矿用工字钢卡箍在对棚支护巷道中的应用

刘新江

（太原东山煤矿集团有限公司 王封煤矿，太原 030050）

矿用工字钢卡箍在对棚支护巷道中的应用

刘新江

（太原东山煤矿集团有限公司 王封煤矿，太原 030050）

摘要：根据王封煤矿的地质构造、围岩特征和煤层赋存等特点，通过理论分析、现场矿压观测、分析实际应用中的效果，指出整体对棚变形破坏的主要原因是对棚棚架中单一棚架发生变形，提出采用矿用工字钢卡箍在梯形对棚支护道中的方法，丰富了梯形对棚支护巷道支护方案和技术参数，填充了该区域的空白。

关键词：矿用工字钢卡箍；巷道支护；梯形对棚

为提高煤炭资源利用率，近年来，煤矿企业对矿井开采力度及深度不断加大，因此，开采极近距离煤层过程中支护的重要性逐步凸显，在极近距离及破碎顶板煤层开掘过程中，普遍采用矿用工字钢棚架支护。梯形工字钢棚架支护在实际应用过程中，如遇到顶帮压力较大，则会出现不同程度的棚架扭曲变形、错位、踢腿现象，尤其在梯形对棚支护巷道中，对棚棚架不能有效连锁固定形成统一的支护整体。当受压时，对棚会出现不同程度的错位，一旦对棚中任意一架棚出现变形、扭曲，对棚将失去原有的整体支护强度。根据王封煤矿地质构造、围岩特征和煤层赋存等特点，通过理论分析、现场矿压观测和分析实际应用中取得的效果，确定了矿用工字钢卡箍在梯形对棚支护道中的重要作用，丰富了梯形对棚支护巷道支护方案和技术参数，填充了该区域的空白。

1　矿用工字钢对棚的应用

王封煤矿位于西山煤田杜儿坪-西铭勘探区北部，井田位于吕梁山脉的东翼、汾河南岸，属中低山区。其地势南高北低，最高点位于井田南部边界附近的山梁，标高1 416.46 m，最低点位于井田东部沟内，标高1 149.0 m，最大相对高差267.46 m。井田内的8号煤层，采用刀柱法开采，资源已经枯竭；现开采9号煤层，9号煤层顶板为8号煤层底板，主要是平均厚度为0.75 m的节理发育的脆性页岩。由于9号煤层的特殊地质情况，采区准备巷道及回采巷道均采用矿用工字钢棚架支护，且均为对棚支护。其中准备巷道采用混凝土背板+矿用工字钢对棚支护，回采巷道采用锚网+矿用工字钢对棚支护。采用工字钢对棚支护巷道，支护强度高，两架棚架合并提高了棚架支护整体支护强度，同时提高了支护质量及支护安全性。对棚支护以两架棚架为一个单位（整体），见图1。

图1　梯形对棚支护布置平面图

矿用工字钢对棚支护虽然以两架棚为一个整体，提高了支护强度，但在实际应用过程中，如遇到顶板、两帮压力较大的巷道，棚腿或顶梁一旦发生变形，如顶梁弯曲、扭曲、棚腿变形、踢腿等，由于两架棚架在受力不均匀情况下产生的塑性变形可导致这两架棚架整体失效，从而失去原有整体支护作用；又或者一对棚架中任意一架棚架首先发生塑性变形，该对棚架也将失去整体支护作用，从而导致另一棚架受力增加，间接导致对棚失去整体支护作用，从而使对棚整体变形破坏，导致支护强度下降或缺失。针对上述情况，如何使对棚棚架中两个单一棚架更好地结合在一起，使其在受到各种压力的时也能保持一个整体，故论述的核心是在提升整体支护的同时，避免棚架变形破坏。

2　卡箍在对棚支护中的应用

王封煤矿9号煤层受上部8号煤层采空区影响，同时层间距较小，且顶板脆性，实际掘进过程的顶、帮压力显现，导致顶板破碎，所以巷道支护强度要求较高。采用矿用工字钢梯形棚架对棚支护后，在顶、帮压力较大区域不同程度出现棚架扭曲、变形、踢腿以及对棚中单棚错位等现象，给实际生产带来诸多隐患，增加了巷道维护工程量及维护费用。经过长期现场实际勘察以及通过矿压观察仪收集数据分析，发现整体对棚变形破坏的主要原因是对棚棚架中单一棚架发生变形。因此，针对此种情况，结合实际，提出了采用专用矿用工字钢卡箍将对棚的两个棚架更好地结合成支撑整体，保持对棚棚架受力一致，提高整体棚架支护强度，防止棚架变形，提高巷道支护强度，减少维护工作量。专用矿用工字钢卡箍制作及使用见图2和图3。

图3　卡箍安装示意图

专用矿用工字钢卡箍采用6 mm厚度的钢板制作，配合M16螺栓，使其在使用过程中安装简单，易于回收。保证了对棚棚架的完整性，减少了棚架变形破坏情况。王封煤矿在实际使用过程中在每架对棚棚腿上安装两套专用矿用工字钢卡箍，将棚腿紧密连锁固定，从而形成支护的整体结构，达到增加支护强度的目的。矿用工字钢卡箍在梯形对棚支护巷道安装情况见图4。

图4卡箍安装位置断面图

3　使用卡箍的优点

1）制作工艺简单，使用方便。2）制作成本低，可回收重复利用。3）使矿用工字钢棚架紧密结合，形成统一支撑整体。4）防止了因对棚棚架中单一棚架变形而造成的整体变形破坏。5）有效防止了对棚棚架棚腿错位、变形、踢腿等现象。6）提高了整体支护强度，减少对棚棚架变形破坏情况，减少巷道维护工程量。7）使用范围广泛，在矿用工字钢对棚支护巷道中均可使用。

4　结束语

综上所述，矿用工字钢卡箍在对棚棚架支护巷道中在提高支护强度、固定棚架、防止棚架变形破坏等方面有一定的优越性，尤其大大降低了巷道维护的费用，降低了成本。矿用工字钢卡箍在王封煤矿应用中已取得了一定成效，在以后实际生产中还需不断总结，进一步优化。

（编辑：李森森）

中图分类号：TD353

文献标识码：A

文章编号：1672-5050（2016）03-040-03

DO I：10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.06.012

收稿日期：2015-04-10

作者简介：刘新江（1967-），男，山西平遥人，本科，工程师，从事煤炭采掘技术管理与实践工作。

App lication of M ining I-shaped Steel Clam p in Pairw ise Sheds in Roadway Support

LIU Xinjiang
（Wangfeng Mine，Taiyuan Dongshan Coal Group，Taiyuan 030050，China）

Abstract：Based on thegeologicalstructure，surrounding rock features，and coalseam occurrence in Wangfeng Mine，we found thatgeneral pairwise sheds failure was caused by the deformation of a single shed through theoretical analysis，pressure observation and effect analysis.The paper proposes to use mining I-shaped steel clamp in the roadways supported by the pairwise trapezoidal sheds，which could complete the supporting plansand technicalparameters for the roadways.

Keywords：mining I-shaped steelclamp；roadway support；trapezoidalpaired sheds