新式三岔门支护工艺的研究与应用

赵晨光 ZHAO Chen-guang

（淮北矿业股份有限公司袁庄煤矿，淮北 235058）

摘要： 针对工作面两巷出口处三岔门支护现状，对三岔门的破坏原因及特征进行分析和研究，革新三岔门支护工艺，解决采动压力影响下三岔门支护难题。

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关键词 ： 三岔门；支护工艺；革新；异形棚；组合U型钢抬棚

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）17-0070-02

作者简介：赵晨光（1974-），男，山西长治人，1999年毕业于华北矿业高等专业学校采矿工程专业，工程师，现任淮北矿业股份有限公司袁庄煤矿技术科副科长，长期从事煤矿采矿设计工作。

0 引言

袁庄煤矿是一个已开采近60年的老矿，随着矿井向深度开采，采场愈来愈集中，采动压力影响愈来愈频繁，巷道支护难题日益突现，尤其是一些特殊地段的支护难题，严重地制约着该矿的安全生产。以工作面两巷出口处三岔门的支护为例：在采动压力影响下，三岔门破坏严重，为确保工作面两巷出口安全，矿井每年要投入大量的人力、物力进行修复，但由于支护技术落后，三岔门的变形破坏仍然无法控制，反复修，修反复，修复费用居高不下。要彻底解决这一难题，改革支护工艺是关键。为此，该矿成立专项研究小组，负责革新三岔门支护工艺。通过各方人员的努力，该矿在Ⅳ4112工作面风巷拨门处实施了新式三岔门支护工艺，取得了较好的效果。

1 破坏原因及特征分析

1.1 破坏原因

袁庄煤矿是一个老矿，随着矿井向深度开采，采场越来越集中，采动影响越来越频繁。另外，由于历史的原因，巷道布局极不规范，采区上山两侧均留设不规则上山保护煤柱，两翼工作面的连续回采造成保护煤柱长期处于活动之中，且煤柱动压要远远大于工作面回采的直接影响，采动影响是造成三岔门破坏的主要原因。

1.2 破坏特征

普通三岔门采用两侧架对子棚（半圆拱可缩性U型钢支架）穿U型钢梁支护方式，由于三岔门垮度较大，且U型钢梁顺圆拱穿插，与另两侧巷道接茬处空帮空顶面积较大，支护强度小，稳定性差，在采动压力作用下，钢梁及支架变形严重。

2 方案制定

目前条件下，采动压力客观存在，不可避免，只有从增加支护强度及稳定性这一关键为出发点，寻求解决问题的途经。

经过研究，决定采用异形棚+组合U型钢抬棚方式对Ⅳ4112风巷拨门处三岔门进行支护，整体方案见图1、图2。

方案特点：

异形棚+组合U型钢抬棚配合加固梁与两侧对子棚形成一整体，大大提高了三岔门的支护强度及稳定性，如图1、图2所示。

传统的支护方式中，抬棚是由两架普通的半圆型U型钢可缩性支架组成，与巷道两侧接茬处空帮空顶顶面积较大，且U型钢梁只能顺两侧对子棚圆拱穿插，无法与三岔门抬棚形成一个整体，支护强度小，稳定性差，无法发挥整体支护效果，而新式三岔门支护工艺正好可以弥补这一缺点。

3 工程实施

3.1 施工质量要求

①巷道净高、净宽符合设计要求。

②严格钢筋网配合钢背板腰帮过顶，并确保腰帮过顶质量。

③组合U型钢抬棚及异形棚均垂直顶底板架设，前倾后仰±1°。接茬处用卡揽固定，螺母拧紧力矩≮300N·m。严禁空帮、空顶、空肩窝，严禁架设等劲棚。

④异形棚直梁与组合U型钢抬棚搭接处用特制卡揽固定。异形棚与两侧对子棚接茬处穿插一根加固梁（如图1、图2所示），异形棚与加固梁搭接处用特制卡揽固定，或者用3组锚索将加固梁固定在顶板上。

⑤施工结束后，要对卡揽螺母进行检查，如有松动，及时拧紧，然后喷浆封闭，喷射混凝土配比：水泥：黄砂：石子=1：2：2。

⑥按要求安设测点进行矿压监控。

⑦严格施工质量管理与过程控制。

3.2 施工顺序及安全技术措施

①待Ⅳ1二阶段石门修复至三岔门位置后，先将三岔门处顶板管理好，管理方式为：单体液压支柱配合直径≮240mm的开二木料，打双侧一梁三柱托棚进行超前管理，管理范围≮10m。托棚必须与管理范围内的支架接上劲，确保安全可靠。待三岔门处顶板管理好、确认安全无隐患后，再由外向里逐棚架设异形棚。

②架设异形棚时，使用两根前探梁配合铁撞楔、板皮进行超前过顶。使用背帮钢板进行超前背帮，超前过顶背帮完成，确认安全无隐患后方可进行挖腿窝、栽腿子等作业。

③异形棚直梁侧用单体液压支柱支护,且每棚不少于2棵。单体液压支柱必须与棚梁接上劲，初撑力≮30kN，单体液压支柱必须穿鞋，且颗颗栓牢防倒绳。支架架好后及时腰帮过顶，帮顶充填严实，一棚架设完毕后及时上紧金属连板。必须在架好一棚，确认安全无隐患后方可用同样方法施工下一棚。

④在异形棚全部架过三岔门，对子棚架好，确认安全无隐患后，将一根长≮5.4m的29UU型钢梁，在设计位置，用特制U型卡子，将异形棚及两侧支对子棚卡紧，螺母拧紧力矩≮300N·m，钢梁两端搭接长度≮200mm。同时一梁三柱打托棚对异形棚进行管理，托棚打设要正规有劲，牢固可靠。

⑤异形棚管理好后，在设计抬棚位置先架设抬棚内U型棚，抬棚内U型棚架好后再在U型棚外，按设计套架用U型钢加工的梯形棚。梯形棚梁腿压茬严密，长度符合设计要求，每个压茬处用两个U型卡缆固定牢靠。梯形棚与U型棚棚腿压茬严密，每个压茬处用两个U型卡缆固定牢靠。螺母拧紧力矩均不少于300N·m。架好一个抬棚后再用同样方法架设另一个抬棚。双抬棚架好后，异形棚棚梁与抬棚搭接严实，其搭接长度符合设计要求。接茬处用钢筋网、钢背板腰严背实，抬棚架好后，帮顶充填严实，并用木楔打上劲。

⑥三岔门施工完毕后，及时进行喷浆封闭，并加强该地段矿压监测监控。

4 支护效果分析

经过对Ⅳ4112工作面回采过程中的实时监控以及回采结束后近1年的连续矿压监测监控，Ⅳ4112风巷拨门处三岔门支架顶板下沉量累计100mm，两帮相对位移累计200mm，都在预计变形范围之内，支护效果明显。另外，袁庄煤矿在其他地点三岔门也使用了新式三岔门支护工艺，也取得了成功，目前，该矿已全部推广应用该支护工艺。

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参考文献：

[1]刘建国，崔增光，王文东，赵景锋.如何在煤巷综掘中实现快速掘进[J].河南科技，2013（14）.

[2]解洪庆.综掘工作面机械化临时支护研究[J].民营科技，2013（06）.

[3]苏小卫，李旭涛.锚索桁架支护技术在建北煤矿的应用[J]. 煤矿现代化，2013（03）.