煤矿井下交岔点钢管混凝土组合支架

总则

1.0.1为了贯彻执行国家有关产业政策，满足煤矿井下交岔点支护需求，规范钢管混凝土组

合支架的应用，做到安全可靠、技术先进、经济合理、耐久适用、确保质量，制定本标准。

1.0.2本标准适用于采用钢管混凝土组合支架进行施工的新建、改扩建和生产矿井巷道修

复等工程，非煤矿山（有色金属、冶金、化工、建材、核工业等矿山）、隧道和城市地下工

程的交岔点支护也可参照执行。

1.0.3本标准实施过程中应遵循支护安全要求，并以经济社会效益为考核指标。

1.0.4煤矿井下交岔点钢管混凝土组合支架的应用，除应遵守本标准外，尚应符合国家现行

有关标准的规定。

1

术语和符号

术语

钢管混凝土结构Concretefilledsteeltubestructure

在钢管内充填混凝土，由钢管及其核心混凝土共同承受外部荷载的结构件。

钢管混凝土组合支架Concretefilledsteeltubecompositesupport

由1~2架门式支撑架和多架搭接支撑架组成，搭接支撑架按一定间距分别搭设在门式支

撑架上，且相邻支架纵向连接而成的一种组合支架结构。

搭接支撑架Lapsupportframe

沿主巷布置，按照一定间距排列、支撑围岩的侧开口式支架结构。

门式支撑架Portalsupportframe

沿副巷布置，用于承担多架搭接支撑架集中荷载的支架结构。

支架附属件Attachmentsofsupport

指焊接或布置在支架上的各种附属结构，包括混凝土灌注附属件、支架连接附属件、结

构补强附属件。

支架配套件Fittingsofsupport

为满足单个支架的各段连接、多个支架的纵向连接、混凝土灌注密实等性能要求而设计

的有关配套件。

支架安装Supportinstalling

将门式支撑架和搭接支撑架先后按照反底拱、侧帮、顶拱顺序组装，再将搭接支撑架与

门式支撑架连接的施工过程。

符号

几何参数

φ—钢管外径；

t—钢管壁厚；

As—钢管的截面面积；

Ac—钢管内混凝土的截面面积；

s—钢管混凝土组合支架中搭接支撑架的中对中间距。

材料性能参数

fs—钢管屈服强度设计值；

fc—混凝土轴心抗压强度设计值。

承载力和支护力参数

N0—钢管混凝土轴压短柱极限承载力设计值；

Fi—第i个搭接支撑架传递至门式支撑架的集中力；

σ—搭接支撑架提供给围岩的均布支护力。

2

基本规定

煤矿井下交岔点钢管混凝土组合支架的设计和施工，应综合考虑围岩地质条件、支

护断面、原支护方式、施工技术等影响因素，合理选型、优化设计、精心施工、严格监

控。

钢管宜采用低合金高强度结构钢管，其质量要求应符合现行国家标准《低合金高强

度结构钢》GB/T1591和《结构用无缝钢管》GB/T8162的有关规定，推荐使用钢牌号20#

和25#的钢管。

依据钢牌号、管径和壁厚不同，钢管混凝土组合支架有多种可选钢管，常用的钢管

外径有168mm、194mm、219mm和245mm四种，且壁厚应不低于6mm。钢管宜采用无缝

钢管，热煨弯曲时也可以采用焊管。

支架附属件及配套件材料应符合设计要求和国家现行有关标准的规定，其质量要求

应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700。

混凝土的强度等级、力学性能和质量标准应符合现行国家标准《混凝土结构设计规

范》GB50010和《混凝土强度检验评定标准》GB50107的有关规定。

钢管内混凝土施工前应进行混凝土配合比设计，混凝土强度等级不应低于C35，宜

添加减水剂、微膨胀剂和钢纤维，减水剂宜采用聚羧酸减水剂。

焊缝的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017执行。

3

设计要求

一般规定

钢管混凝土组合支架设计前，应收集相关基础资料，基础资料应包括下列内容：

1围岩应力：巷道埋深，垂向应力，水平应力，采掘扰动应力；

2围岩强度：岩石单轴抗压强度，岩体结构完整性；

3围岩类别：围岩岩性，围岩分级；

4岩石水理性质：岩石的吸水软化性、吸水膨胀性、黏土矿物含量；

5巷道变形特征：两帮-顶底板变形量，变形速率，巷道破坏形态，新掘巷道以临近巷

道数据为参考，返修巷道以原有巷道数据为参考；

6围岩荷载预估：通过以上五种资料分析，建立较为可靠的数值计算模型，模拟支护

稳定状态下巷道围岩作用在支护体上的载荷及分布特征，以此作为预估结果。

钢管混凝土套箍系数设计值θ不宜小于1.20，截面含钢率ρc宜为0.04~0.20。θ、

ρc应按下列公式计算：

Af

=ss(4.1.2-1)

Afcc

As

c=(4.1.2-2)

Ac

式中：θ—钢管混凝土套箍系数设计值；

ρc—钢管混凝土截面含钢率；

2

As—钢管的截面面积（mm）；

2

fs—钢管屈服强度设计值（N/mm）；

2

Ac—钢管内混凝土截面面积（mm）；

2

fc—混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm）。

组合支架分类

巷道交岔点形式有牛鼻子交岔点和穿尖交岔点两种，本标准所述的组合支架主要适

用于穿尖交岔点，根据巷道走向，分为正交岔点和斜交岔点，如图4.2.1所示。

1正交岔点是指主巷与副巷垂直相交的巷道交岔点。

2斜交岔点是指主巷与副巷非垂直相交的巷道交岔点。

（a）正交型(b)斜交型

图4.2.1巷道交岔点

根据支架形状，钢管混凝土组合支架可分为圆弧形组合支架、类矩形组合支架、类

矩形＋圆弧组合支架，如图4.2.2所示，包括下列内容：

4

1圆弧形组合支架：门式支撑架和搭接支撑架的断面形式均为圆弧形。

2类矩形组合支架：门式支撑架和搭接支撑架的断面形式均为类矩形，为避免应力集

中，类矩形支架肩部设置为圆弧过渡。

3类矩形＋圆弧组合支架：门式支撑架和搭接支撑架的断面形式分别为类矩形和圆弧

形。

后两种组合中，各搭接支撑架的断面形状完全相同，制作方便，但是门式支撑架存在平

顶，不利于发挥钢管混凝土结构优势，应加强其抗弯承载能力。

(a)圆弧形组合支架(b)类矩形组合支架(c)类矩形＋圆弧组合支架

图4.2.2钢管混凝土组合支架形状分类

1-门式支撑架；2-搭接支撑架；3-组合连接件

根据组合支架连接节点类型不同，钢管混凝土组合支架可分为工字钢挡板连接组合

支架、套管承插连接组合支架和螺栓管夹连接组合支架。

钢管混凝土组合支架依据门式支撑架和搭接支撑架的钢管规格、混凝土强度等级、

支架断面形状、断面尺寸和数量进行标识，如图4.2.3所示：

图4.2.3组合支架分类标识

示例：M：φ219×10-C40-JX(F)-4.3×3.8（1）

D：φ194×10-C40-YH-5.0×4.0（5）

表示：由1架钢管外径219mm、钢管壁厚10mm、混凝土设计强度等级C40、类矩形封

闭式断面、最大净高4.3m、最大净宽3.8m的门式支撑架和5架钢管外径194mm、钢管壁

厚10mm、混凝土设计强度等级C40、圆弧形断面、最大净高5.0m、最大净宽4.0m的搭接

支撑架组合而成的类矩形＋圆弧钢管混凝土组合支架。其中，JX代表类矩形，YH代表圆弧

形。

5

组合支架选型设计

4.3.1组合支架应根据巷道围岩条件、矿压特点、断面尺寸、巷道用途和服务年限等因素进

行选型设计。

4.3.2巷道围岩基本质量分级按照《工程岩体分级标准》GB/T50218相关要求进行划分。

4.3.3钢管混凝土组合支架选型及主要参数，在副巷门式支撑架断面不大于20m2条件下，

宜按表4.3.1选取，当门式支撑架或搭接支撑架断面增大后应根据具体情况具体分析。

表4.3.1钢管混凝土组合支架选型及主要参数

支护强度需主要参数

围岩围岩稳定求（经验估

组合支架类型搭接间距

类别状况算，需验门式支撑架搭接支撑架

（mm）

证）

Ⅰ非常稳定0.2-0.3MPa类矩形组合支架φ194×8-C35φ168×8-C351000

Ⅱ稳定0.3-0.5MPa类矩形组合支架φ194×10-C35φ168×8-C351000

类矩形＋圆弧组φ194×10-C35φ194×8-C35

Ⅲ中等稳定0.5-0.8MPa800-1000

合支架φ194×10-C40φ194×8-C40

类矩形＋圆弧组φ194×10-C40φ194×8-C40

Ⅳ不稳定0.8-1.5MPa合支架、圆弧形φ219×10-C40φ194×10-C40800-1000

组合支架φ245×10-C40φ194×10-C40

φ245×10-C40φ194×10-C40

Ⅴ极不稳定1.5-2.0MPa圆弧形组合支架600-800

φ245×10-C40φ219×10-C40

支架断面形式设计

通过分析基础资料，依据围岩荷载及分布特征，确定钢管混凝土组合支架断面形

状。门式支撑架和搭接支撑架优先采用圆弧形断面，以保证支护安全。

支架轮廓线应由多段圆弧线和少量直线组成，不同曲率半径圆弧线之间或直线与圆

弧线之间应相切连接。

各支架断面形状和尺寸应满足支架组合装配要求，确保门式支撑架与搭接支撑架连

接牢固。

支架断面尺寸首先应满足巷道行人、通风、运输等设计要求，并满足现行《煤矿安

全规程》相关规定。

支架整体结构设计

搭接支撑架按设计间距分别搭接在门式支撑架上，且相邻搭接支撑架之间设纵向连

接，以保证巷道交岔点钢管混凝土组合支架的整体稳定性。

搭接支撑架与门式支撑架之间有以下三种连接方式，包括下列内容：

1工字钢挡板连接，搭接支撑架侧帮段轴线与门式支撑架断面夹角大于30°时采用。

2套管承插连接，搭接支撑架侧帮段轴线与门式支撑架断面夹角小于30°时采用。

3螺栓管夹连接，夹角角度适应性强。

门式支撑架和搭接支撑架单架内连接有接头套管和接头法兰两种方式。

相邻搭接支撑架之间的垂向连接方式包括拉杆连接、钢带连接和连杆连接三种方

式。

各支架结构图要标明整体断面尺寸、分段尺寸、连接件尺寸和附属件焊接位置。

6

门式支撑架结构设计

根据有无反底拱段，门式支撑架分为封闭式结构和开口式结构，封闭式门式支撑架

可以有效防止巷道底鼓。若巷道底板地质条件良好，可采用开口式门式支撑架。

以封闭式门式支撑架（图4.6.1）为例，对门式支撑架的结构形式进行说明。

（a)浅底拱圆形封闭式门式支撑架（b）类矩形封闭式门式支撑架

图4.6.1封闭式门式支撑架

1-门式支撑架；2-搭接支撑架；3-组合连接件；4-排气排浆孔；5-接头法兰；6-锚固耳板；7-

接头套管；8-灌注孔

封闭式门式支撑架一般分为4~6节。

支架各节之间采用接头套管或接头法兰连接。

1接头套管连接如图4.6.2所示：采用内径大于主体钢管外径的钢管做接头套管。为

防止接头套管滑动，在接头套管设计位置下端焊置挡环。

图4.6.2接头套管连接

1-接头套管；2-挡环

2接头法兰连接：采用成对法兰分别焊接在接口两侧钢管上，用螺栓连接两块法兰。

门式支撑架顶弧段应设置排气排浆孔，两帮段应设置注浆口，钢管外壁上应设置锚

固耳板。

搭接支撑架结构设计

本标准以开口式搭接支撑架为例（如图4.7.1所示）,对搭接支撑架的结构形式进

行说明。搭接支撑架是开口型支架，呈“C”形或“⊏”形。搭接支撑架开口高度由其在门

式支撑架上的搭接位置确定。

7

图4.7.1开口式搭接支撑架

1-搭接支撑架；2-门式支撑架；3-组合连接件；4-排气排浆孔；5-接头法兰；6-锚固耳板；7-接头

套管；8-灌注孔

搭接支撑架属于特种架型支架，对于圆弧形组合支架，每架搭接支撑架的净宽净高

尺寸均不相同，需单独设计。

搭接支撑架一般分为3~5节，各节之间应采用接头套管或接头法兰进行连接，支架

端头应通过焊接钢板的方式加以封闭。

搭接支撑架应设置注浆口、排气排浆孔和锚固耳板。

当采用工字钢挡板连接时，搭接支撑架的搭接长度不应小于500mm。

相邻搭接支撑架之间采用垂向连接形式，包括下列方式：

1拉杆连接如图4.7.6-1所示：拉杆应采用圆钢或钢筋，并将其置于两支架之间，且应

通过焊接在支架上的套筒进行固定。

图4.7.6-1拉杆连接

1-支架钢管；2-拉杆；3-套筒

2钢带连接如图4.7.6-2所示：采用矿用W形钢带或槽钢将多个支架连接成一体，钢

带或槽钢与支架之间采用卡缆进行固定。

8

图4.7.6-2钢带连接

1-支架钢管；2-钢带；3-卡缆

3连杆连接如图4.7.6-3所示：连杆采用小外径无缝钢管并灌注混凝土而成，将相邻支

架连接成一体，连杆与支架采用连杆托盘与螺栓进行固定。连杆既可以使相邻支架连接成为

整体，又可以使支架由长杆变为短杆，防止长杆失稳破坏，增加支架稳定性。

图4.7.6-3连杆连接

1-支架钢管；2-连杆；3-连杆托盘；4-螺栓

组合支架连接设计

组合结构连接方式包括以下内容：

1工字钢挡板连接如图4.8.1-1所示：门式支撑架和搭接支撑架在对接处均焊有工字

钢挡板，每组工字钢挡板由两段工字钢垂直焊接而成。门式支撑架包括两组工字钢挡板，

分别设置在搭接处两侧。搭接支撑架包括三组工字钢挡板，分别焊接在搭接支撑架的内侧

和两翼。连接过程中应保证门式支撑架和搭接支撑架无缝对接。

图4.8.1-1工字钢挡板连接

1-门式支撑架；2-搭接支撑架；3-工字钢挡板

9

2套管承插连接如图4.8.1-2所示：插接套管应焊接在门式支撑架表面，其周边应焊接

两组钢板做为护翼。

图4.8.1-2套管承插连接

1-门式支撑架；2-搭接支撑架；3-插接套管

3螺栓管夹连接如图4.8.1-3所示：管夹在螺栓连接处分为两部分，一部分为焊接有插

接套管的管夹板，另一部分为弧形管夹板，两者通过高强螺栓相连。门式支撑架钢管和管夹

之间应设置一层防摩擦的橡胶垫，以保证搭接位置固定。

图4.8.1-3螺栓管夹连接

1-门式支撑架；2-搭接支撑架；3-插接套管；4-管夹板；5-弧形管夹板；6-高强螺栓

接头套管的壁厚不应低于主体钢管的壁厚。

支架壁后充填设计

钢管混凝土组合支架需要借助壁后让压，通过卸压变形以降低作用在支护体上的荷

载。壁后让压分为预留变形空间让压、预留空间柔性充填让压和局部或全断面开槽让压三

种。

1预留变形空间一般为100~300mm，适用于围岩荷载较小、整体稳定性较高的中硬围

岩巷道。

2采用柔性充填袋码放在支架与围岩之间的预留变形空间内，预留变形空间需根据围岩

特性进行专项设计及分析。

3全断面开槽卸压应与围岩整体变形让压协同，围岩分块完整，尽可能减少浅部岩体破

碎，最大程度发挥围岩自承能力。

支架承载力计算

巷道稳定的判据：钢管混凝土组合支架的整体支护力不应小于巷道稳定状态下围岩

作用在支护体上的荷载，同时还应保留一定储备支护力。判定方法有两种：

1通过理论计算钢管混凝土组合支架屈服承载力，包括抗压承载力和抗弯承载力，以承

10

载力为基础计算钢管混凝土组合支架的整体支护力，然后与4.1.1节获得的围岩荷载做对比，

比值宜取1.2~1.5。

2对钢管混凝土组合支架和深部巷道开展数值模拟，直接分析组合支架受力和变形，建

模基本参数需准确测试。

在组合支架中，门式支撑架受到围岩荷载和搭接支撑架传来的集中力，以集中力为

主；搭接支撑架受到围岩荷载和门式支撑架提供的支撑力，支撑力往往不足。门式支撑架

和搭接支撑架承载力包括抗压承载力（即轴压承载力）和抗弯承载力。

支架轴压承载力计算包括以下内容：

1钢管混凝土短柱轴压承载力应按下式计算：

NAf0cc=++(11.1)（4.10.3-1）

式中：N0——钢管混凝土短柱的轴压承载力（kN）；

θ——套箍系数；

2

Ac——核心混凝土的横截面面积（mm）；

fc——核心混凝土的抗压强度（MPa）。

2钢管混凝土支架轴压承载力应按下式计算：

NNu0e0==Nl（4.10.3-2）

式中：Nu——钢管混凝土支架的轴压承载力（kN）；

φl——考虑长细比影响的折减系数；

φe——考虑偏心率影响的折减系数；

φ——复合折减系数，通过试验确定，无试验数据时可取0.7~0.8。

钢管混凝土抗弯承载力宜按危险截面法进行分析：

1钢管混凝土无抗弯强化时，抗弯承载力应按下式计算：

2

M=+K(fr3cos34fr2tcos)（4.10.4-1）

u13ccm

2钢管混凝土有抗弯强化时，抗弯承载力应按下列公式计算：

21d

MKf=+++rfr(cos4cosdtfR3322())（4.10.4-2）

u2c0sm0s342

rrRm=+()/2（4.10.4-3）

=（4.10.4-4）

4(1)+

−

=（4.10.4-5）

04(1)+

d2

=（4.10.4-6）

4rtm

式中：Mu1——钢管混凝土无抗弯强化时的抗弯承载力（kN·m）；

Mu2——钢管混凝土有抗弯强化时的抗弯承载力（kN·m）；

K——钢管混凝土抗弯承载力修正系数，通过试验确定，无试验数据时可取1.8~2.0，

钢管混凝土直梁取小值，钢管混凝土圆弧拱取大值；

r——核心混凝土截面半径（mm）；

R——钢管混凝土截面半径（mm）；

rm——钢管平均半径（mm）；

α——钢管混凝土无抗弯强化时的中性轴偏移角（rad）；

0——钢管混凝土有抗弯强化时的中性轴偏移角（rad）；

11

——与抗弯圆钢直径有关的函数。

以抗压承载力和抗弯承载力为基础，针对不同组合支架型式，分类计算组合支架对

围岩的支护力σ，此处支护力主要指对搭接支撑架对主巷的支护力，搭接支撑架一侧搭设

在门式支撑架上，其支护力受门式支撑架影响，需对具体组合型式具体分析。

12

制作要求

一般规定

钢管支架主要包括主体钢管、附属件和配套件。附属件在生产阶段就焊接在主体钢

管上，配套件在支架安装时才连接在主体钢管上。

钢管应附有生产单位提供的质量证明书或产品报告单，且需从进场的所有钢管中随

机选取试样并进行力学性能试验。

钢管在除锈之前应对其表面做好预处理工作，预处理过程应符合下列规定：

1应将钢管表面的焊渣、焊瘤、飞溅等附着物全部清除。

2应将钢管表面的油污全部去除，去除油污后清理钢管表面，并进行干燥处理。

3采用磨光机打磨钢管所有切割棱边角，以提高棱边处防锈漆的附着能力。

钢管在运输、储存和加工过程中应采取措施防止锈蚀、污染和变形等，同时应避免

出现明显锈蚀、裂纹、重皮以及压延等不良现象，且不应出现大于壁厚负偏差的凹陷。当

采用喷砂（抛丸）工艺进行除锈时，应符合下列规定：

1宜采用0.4MPa~0.8MPa的压缩空气作为源动力。喷射磨料宜选用0.3mm~3.0mm粒

径的质地坚硬且含有棱角的磨料。磨料选取应按照钢管表面锈蚀程度、涂层体系进行选用。

压缩空气和磨料应保证干燥、清洁。

2喷嘴与被喷射钢管表面的距离应为100mm~300mm；喷射方向与被喷射钢管表面法线

之间的夹角宜保持在0°~30°。

3喷砂后钢管表面应采用干燥的压缩空气吹净，宜在4h内完成涂刷底漆工作。当钢管

表面出现返绣时，应再次将其表面开展预处理工作。

钢管构件的制作应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205

的有关规定，构件出厂期间也应按相关规定进行验收检验和预拼装，出厂验收记录表和出

厂预拼装记录表应符合本标准附录A的规定。

钢管支架应在地面工厂分段生产，前期应对钢管的种类、等级、牌号和外观进行严

格检查，同时应对分段尺寸与外观、附属件完整性、焊接质量、防腐质量、拼装误差等进

行逐一验收。

切割后的钢管，应及时标注编号，以方便支架拼装。

钢管的弯管方式包括热煨弯管和冷型弯管两种，冷型弯管需进行弯曲损伤探测。弯

管曲率半径小于1.5m时应采用热煨弯管。

钢管切割加工应根据钢管种类、管径大小及钢管壁厚选定相应的切割机具，尽可能

降低切口误差。

全焊透的一级和二级焊缝应采用超声波探伤的方式对焊缝内部的缺陷进行检验。当

超声波探伤无法对缺陷加以判断时，应采用射线探伤进行检验。焊缝的内部缺陷分级及探

伤应符合现行国家标准《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》GB/T11345和

《焊缝无损检测射线检测第1部分：X和伽玛射线的胶片技术》GB/T3323.1的有关规

定。

门式支撑架与搭接支撑架制作

门式支撑架与搭接支撑架各段接头加工误差不应大于10mm，各段接头安装误差不

应大于20mm。当采用接头套管连接时，套管内径应大于主体钢管外径8mm~10mm；当采

用接头法兰连接时，接头法兰必须成对焊接加工，安装误差不应大于10mm。

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对于异形门式支撑架或异形搭接支撑架，弯管完成后应逐一进行拼装试验，确保弯

管端口的对接误差降至最低。

附属件加工

钢管混凝土组合支架附属件加工主要包括工字钢挡板、插接套管、灌注短管

（孔）、排气排浆短管（孔）和封孔塞。

钢管支架加工过程中应焊接三类附属件，加工过程应符合下列规定：

1结构强化型附属件包括锚固耳板和锁脚板。每间隔5~10架支架应进行支架全断面锚

固一次，拱顶和两帮段分别焊接锚固耳板，锚杆应通过锚固耳板的孔口穿入围岩，以固定支

架。

2混凝土灌注附属件包括灌注短管、排气排浆孔短管、封孔塞和加强护板。附属件应能

弥补开孔造成的钢管损伤且保证混凝土灌注顺利。

各附属件应严格按照预定位置进行焊接，位置偏差不大于±10mm。

配套件加工

钢管混凝土组合支架的配套件包括接头连接件、纵向连杆和螺栓板卡套等。

对于接头套管、连杆等配套件，应制作明细表，部件种类、材料选用、加工方式应

符合相关设计要求。

支架防锈处理

钢管混凝土组合支架一般处于较为恶劣的环境中。对于埋于巷道底板的反底拱段，

长期处于干湿交替环境，应按照现行国家标准《煤矿井筒装备防腐蚀技术规范》MT/T5017

的相关规定对支架构件进行高级防锈处理。对于支架的两帮段和顶拱段，由喷射混凝土层协

助保护，应按照现行国家标准《煤矿井筒装备防腐蚀技术规范》MT/T5017的相关规定对支

架构件进行普通防锈处理。

弯管前应采用直管除锈机对直钢管进行全面除锈。除锈方式主要包括喷砂和打磨等

方式，除锈后应及时清理表面灰尘。

支架生产完成后采用双层油漆防锈或其他防锈方式，双层油漆分别为：防锈底漆和

防锈面漆。喷漆流程应符合下列规定：

1将支架分段转运至专用喷漆房，采用喷涂机喷漆，喷漆房内自然晾干或烘干。

2底漆干硬后喷面漆，不同防锈材料其厚度要求不一样，确保防锈厚度满足要求。

油漆表面应保持均匀一致，不应出现针孔、气泡、流淌、裂纹或皱纹等不良现象。

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施工要求

一般规定

钢管混凝土组合支架施工包含：门式支撑架安装、搭接支撑架安装、核心混凝土灌

注和支架壁后充填。

钢管混凝土组合支架安装应在锚网喷支护施工后进行，锚网喷支护应按国家现行井

巷工程质量评定的相关标准执行。

支架安装工艺流程：确定支架位置→安装门式支撑架→安装搭接支撑架→支架位置

微调→支撑架连接→安装完成。

支架安装应符合下列要求：

1支架安装前应检查主体钢管各分段、附属件和配套件是否齐全；检查巷道断面尺寸是

否满足安装要求。

2支架安装应按照先底拱后两帮再顶拱的顺序进行。

组合支架安装后应先用木楔或混凝土楔块顶紧，组合支架与围岩间隙应用喷射混凝

土充填密实。有壁后让压要求的，按照让压设计进行壁后处理。

门式支撑架安装

门式支撑架安装前应检查分段连接附属件、纵向连接附属件和混凝土灌注附属件是

否齐全。

门式支撑架安装前应准备必要的安装工具，包括脚手架、导链、撬杠、扳手及大锤

等。

门式支撑架确定位置后，安装步骤如图6.2.3所示，宜按下列顺序进行：①安装反

底拱段；②安装底角接头套管和两帮段；③安装顶拱段和肩部接头套管。各分段安装完成后

进行位置微调并背实。安装顺序不唯一，可根据实际情况进行调整。

图6.2.3门式支撑架安装步骤

1-门式支撑架；2-组合连接件；3-排气排浆孔；4-接头法兰；5-锚固耳板；

6-接头套管；7-灌注孔

门式支撑架安装完毕后需采用锚杆或锚索通过锚固耳板将整体支架进行锚固。

搭接支撑架安装

15

搭接支撑架安装前应检查分段连接附属件、纵向连接附属件、混凝土灌注附属件、

支架组合附属件是否齐全。

搭接支撑架安装前应准备必要的安装工具，包括脚手架、导链、撬杠、扳手及大锤

等。

搭接支撑架确定位置后，安装步骤如图6.3.3所示，应按下列顺序进行：①安装反

底拱段并与门式支撑架连接；②安装底角接头套管和侧帮段；③安装顶拱段和肩部接头套

管并与门式支撑架连接。各分段安装完成后进行支架位置微调并背实。安装顺序不唯一，

可根据实际情况进行调整。

图6.3.3搭接支撑架安装步骤

1-门式支撑架；2-搭接支撑架；3-组合连接件；4-排气排浆孔；5-锚固耳板；

6-接头套管；7-灌注孔

搭接支撑架安装之初，接头法兰处的螺栓不宜完全紧固，连接处应留有一定的活动

余量，待搭接支撑架安装完毕后，将螺栓统一紧固。

搭接支撑架安装完毕后，顶部分段通过锚固耳板进行锚固。

配套件安装

支架各分段之间采用接头套管或接头法兰连接。连接步骤分别如下：

1接头套管：先将套管全部套在上分段钢管上，然后将下分段钢管端头与上分段钢管端

头对齐，最后将套管下拉套接在接头处。

2接头法兰：将焊有接头法兰的两个端面对齐，然后逐个穿螺栓，按对角方式逐个拧紧

螺栓，直到两片法兰对紧。

纵向连接分为拉杆、钢带和连杆，以连杆为例，连杆两端设置螺栓，在支架主体钢

管的两侧分别焊接连杆托盘，托盘上设与连杆螺栓配套的长销孔。安装时将连杆螺栓放入

长销孔，拧紧连杆螺栓即可。

核心混凝土灌注

组合支架安装完成后应及时灌注混凝土，宜在组合支架整体安装完成后统一灌注。

核心混凝土宜采用自密实微膨胀混凝土，并应符合《普通混凝土配合比设计规程》

JGJ55和《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119的相关要求。

钢管内混凝土施工前应进行配合比设计和试块强度检测，混凝土强度等级不应低于

C35，不宜高于C60，坍落度不应低于180mm。

混凝土应采用泵送方式灌注到钢管内，煤矿巷道空间狭小，无法使用商用混凝土

时，人工制备标准混凝土难度较大，宜采用以下方法：

1条件允许的矿井可建立井下集中拌合站，采用标准工艺制备混凝土。

16

2不具备拌合站建设条件的，宜采用小型搅拌系统，具备配料、供料、搅拌和上料一体

机功能。混凝土由搅拌机制备后上料至混凝土输送泵，输送泵连接泵管，泵管连接支架灌注

孔。

混凝土通过灌注孔注入钢管内，灌注孔开设在支架一侧，高出巷道底板至少0.5m。

应在钢管壁适当位置留设排气排浆孔，灌注混凝土时应加强排气排浆孔观察，并在混凝土溢

出合理量后且检查确认钢管混凝土内混凝土密实后封堵排气排浆孔。

钢管混凝土组合支架灌注混凝土时一侧为泵送顶升，自密实效果良好；另一侧为自

重抛落灌注，宜采用外部附着式振动器增加灌注密实效果。

混凝土灌注前，应对支架灌注孔和排气排浆孔焊接位置与角度、接头和整体结构稳

定性进行逐一检查。混凝土配合比应留样鉴定，其工作性能应满足设计配合比的要求。

按照《通用硅酸盐水泥检测标准》(GB175-2007)要求修改：水泥宜采用P.O42.5的

普通硅酸盐水泥。水泥存放位置应进行防潮处理，已经结块或过期的水泥不应使用。

核心混凝土宜添加减水剂、微膨胀剂和钢纤维等外加剂。减水剂、微膨胀剂和钢纤

维用量应通过实验测试加以确定。

对变形速度大的软岩巷道，混凝土应具备快硬性能，宜采用快硬硫铝酸盐水泥或铁

铝酸盐水泥复配混凝土，用量通过实验测试确定。

混凝土配合比确定后，应先制备混凝土标准立方体块，模拟钢管内养护环境，测试

1d、3d和7d的力学性能指标（抗压强度、弹性模量、极限压应变），符合要求后方能制

备混凝土。

输送泵出口压力不应小于3MPa，输送管长度不宜超过30m，不宜出现2个以上直

角拐弯，且至少有一段高压软管。灌注孔前应设逆止阀。

无灌注孔一侧的钢管外部应连接附着式风动振动器，附着式风动振动器宜固定在支

架2/3高度处，即应保证混凝土灌注密实。

当拱顶排气排浆孔排出一定量混凝土时标志灌注完毕，排出量宜为15L~20L。灌注

完毕后封闭逆止阀，取下注浆管路，改接至下一架钢管混凝土组合支架并开始灌注。

灌注混凝土前应在支架浇筑少许水泥浆，以润滑管路，确保支架不堵管。

组合支架壁后处理

组合支架壁后施工包括铺设金属网、风筒布（有淋水时选用）和壁后充填三部分。

金属网在铺设时应整齐完整，相邻金属网之间的搭接长度不小于200mm。

壁后充填包括柔性充填和刚性充填。壁后充填在支架安装并灌注核心混凝土后实

施，充填流程应符合下列规定：

1柔性充填：充填材料可选用采空区碎胀矸石，外包装应选择柔性充填袋，使钢管混

凝土组合支架和围岩之间产生柔性均压卸压层，后期支架受力达到一定限值后，可以戳破

充填袋，实现部分卸压。

2刚性充填：组合支架全部安装完毕后，向支架和围岩之间喷射或浇筑混凝土，钢管

混凝土组合支架与围岩之间应保持硬接触。

6.6.4组合支架反底拱应架设在巷道实底上，反底拱壁后应考虑混凝土充填处理技术，防止

组合支架整体下沉。

17

质量控制

一般规定

质量控制对象宜包括下列内容:

1组合支架加工质量控制；

2组合支架安装质量控制；

3核心混凝土灌注质量控制；

4施工量测。

质量控制包括主控项目和一般项目两类：

1主控项目：组合支架尺寸是否满足要求、组合支架连接是否符合标准、组合支架管内

混凝土灌注是否密实。

2一般项目：组合支架承载力、组合支架连接稳定性、焊接质量。

钢管混凝土组合支架的主体结构、配套件和附属件应具有产品合格证、进场复验报

告。

施工用监测仪器、设备应有相应的标定（计量认证）证书。

组合支架制作质量控制

支架进场后应进行质量验收，包含下列内容：

1分段尺寸、钢管圆度、钢管偏壁、附属件数量、焊接质量、外观质量、防腐质量；

2配套件数量、外观质量、防腐质量；

3支架各分段与配套件的整体拼装质量。

以上验收内容应符合附录A.1和附录B.1的相关要求。

支架分段钢管切割面应平整无毛刺，两端钢管拼装对接后应严实合缝，接缝宽度不

应大于20mm。

同批次支架的各分段应具有安装通用性，为保证产品统一标准，出厂前应进行单架

拼装试验，宜每10架支架抽查1架。异型架每架均应进行拼装检查，检测要求如下：

1钢管混凝土组合支架垂直高度允许偏差为h/1000，且不应大于20mm。

2钢管混凝土组合支架水平允许偏差为l/1000，且不应大于20mm。

钢管弯管曲率半径应符合设计要求，允许偏差为80mm。

对支架整体结构、灌注孔短管及加强护板、排气排浆孔短管及加强护板进行焊接质

量检测，应包含下列内容：

1不应漏焊或少焊，焊缝应饱满，焊接高度不应低于母材厚度，焊口边无烧伤，焊接收

弧处不应出现开口；

2灌注孔短管及加强护板为关键部位，不应出现未熔合、夹污或熔伤主体钢管的现象，

灌注孔及排气排浆孔切割掉的母材部分应从主体钢管内取出；

3灌注孔两侧均有加强护板时应对称布置。

对支架其他附属件进行焊接质量检测，不应出现未熔合、夹污或熔伤主体钢管的现

象，根据附属件选配情况，检测对象应包括下列内容：

1支架纵向采用拉杆连接时，应检测套筒与主体钢管焊接质量；

2支架纵向采用连杆连接时，应检测连杆托盘与主体钢管焊接质量。

对配套件进行质量检测，应包含下列内容：

1接头套管表面无锈迹，切口平整且无缺口，防腐油漆或涂料厚度均匀；

19

2连杆长度误差不应大于5mm，螺栓螺帽齐全，防腐油漆或涂料厚度均匀；

3灌注孔封孔塞直径与灌注孔短管内径匹配良好，为方便封孔塞置入，宜焊接手持用短

钢筋。

组合支架安装质量控制

钢管混凝土组合支架安装顺序应符合设计要求，先安装门式支撑架，再安装搭接支

撑架。

钢管混凝土组合支架安装前，构件的中心线、标高基准点等标记应齐全。支架分段

起吊应符合施工安全要求。

钢管混凝土组合支架安装完成后，应对安装质量进行检测：

1当支架净断面积S不大于20m²时，高度允许偏差为20mm，宽度允许偏差为30mm。

2当支架净断面积S大于20m²时，高度允许偏差为30mm，宽度允许偏差为40mm。

钢管混凝土组合支架安装前应清理钢管内的杂物，钢管口应包封严密。

钢管混凝土组合支架安装就位后，应及时校正和固定牢固。钢管混凝土支架与

紧固件连接的质量应符合设计要求和国家现行有关标准的规定。

混凝土灌注质量控制

钢管混凝土组合支架灌注混凝土的强度和坍落度应符合设计要求，混凝土强度等级

设计不应小于C35，为了满足混凝土泵送要求，坍落度不应小于180mm，混凝土灌注应符

合附录B.3钢管内混凝土灌注质量验收记录。

钢管内混凝土的工作性能和收缩性能应符合设计要求和国家现行有关标准的规定。

钢管内混凝土灌注应采用混凝土输送泵，输送泵出口混凝土压力应满足混凝土顶升

需求，同一支架内的混凝土应连续浇筑，一次完成，不应中断。

钢管内混凝土应浇筑密实，不应出现混凝土离析与脱空问题，宜在混凝土内加入微

膨胀剂或采用自密实混凝土。

钢管内混凝土灌注前，应对钢管安装质量检查确认，确保支架稳定。

混凝土灌注后应对灌注孔进行临时封闭，防止拆卸管路时混凝土回流。

待支架内混凝土初步凝固后，拆卸临时封闭结构，灌注孔置入封孔塞。

灌入钢管内的混凝土采用自然养护方式。应采用超声波检测方式为主，敲击钢管壁

为辅的方式，检测钢管内混凝土充盈程度。

监控量测

施工量测主要包括变形量测和接触压力量测，具体项目宜包括下列内容：

1巷道断面变形量测；

2钢管混凝土组合支架结构变形量测；

3钢管混凝土组合支架与围岩之间的接触压力量测。

施工量测采用的仪器或设备应与观测精度、观测方法相适应。

施工量测应及时进行数据分析，形成日报、周报、月报成果，并上报到相关单位，

同时将成果资料分类装订进行归档。

施工量测过程中发生下列情况之一时，应立即实施应急预案，同时应提高量测频率

或增加量测内容：

1量测值速率出现异常变化；

2量测值速率达到或超出预警值；

20

3量测值累计达到或超出预警值。

量测方法应包括下列内容：

1巷道变形量测采用十字布点法如图7.5.5-1所示，量测每1~7天进行一次，应按附录

D.1进行记录，并对量测数据进行分析，数值超限时应进行支护加固处理。

B

O

AC

D

图7.5.5-1巷道变形量测基点布置图

2组合支架变形量测如图7.5.5-2所示，应每3天进行一次，应按附录D.2对量测数据

进行记录，并对组合支架变形量进行分析，数值超限时应进行支护加固处理。

B

AO

C

D地坪

（a）门式支撑架变形量测基点布置图

A

B地坪

（b）搭接支撑架变形量测基点布置图

图7.5.5-2组合支架变形量测基点布置图

21

3支架围岩接触压力采用压力盒进行量测，量测数据应按附录D.3进行记录，对压力盒

应力变化进行分析，数值超限时应进行支护加固处理。

量测控制和预警应符合下列要求：

1巷道工程施工图设计文件应明确量测项目的控制值；

2巷道工程应根据工程特点、量测项目控制值、施工经验等制定量测预警值和预警标准；

3量测控制值和预警值应满足支护结构设计以及巷道变形控制要求；

4巷道工程施工过程中，当量测数据达到预警值时，必须进行警情报送。

量测成果及信息反馈应符合下列要求：

1量测成果资料应完整、清晰、签字齐全，量测成果应包括现场量测资料、计算分析资

料、图表资料和文字报告等；

2量测单位取得现场量测资料后，应及时整理、分析和校对量测数据，保证量测数据的

真实、准确和完整性；

3外业量测值及巡视检查的原始记录不应涂改、伪造和转抄，应及时组卷、归档；

4量测日报、警情快报、阶段性报告和总结报告应按规定的格式和内容及时向相关单位

报送。

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附录A组合支架制作质量控制表

表A.1门式支撑架和搭接支撑架出厂验收记录

工程名称

制作单位生产日期

门式支撑架/搭接

分段数量

支撑架

序号检查总项检查分项允许偏差/mm自检评定记录

1钢管直径±d/500，且≤±5

2钢管壁厚≤±12.5%

3分段尺寸±3

4管口圆度d/500，且≤±5

5弯曲矢高l/1500，且≤5

主体结构

钢管两端面切斜

61.7

偏差

钢管外表面锈蚀

7≤0.18

深度

8防锈涂层厚度≥0.5mm

9套管长度

10套管管口圆度

配套件

11工字钢弯腰挠度