m。U型钢采用直腿半圆拱形，两柱腿向巷道内侧倾斜3°，增加了U型钢柱腿的稳定性。U型钢搭接长度为450 mm，U型钢基础300 mm，间距700 mm。采用抗阻燃塑料网配木板梁裱褙U钢，背木间距0.4 m（中-中），U钢两拱间及柱根处加设撑木。U钢与围岩之间的空隙采用木板粱裱褙严实，接顶靠帮，严禁空顶。巷道喷射混凝土，混凝土层面与U型钢表面齐平。详见图1、图2.

3.2 U型钢柱腿加固

U型钢柱腿较长，小断面U型钢柱腿达2.6 m，这会降低U型钢的稳定性，使U型钢易弯曲。通过U型钢柱腿，采用U型钢卡子与锚杆联合支护的方法来加固柱腿，可以增强U型支架的稳定性。

大断面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 300 mm，间距700 mm。详见图1、图3.

小断面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 800 mm，间距700 mm。详见图2、图3.

图1 大断面U型钢支护断面图 图2 小断面U型钢支护断面图

图3 锚杆布置平面图

4 矿压规律

4.1 柱腿变形情况

通过对巷道开口段架设未固定柱腿的U型钢进行观测，发现U型钢在形成1～2月内变形严重，变形剧烈期间，柱腿变形速度最大为4 mm/d。加固后，柱腿变形基本趋于稳定，变形量较小，最大时期柱腿变形速度为1.6 mm/d，经过长时间的监测，柱腿变形量逐步减少。

4.2 数据对比

数据对比见图4.

图4 整修前与整修后巷道变形量对比图

5 实施效果

5.1 支护稳定性

经过数据对比分析，对架设U型钢柱腿采用U型钢卡子配锚杆加强支护后，变形量明显减小，变形也在U型钢变形要求范围内。通过长时间对U型钢观测、总结得出，U型钢卡子与锚杆加固对阻止U型钢变形起到很大的作用，U型钢柱腿发生较小变化。这说明该设计很合理。

5.2 经济效益与社会效益

5.2.1 经济效益

通过对架设的U型钢柱腿进行加固，避免了U型钢柱腿因变形严重而造成多次整修形成的浪费。

5.2.2 社会效益

全国各矿都存在因矿压显现比较明显造成U型钢变形严重，而不得不多次进行整修的情况。通过隆泰矿的示范，可为其他煤矿在同等条件下进行支护提供宝贵的经验。

〔编辑：曹月〕

摘 要：U型钢支护在煤矿巷道支护中使用广泛，具有支撑力大、属主动支护等优点。但大断面U型钢支护，面临着U型钢支架稳定性差、柱腿变形严重等问题。主要介绍了山西省长治市隆泰矿主井绕道巷道两帮松软、矿压显现明显、巷道变形严重时，采用U36型钢加强支护后，使用U型钢卡子与锚杆固定柱腿，防止U型钢柱腿变形的方法。通过长期对U型钢支护巷道围岩变形的矿压观测，总结出大断面U型钢在巷道两帮松软条件下支护和防止柱腿变形的经验，以期为其他煤矿同等条件下的支护工作提供宝贵经验。

关键词：大断面U型钢；柱腿变形；稳定性；支护

中图分类号：TD26-9 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）01-0068-02

1 概述

U型钢支护是煤矿巷道支护中广泛采用的一种方式，适用于围岩变形较大的巷道。由于巷道施工过程中会造成巷道规格较大，所以支设U型钢时需采用较大规格断面。支设大断面U型钢时，U型钢存在容易失稳、柱腿变形严重等一些列问题，会导致巷道需要多次整修，破坏已形成应力的平衡状态，并造成一定的经济损失。要想防止U型钢柱腿发生变形，则必须要进行加固。

具体做法是：在已施工巷道基础上架设U36型钢，采用U型钢卡子与锚杆固定柱腿。

2 巷道概况

主井底车场绕道位于井田西北部，巷道沿煤层顶板施工，矩形断面，大断面巷道规格为：宽4.5 m，高4.1 m；小断面巷道规格为：宽4.3 m，高4.3 m，锚网喷支护。巷道开口段施工过程中架设U36型钢，柱腿未加固。巷道施工过程中揭露落差为4 m的正断层，原岩应力遭到严重破坏。

就巷道顶底板及两帮岩性来看，直接顶：石灰岩，厚度3.5 m，灰色；老顶：石灰岩，厚度6.2 m，深灰色；直接底：泥岩，厚度3.5 m，灰黑色；两帮岩性：上部为煤，下部为泥岩。

主井底车场绕道施工结束后，1～2个月之内，巷道变形严重，巷道两帮喷层面开裂，两帮向巷道内侧凸出。在断层附近，巷道变形更为严重。

3 巷道支护方案

巷道支护分为原巷道架设U36型钢加固和U型钢柱腿加固两部分。

3.1 原巷道架设U36型钢加固

在已成型锚网喷支护巷道基础上采用架设U型钢支护加固巷道，大断面U型钢规格为宽4.5 m，高3.8 m，小断面U型钢规格为宽3.6 m，高4.0 m。U型钢采用直腿半圆拱形，两柱腿向巷道内侧倾斜3°，增加了U型钢柱腿的稳定性。U型钢搭接长度为450 mm，U型钢基础300 mm，间距700 mm。采用抗阻燃塑料网配木板梁裱褙U钢，背木间距0.4 m（中-中），U钢两拱间及柱根处加设撑木。U钢与围岩之间的空隙采用木板粱裱褙严实，接顶靠帮，严禁空顶。巷道喷射混凝土，混凝土层面与U型钢表面齐平。详见图1、图2.

3.2 U型钢柱腿加固

U型钢柱腿较长，小断面U型钢柱腿达2.6 m，这会降低U型钢的稳定性，使U型钢易弯曲。通过U型钢柱腿，采用U型钢卡子与锚杆联合支护的方法来加固柱腿，可以增强U型支架的稳定性。

大断面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 300 mm，间距700 mm。详见图1、图3.

小断面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 800 mm，间距700 mm。详见图2、图3.

图1 大断面U型钢支护断面图 图2 小断面U型钢支护断面图

图3 锚杆布置平面图

4 矿压规律

4.1 柱腿变形情况

通过对巷道开口段架设未固定柱腿的U型钢进行观测，发现U型钢在形成1～2月内变形严重，变形剧烈期间，柱腿变形速度最大为4 mm/d。加固后，柱腿变形基本趋于稳定，变形量较小，最大时期柱腿变形速度为1.6 mm/d，经过长时间的监测，柱腿变形量逐步减少。

4.2 数据对比

数据对比见图4.

图4 整修前与整修后巷道变形量对比图

5 实施效果

5.1 支护稳定性

经过数据对比分析，对架设U型钢柱腿采用U型钢卡子配锚杆加强支护后，变形量明显减小，变形也在U型钢变形要求范围内。通过长时间对U型钢观测、总结得出，U型钢卡子与锚杆加固对阻止U型钢变形起到很大的作用，U型钢柱腿发生较小变化。这说明该设计很合理。

5.2 经济效益与社会效益

5.2.1 经济效益

通过对架设的U型钢柱腿进行加固，避免了U型钢柱腿因变形严重而造成多次整修形成的浪费。

5.2.2 社会效益

全国各矿都存在因矿压显现比较明显造成U型钢变形严重，而不得不多次进行整修的情况。通过隆泰矿的示范，可为其他煤矿在同等条件下进行支护提供宝贵的经验。

〔编辑：曹月〕