煤礦區段煤柱中巷底鼓治理方案

煤礦區段煤柱中巷底鼓治理方案

　　方案一　橢圓U型可縮封閉支架方案

煤礦區段煤柱中巷底鼓是巷道支護技術難題之一。目前對巷道底鼓采取的主要措施是被動地人工反複起底，勞動強度大，效率低，影響正常生產。為了從支護上解決底鼓難題，課題組借鑒其他礦(如崔家溝礦)的做法，進行了橢圓U型可縮封閉支架抑製底鼓實驗。

　　在前次實驗基礎上，仍按1:5製作了兩副一組橢圓U型可縮封閉支架(圖1)。每架由四段彎成橢圓弧的U型鋁合金條通過卡蘭連接而成(圖2)。支架製作並調試妥後，外側圍繞鐵絲網並安裝於待修複巷道位置(圖3)。鐵絲網上背木板，木板周圍用較硬的相似材料充填嚴實(圖4、圖5)。隨後進行加頂底壓實驗。實驗證明，橢圓U型可縮封閉支架不但支護良好而且可有效地抑製大巷底鼓。建議礦方盡快進行橢圓U型可縮封閉支架抑製底鼓的現場試驗。此修複方案的關鍵是支架要製作精良，頂底兩幫要背嚴實，安裝初期卡蘭不宜上得過緊以便適應大巷變形所致的支架下縮。

　　圖1 兩副一組橢圓U型可縮封閉支架

　　卡欄

　　兩幅支架夾板

　　T型鋁合金條

　　卡蘭連接處(1)

　　卡蘭連接處(2)

　　橢圓弧度彎曲的U型鋁合金條連接處

　　支架采用T型鋁合金條加強筋加固(U型鋁合金鋼強度小)

　　(礦方實際試驗當中可選用較大號的礦用U型鋼而不用加強筋)

　　圖2

　　巷道未架設棚子發生底鼓現象

　　圖3 將支架安裝於大巷待修複處

　　圖4 緊貼鐵絲網背木板並嚴實充填

　　圖5 大巷修複完成

　　圖6 實驗模型全景

　　圖7 對模型加頂壓

　　圖8 加較大偏載頂壓後，支架發生非對稱變形，模型表麵受損

　　圖9 大巷左幫底角受損

　　 　　圖10 對巷道通過上位小氣囊加大底壓，出現輕微底鼓

　　圖11 重新加固模型受損部位

　　圖12 支架頂板可縮處有微小縮量

　　圖13 支架左幫可縮處有少許縮量

　　圖14 支架右幫可縮處有少許縮量

　　圖15 巷道兩幫向外有較小位移，頂部位移較大，頂拱接近半圓拱

　　圖16 改變千斤頂位置，繼續加載

　　圖17 加頂壓後嵌入頂板的氣囊(2號)壓力持續增大

　　圖18 頂壓(加至連接螺栓極限強度)底壓加到最大時(達到壓力表的量程)

　　支架底層麵上的充填體(與下層底板被鐵絲網隔開)發生明顯整體上移

　　圖19 經多次反複加載至極限強度，巷道整體強度仍很高，支護效果良好

　　圖20 支架取出後的情形(反拱部位未加T型加強筋上翹變形較明顯)

　　對於嚴重底鼓段按照相似模擬實驗所建議的橢圓形U型鋼可縮支架支護方案進行試驗，相鄰支架底部采用礦用工字鋼連接(圖21)。

　　圖21 橢圓形U型鋼支架示意圖

　　方案二　半圓拱U型可縮封閉支架方案

　　課題組經過深入討論，認為方案一的橢圓U型可縮封閉支架抑製底鼓方案，盡管對底鼓抑製效果良好，但為安設支架所需的挖底量很大，現場人工勞動強度大，於是提出曲率較小(曲率半徑較大)的半圓拱U型可縮封閉支架直腿或斜腿反底拱方案，如圖22、圖23所示，供現場試驗參考。

　　圖(a)　支架工作示意圖

　　(b)支架外形圖

　　圖22 半圓拱直腿反底拱方案圖

　　圖23 半圓拱斜腿反底拱方案圖

煤礦區段煤柱中巷支護技術研究課題組

　　2011年11月25日