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综采工作面运输巷U型钢棚无替棚支护技术的应用

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２０１２年第ｌ０期　中州煤炭　总第２０２期　
综采工作面运输巷Ｕ型钢棚无替棚支护技术的应用　
张喜矿，鲁晓杰，张海涛　
（郑煤集团公司裴沟煤矿，河南新密４５２３８２）　

摘要：综采工作面两巷超前替棚采用木对棚支护，该替棚支护方法投入材料大，投入施工人员多，并且替棚时　
二次扰动顶板，给顶板控制带来了危害。为此，对裴沟煤矿运输巷ｕ型钢无替棚支护进行了研究，采用工作　
面端头支架配合运输巷自移大托梁支撑ｕ型钢支架对顶梁进行支护，降低了职工劳动强度，保证了顶板稳　
定，实现了矿井的安全高效生产。　
关键词：综采工作面；无替棚支护；顶板控制　
中图分类号：ＴＤ２６３．５８　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００３—０５０６（２０１２）１０—００５７—０２　

郑煤集团公司所采煤层为二　煤，赋存条件较　
为复杂，属典型的豫西三软不稳定煤层，其主要特点　
是煤层较软，易片帮、冒顶，顶板压力大，给顶板控制　
造成很大困难。为进一步减少人力资源投入和开采　成本，降低工人的劳动强度，改善运输巷支护安全条　件，经考察调研，决定采用端头支架配合端头自移大　托梁支撑巷顶ｕ型钢梁代替以往木对棚替换ｕ型　钢支护技术，并运用巷道两帮ｕ型钢腿回收新工　艺。该方法消除了工作面回采过程中端头承压大的　情况下进行二次扩巷替棚所带来的诸多不安全隐　患，减少了材料投人和运输费用，并提高了人员工　效，降低了职工劳动强度，创造了良好的经济效益。　１工作面概况　裴沟煤矿３１０７１综采工作面煤层结构简单，距　二．煤底下部有厚０～１．０　ｍ的夹矸存在，煤层倾角　（１３。～２３。）／１６。，煤厚４．０～１７．３　ｍ。工作面地质　构造比较复杂，工作面内有Ｆ３．。。¨　等１４条断层。由　于该面受构造影响，回采期间对煤质影响较大，工作　面水文地质条件比较复杂，地面有魔洞王水库存在，　属水体下采煤，工作面回采前需要进行水体下采煤　设计，并在回采时严格按水体下采煤设计进行组织　生产。工作面采用伪倾斜走向长壁后退式开采，综　采放顶煤一次采全高采煤法，全部垮落法控制顶板，　工作面走向长１　０８６　ｍ，倾斜长１３０　ｍ，可采储量　１６６．４万ｔ。　收稿日期：２０１２—０６—０８　作者简介：张喜矿（１９８３一），男，河南杞县人，助理工程师，２００６年　毕业于郑州工业安全职业学院，现从事煤矿开采技术管理工作。　２　设计思路　３１０７１综放工作面两巷为Ｕ型钢三心拱支架支　护，ｕ型钢净断面１５．１　ｍ　，巷道下净宽５．０　ｍ，净高　
３．４　ｍ，Ｕ型钢棚柱梁搭接０．４５　ｍ，棚间距０．５　ｍ，该　
巷道服务时间２．５　ａ。　
裴沟煤矿开采的综放工作面两巷之前一直采用　
４．０　ｍ×３．０　ｍ木对棚替换ｕ型钢棚的超前支护方　
式，棚距０．７５　ｍ（中一中）。由于距工作面２０　ｍ范　
围内为压力重叠区，如果工作面在回采过程中进行　
二次扩巷替棚，存在顶板压力大、煤体松软、顶板不　
易控制等诸多不安全因素和施工难点，且劳动强度　
大，人员材料投入多，运料线路长，回收复用率低。　
为此，确定采用端头支架配合自移大托梁支撑原巷　
道ｕ型钢顶梁的方案。其技术路线为改革综采工　
作面端头支护方法，利用端头自移大托梁配合端头　
支架支撑巷顶Ｕ型钢梁代替以往木对棚替换Ｕ型　
钢支护，并采用巷道两帮ｕ型钢腿回收新工艺。　

３　方案对比　
３．１　方案一　
方案一采用替棚超前支护。施工工艺：打眼注　
水一套木棚一卸连锁棚、卡缆一打点柱、摘Ｕ型钢　
柱一打柱窝站柱一卸Ｕ型钢梁一套木棚一前移抬　
棚支护一清煤。施工要求如下。　
（１）工作面两巷均为ｕ型钢拱形棚，采用４．０　ｍ　
×３．０　ｍ木对棚替棚，巷道帮顶用竹笆和椽子打设，　
替棚时，两巷均有一帮采用单体柱支护，超前替棚不　
少于５　ｍ，距工作面１０　ｍ范围内用双抬棚支护，梁　
配合单体柱进行超前支护、１Ｏ一２０　ｍ范围内用单排　

・
５７・　
２０１２年第１０期　中州煤炭　总第２０２期　
Ⅱ型钢梁配合单体柱进行超前支护。　
（２）替棚后，分别采用单体柱配合Ⅱ型钢梁在　距梁头０．３　ｍ处打设双抬棚对棚支护加固，抬棚加　固支护，“一梁三柱”，巷高不低于１．８　ｍ。运输巷替　棚段巷高不低于２．６　ｍ，行人宽度不低于０．７　ｍ。　（３）工作面两端头和超前支护段的所有抬棚和　支柱使用防倒链。　３．２方案二　方案二为采用端头架配合自移大托梁支撑ｕ　型钢支护（回２根腿，图１）。施工工艺：拉移自移托　梁升紧Ｕ型钢棚一回收上帮Ｕ型钢棚柱一拉移端　头２架一拉移端头１架一回收下帮Ｕ型钢棚柱。施　工要求如下。　（１）采用端头架和自移大托梁支护ｕ型钢棚，　首先用自移大托梁升紧ｕ型钢梁，用３．５　ｍ单体柱　配合回收上帮ｕ型钢棚柱腿。工作面回采前，首先　拉移第２架端头架抬紧ｕ型钢梁头，再拉移第１架　端头架，端头２架采用迈步式前移支护Ｕ型钢棚，Ｕ　型钢上帮棚柱在运输巷回采前提前回收，Ｕ型钢下　帮棚柱在下部回采后从采空区侧回收。　（２）加长自移大托梁立柱，保证最大支护高度　不低于运输巷支架支护高度，托梁间撑杆强度增加，　保证有足够支撑力。　（３）端头架移架顺序要保证先拉２架托起ｕ型　钢梁头后再移１架，执行迈步式前移支护Ｕ型钢　棚。巷道上帮Ｕ型钢棚柱提前摘柱不超过２根。　（４）严格控制两巷推进及机头超前距，保证端　头２架抬Ｕ型钢梁长度不少于０．４　ｍ。　（５）回收上、下侧ｕ型钢棚柱。　图１无替棚支护示意　４经济分析与方案选择　４．１　方案一　按１０　ｍ巷道支护量计算，０．７５　ｍ棚距时１０　ｍ　・５８・　巷道为１３．３棚。４　ｍ长圆木１　６５３元／ｍ　，３　ｍ长圆　木１　１５４．５元／ｍ。，竹笆每块１．７２元，椽子每根３．３８　
元。①每对棚材料支护费：４　ｍ长圆木２根４１３．２４　
元；上帮采用２．８　ｍ单体柱支护，租赁费忽略不计；　
下帮用３．０　ｍ长圆木支护，竹笆２０块３４．４元；椽子　
１１根３７．１８元。１０　ｍ巷道支护材料费用为９　４８０　
元。②运料费：运３车（４２根）４　ｍ长的圆木配小料　
需用２班，每班投入５个工，每工１６０元，需要人工　
费１　６００元，运费为３８．１元／根；运Ｕ型钢梁费用为　
１０２元／根、腿８６元／根。１０　ｍ巷道支护材料运费为　
７　０１３．７元。③替棚扩巷费：ｕ型钢棚和木对棚棚距　
不一，每去掉３棚Ｕ型钢支架需架设２对木棚，每扩　
２对棚需投入６个工，每工２００元，每对棚费用为　
６００元。扩１０　ｍ巷道费用为７　９８０元。方案一总计　
费用２４　４７３．７元。　
４．２　方案二　
同样按１０　ｍ巷道支护量计算，ｕ型钢棚棚距　
０．５５　ｍ，共１８．２棚。①两帮Ｕ型钢腿回收，ｕ型钢　
梁１４　１９６元，顶部卡缆４５５元，拉杆１４５．６元，连锁　
丝８７３．６元。②舍帮回收ｕ型钢棚两帮３　６００元。　
③ｕ型钢腿运费３　１３０元。总计费用２２　４００．２元。　
根据以上两方案１０　ｍ巷道所支出费用计算可　
知，方案一较方案二多２　０７３．５元。因此，确定采用　
方案二。　

５方案实施效果　
方案二实施之初，为安全考虑，只回收上帮棚　
腿，对下帮的Ｕ型钢棚进行隔棚回收（隔１棚回１　
棚），经过一段时间实践后，掌握该工艺要点，对巷　
道下帮腿进行全部回收。新方案实施以来取得了良　
好的效果，降低了职工的劳动强度，节省了搬运工　
序，减少了人工投入，提高了工效，并节约了材料费，　
降低了吨煤成本。　

６　结语　
裴沟煤矿通过在综放工作面运输巷实施无替棚　
技术，有效降低了吨煤成本，且施工工艺更为简单，　
只需完成两帮ｕ型钢腿回收，省去了运输巷二次动　
顶扩修和运料等工序，降低了事故发生率，改善了工　
作环境，减少了因扩修产生的煤尘。实施无替棚技　
术可实现在工作面检修时间提前完成端头支护和回　
收Ｕ型钢腿工作，为采面生产提前创造了良好条　
件。　（责任编辑：秦爱新）

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刘河煤矿巷道交叉点U型钢棚抬棚支护技术资料讲解

刘河煤矿巷道交叉点U型钢棚抬棚支护技术资料讲解

刘河煤矿巷道交叉点U型钢棚抬棚支护技术
神火煤业公司“五小”创新成果推荐表
成果名称
新型巷道交叉点U型钢抬棚支护技术
完成人（不超过5人）
吴鹏、李辉、张桂东、
一、设计背景
由于巷道交叉点的开挖，使交叉点处的围岩原始受力状态发生改变，由于交叉点处巷道跨度和顶板裸露面积往往很大，加上交叉点附近巷道两侧支承压力区和顶板卸载区的相互影响，使该处围岩受力复杂，造成支护难度大，原有的锚网喷支护已不能满足现场安全需要，为了控交叉点巷道围岩，减少后期巷道维修量，经过现场反复探索比较，我矿摸索出了一套行之有效、安全美观的U型钢抬棚支护技术。
二、设计方案
采用半圆拱形U型钢棚抬棚支护能够很好的适用巷道的自然平衡拱，抬棚钢梁采用两根11#工字钢梁制作而成，抬棚钢梁上按照棚距（1000mm）预留好固定梁子的孔，抬棚钢梁长度要满足能够搭接两端各两架棚子的长度，这样能够使抬棚钢梁与交叉口两侧的两根U型钢棚固定在一起，大大增强了抬棚的安全性。
抬棚位置的U形钢棚梁子仍采用跟巷道尺寸配套的型号，这样能够适应现场拱形巷道的弧度需要，使梁子能够紧贴顶板，梁子与抬棚钢梁搭接处用带有卡槽的卡子固定，这样能够防止梁子受力时出现下滑现象，梁子搭接长度可适当调节，并用卡子固定牢固。
以上各指标代入公式可得：
Ra=328.76KPa
2、金属拱形可缩支架在交叉点区域内的安设间距
式中： ——交叉点金属拱形支架的强度安全系数， =1.5，
，
取0.5，
取2。
以上各指标带入公式可得：
m
由以上计算可见，单架棚的承载能力达到328.76KPa，且棚距3.66m即可达到要求，实际上现场棚距为1m，满足要求绰绰有余。
交叉点处使用的两根工字钢棚强度大，与U型钢棚连接牢固，特别是起吊挂作用的锚索，更增加了支护的安全性。对方巷道口不再存在U型钢支腿占用巷道空间的现象，运输设备时杜绝了碰撞事故的发生，既保证了支护的安全，又保证了运输设备时挤手碰脚事故的发生，对安全的作用显而易见。
U型钢支护措施

U型钢支护措施

U型钢⽀护措施锚⽹喷及U型钢⽀架联合⽀护的安全技术措施第⼀章⼯程概况现1775m主运输⼤巷已掘进成巷，为保证巷道设计净断⾯。

故25#U型钢⽀架⽀护巷道。

为保证施⼯安全，特制定本措施。

1775m主运输⼤巷加强⽀护段设计断⾯为半圆拱直墙巷道，长度260⽶，巷道净断⾯：宽4400mm，⾼3700mm，拱⾼2200mm，拱基1500mm，喷砼厚度以覆盖U型钢⽀架的实测厚度为准。

第⼆章施⼯⽅法⼀、施⼯⽅案施⼯前先由测量技术⼈员准确放出巷道中、腰线，根据中、腰线检查巷道断⾯是否符合设计要求，符合要求后开始架设U型钢⽀架。

⼆、施⼯前准备1、材料准备：U型钢⽀架及其附件：U型钢⽀架（型号为25号）、卡缆、螺栓、拉杆等。

2、施⼯机具准备：施⼯机具：⼤锤、⼿镐、钢卷尺、⽊锯、风镐、铁锹、活⼝板⼿、梅花板⼿、⽔平尺等。

3、施⼯前检查U型钢可缩性⽀架⽆裂纹，弧线段⽆飞边、氧化物、溶渣等阻碍物，⽆硬过渡现象，主要配件应具有可换性。

4、施⼯所需材料及机具等准备齐全并运⾄施⼯地点。

5、检查架棚处井巷⼯程掘进质量，巷道⽋挖超过规定必须处理，使其符合设计要求。

6、找准中腰线并做好标记，⽤线绳拉⼀条中线通过所要架设⽀架的地段，把腰线引⾄两旁做出记号。

三、施⼯⼯艺：1、⼯艺流程：放中、腰线→挖柱窝→上棚梁→加固→背板（充填）2、安设⽀架的基本要求：（1）U型钢可缩性⽀架及其附件的材质和加⼯必须符合设计和有关标准规定。

（2）U型钢可缩性⽀架装配附件齐全，⽆锈蚀现象，螺纹部分有防锈油脂。

（3）U型钢⽀架棚距600mm，允许误差±50mm。

巷道净宽允许误差＋100mm。

净⾼允许误差±100mm。

（4）⽔平巷道⽀架的前倾、后仰符合以下规定：合格：偏差±10mm（1m垂线不⼤于17mm）优良：偏差±50mm（1m垂线不⼤于9mm）（5）拉杆的安设位置、数量应符合设计要求。

（6）柱窝挖到实底，底梁要铺设在实底上，柱窝深度200mm。

煤矿U型钢支护措施

煤矿U型钢支护措施

攀枝花市川源矿业有限责任公司东宝煤矿+1880 米水平主平硐矿工钢U 型棚支架支护安全技术措施2016年8月+1880 米水平主平硐矿工钢 U 型棚支架支护安全技术措施+1880 米水平主平硐开口段，巷道顶部距表土层的基岩厚度较溥，不能采用锚喷支护，所以选用矿工钢U 型棚支架进行支护，为确保施工安全，具体措施如下：一、工程概况架棚支护段起始于 +1880m 水平主平硐卷拱段未端至巷道进入稳固的基岩，可以直接采用锚喷支护前的巷道，架棚支护段 4 米巷道净断面由原有断面：净宽4.6 米，净高 3.6 米，逐步缩小为净宽 3.8 米，净高 2.9 米的断面， 4 米以后的断面为，净宽 3.8 米，净高为 2.9 米。

二、施工方法施工前准备1、材料准备：矿工钢 U型棚支架及其附件： U型棚支架、连接板、螺栓、拉杆、水泥背板等。

2、施工机具准备：施工机具：大锤、手镐、钢卷尺、风镐、铁锹、活口板手、梅花板手、水平尺等。

3、施工前检查 U型棚支架，提前装配 U型棚支架看是否符合技术要求。

4、施工所需材料及机具等准备齐全并运至施工地点。

5、检查架棚处工程掘进质量，巷道欠挖超标的必须提前处理，使其符合设计要求。

6、找准中腰线并做好标记，用线绳拉一条中线通过所要架设支架的地段，把腰线引至两旁做出记号。

7、前 4 米矿工钢 U形支的尺寸及架设顺序第一架DBKJ-02-01+1880m主石门矿工钢 U型棚支护尺寸单位mm63460020521071209121222棚梁2102271柱脚水沟侧柱脚第二架DBKJ-02-02 +1880m主石门矿工钢 U型棚支护尺寸单位mm5243440044446411棚梁4柱脚444125221442水沟侧柱脚第三架DBKJ-02-03 +1880m主石门矿工钢 U型棚支护尺寸单位mm96 93 61 5152342005119691棚梁6柱脚6995911水沟侧柱脚第四架+1880m主石门矿工钢 U型棚支护尺寸DBKJ-02-04单位mm4 49 92 41 157340005714981棚梁44柱脚9981水沟侧柱脚第五架及以后的每架DBKJ-02-05+1880m 主石门矿工钢 U 型棚支护尺寸单位mm59239009 09 0 111 24191181棚梁91941柱脚181水沟侧柱脚7、前 4 米矿工钢 U 形支架尺寸渐变图+1880m主石门矿工钢 U型棚支护尺寸39003900第五栋以后全部净宽3900第四栋 4000第三栋 4200第二栋 4400第一栋 4600混凝土发碹段巷宽4600DBKJ-02-06单位mm111中对中为距间架支巷道及支架宽度渐变俯视图DBKJ-02-07+1880m 主石门矿工钢 U 型棚支护尺寸单位mm中对中 100010001000支护间距 10000 636高35高5巷净759段 3 5 2架42碹377高支3发 栋栋 0净栋 30 0 土 二三 栋 部一 全 55凝第第四99第， 22混第后 栋 五 第巷道及支架高度渐变侧视图三、施工工艺：1、工艺流程：架设作业平台→挖柱窝→架 U 型棚→加固→上背板→填充2、安设支架的基本要求：（1）矿工钢 U 型棚支架及其附件的材质和加工必须符合设计和有关标准规定。

-460U型棚措施

-460U型棚措施

-460运巷架设U型棚安全技术措施一、概况-460运输大巷掘进施工时将过3煤，顶板岩性为粉砂岩、泥岩、煤、岩层易破碎。

为保证安全生产，当现场围岩破碎时，由矿技术中心下发联系函，按联系函中施工要求，在原锚网喷支护外架设U型棚加强支护，直至完全过2煤层至顶板完好处，为保证施工安全，特制定如下安全技术措施：二、施工方案：1、架棚巷道净宽×净高=4500mm×3850mm；荒断面宽×高=4948mm ×3950mm。

（附：巷道U型棚断面图）2、根据现场情况，巷道在原锚网喷支护外架U型棚喷浆支护，直至巷道顶板稳定后为止。

3、棚子采用29U型钢加工而成，每架棚为5节，节与节之间搭接长度450mm，采用U型卡子卡紧。

棚间距为600mm,棚与棚之间用钢拉杆拉紧，钢拉杆采用直径20mm圆钢加工而成，棚与棚之间用5道拉杆拉紧，棚腿焊接长×宽×厚=140mm×140 mm×10 mm的钢板作为脚板。

4、架设U型棚时严格按照中腰线施工。

三、支护方法、工艺及要求：1、支护顺序：搭设平台→扶腿→联接→下一循环。

（1）、搭设平台：用钢管焊制一个简易的工作平台，用于联接拱部钢棚。

（2）、扶腿：将棚腿扶起、扶直，保证钢棚不出现前倾、后仰现象。

（3）、联接：将钢棚节节相联接，用卡揽卡紧，确保符合施工要求。

2、U型棚架设方法：人工配合起梁器将中间棚梁架设至设定高度，待顶梁、过顶材料贴紧顶部岩面后，按中线掏腿窝，然后支设二帮棚腿并采用水泥背板背实。

腿窝必须挖至实底，梁、腿的拱接长度450mm，允许误差±50mm，搭接好后迅速使用卡箍将顶梁分别与二侧棚腿卡紧，搭接处要严实合缝,螺帽要上紧, 且垫片等构件齐全，并保证卡箍上的螺帽扭紧力矩不小于300 N·M，以保证初撑力。

3、卡箍间距200mm,允许误差±30mm,并安设成一条直线。