型棚交叉点预留施工技术研究与应用

1、U型棚巷道交叉点预留施工技术研究与应用王合涛（河南煤化集团 鹤煤八矿 河南鹤壁 458008）摘 要：为了缓解矿井生产接替紧张的局势，加快开拓掘进的施工进度，结合我矿实际情况，针对巷道交叉点二次开口时巷道变形严重、施工难度大、U型棚易变形损坏等问题进行有关巷道二次开口的预留施工技术研究，通过U型棚支护形式的设计革新和工艺改造，有效缩短了二次开口的工期，提高了生产效率，促进了矿井的安全生产，提升了矿井产能。关键词：U型棚支护巷道；交叉点；二次开口；预留施工技术1、矿井概况八矿位于鹤壁矿区南部，井田南北走向长5.25km，东西倾向长1.7-1.9km，面积约7.9km2。井田为一隐伏井田，属单斜构

2、造。二1煤为矿井唯一可采煤层，为二迭系山西组，平均厚度6.75m，平均倾角240。井田内地质构造复杂，断裂构造发育，尤其小断层较多，煤层稳定性中等，局部存在明显的变薄现象。矿井开拓方式为立井、斜井混合开拓方式。井田划分三个生产水平，一水平标高-195m，二水平标高-400m，三水平标高-650m，在二、三水平之间增设-520m辅助水平。目前生产区域为二水平和辅助水平，开拓掘进区域布置在辅助水平和三水平。矿井通风方式为混合抽出式通风，“四进二回”，即工业广场主井、大皮带斜井、中央进风井、南窑进风井为进风井，工业广场副井、桐家庄新风井为回风井。全矿总进风量11342m3/min，总回风量11546

3、m3/min，矿井有效风量率87.2%。矿井通风等积孔为4.8m2。各个分区配风合理，配风能力能够满足生产需求。2、选题依据U型棚支护工艺在煤炭行业的使用已经很普遍，并且成为我国岩巷、煤巷开拓掘进及大型硐室矿井的主要支护方式之一，其支护形式和性能够满足矿井安全生产技术的发展要求，未来几年还具有技术先进性，因此我们对此范围技术内容进行研发是必要和可取的，这也是行业发展的必然趋势。随着矿井开采延深，深部开拓时矿压作用日益显现，造成了开拓掘进施工进度缓慢、生产接替紧张、巷修任务加剧且难度增大，另外由于在细节方面出现的如掘进巷道二次开口时巷道面貌变形严重、开口施工难度大、U型棚损坏无法回收再利用等诸多

4、问题越来越影响到矿井安全生产的正常循环，制约了矿井产能提升。我们以解决制约安全生产的实际问题为目的，以井下掘进巷道交叉点的二次开口预留施工技术为研发中心，进行技术探索和实际应用1。 3 技术研究 3.1 施工地点概况在3103上顺掘进工作面对3013切眼二次开口处进行预留施工技术研发：3103上顺掘进工作面位于鹤煤八矿井下南翼采区-460m标高位置，支护规格4.0m×3.2m的U29型棚，棚距0.6m,净高3.2m,下净宽4.0m，全断面铺塑带网2。由3101中巷一横川进入由北向南沿底掘进，直接底板为黑色砂质泥岩，老底为黑灰色中细粒砂岩。3.2技术方案由于上顺与切眼交叉点位置，在后期

5、掘进切眼期间使用较多（煤与瓦斯突出矿井切眼由上而下掘进，交叉点还要承担运输转载任务），所以此处支护除满足断面要求外，安全系数要求更高。在3103上顺掘进到切眼位置后，对切眼开口位置提前预留，通过对U型棚的支护形式及技术参数进行不同设计（见附图1），科学合理套用后，达到生产和支护安全技术要求，待上顺掘进完成后对切眼掘进时，减少二次开口工序，减小施工难度，缩短工期，提升效率3。附图1：3013切眼二次开口预留施工设计图3.3施工方案及工艺要求3.3.1 在切眼设计位置开口，施工前先确定穿长梁棚处的支架保持完好，重新检查联网，并且将开口中心前后5m范围内的巷道进行加固，加固方法：在切眼开口位置中心前

6、后5m范围内的基本棚（上顺巷道原架设的U型棚）撑梁下距撑梁中心1m位置各打一根木点柱，柱根要栽到硬底上，柱窝深度不小于0.2m，木点柱用料为直径不小于16cm的红松料或硬杂木，然后按设计要求穿长梁棚3。3.3.2 首先在距开口中心1.3m处的基本棚棚空内，由南向北逐棚架设特制U型棚（见附图2），棚距0.7m。特制U型棚要比基本棚低0.3m。特制U型棚一端使用U型棚腿支护，另一端开口处使用长3m的红松料作为临时支护。红松料与U型棚搭接之处砍成碗口状，将特制U型棚卡紧，柱窝深度不低于0.2m，并且柱根要栽在硬底上，木料使用直径在16cm以上的红松料。每架一棚使用两根铁质拉杆将特制U型棚连锁起来（巷

7、道中心向下帮0.5m处一趟、开口端距梁头0.8m处一趟）3。附图2：特制U型棚设计图3.3.3 六根特制U型棚架好后，要将特制U型棚与两边的基本棚连锁起来，使特制U型棚与基本棚成为整体。并在巷道开口帮距特制U型棚梁口1m处打一架临时加固抬棚（临时抬棚是使用两根2.6m工字钢梁和四根3m工字钢腿所架设对棚），托住四架特制U型棚，临时加固抬棚与特制U型棚不接之处要用木楔打紧背牢。3.3.4 临时加固抬棚架好后，将特制U型棚的临时木点柱料回掉，然后在特制U型棚梁端架设U型棚对棚作为双暗抬棚（见附图3），双暗抬棚与特制U型棚梁不接之处要用木楔打紧背牢。传统暗抬棚多使用的是工字钢棚，柱腿有扎角，柱腿与梁

8、头用梁爪固定，易滚落伤人，此种双暗抬棚设计在棚腿与所穿U型钢长梁之间使用U型卡固定，增加安全系数，不再出现棚扭梁滚落等不安全现象4。附图3：双暗抬棚设计图3.3.5 双暗抬棚架好后，用木料将特制U型棚与基本棚之间绞实，使基本棚被牢牢托在特制U型棚棚梁上，然后可将开口帮基本棚无用的棚腿拆除，将伸出巷道过长的U型棚梁锯掉。3.3.6 切眼向里掘进前先在抬棚梁腿接触处各打一根木戗柱,戗柱与抬棚必须面接触,戗柱柱跟必须栽到硬底，柱窝垂直深度不小于0.2m，戗柱必须始终保持完好，直至掘进5m以后方可拆除。4 结语上述技术方案大大加强了支架的整体稳定性，用木料背实基本棚与特制棚之间的空当，合理避让刚性支架

9、回落压力，满足了在切眼掘进期间此交叉点处运输物料、出煤等正常生产要求，缩短开口工期，提高了支护强度，保证了安全生产正常运行，节省了搬运、架设、拆装U型棚时间，较大程度地提升了生产效率。 鹤煤八矿在煤巷支护和巷道维修方面对此项技术研发和使用以来，减小施工难度，缩短工期，提高煤巷进尺和巷修进度，在交叉点预留施工的U型棚可回收利用，避免了支护材料的浪费。掘进施工安全系数进一步提高，从开口架棚和减少维修次数上看，不仅降低了生产成本，更重要的是节省了二次开口的时间，提高了工作效率。此项技术适用于我矿的井下地质条件，满足安全生产支护要求，有较广泛的应用空间，对于横川开口、巷道掘进的交叉地段，都可使用此项技术，在鹤煤整个矿区都具有重要的推广应用价值。作者简介：王合涛（1981-），男，河南省鹤壁市人，汉族，助理工程师，2007年毕业于河南理工大学，从事采矿工程、安全生产技术管理等专业工作，现在鹤煤八矿生产技术科任职。邮箱：COMEONTIANY