項目背景
地下開采礦井，受壓力影響，巷道多表現(xiàn)為圍巖運動，兩幫變形、巷道底鼓等，對礦井巷道維護帶來一定的困擾。日常巷道支護只注重巷道頂板、邊幫，未對底板進行有效的支護，這樣的底板通常處于敞開不支護狀態(tài)，從而導致巷道底鼓量大于頂板下沉量。巷道底鼓給正常生產(chǎn)帶來一系列的安全影響，不僅會導致巷道斷面縮小，阻礙運輸、行人、通風，給巷道維護帶來一定困難，嚴重時能將巷道斷面全部跨落封閉、給復采及回風的安全生產(chǎn)帶來嚴重威脅。因此，充分掌握巷道底鼓的原因并采取有效措施，防治巷道底鼓具有一定的重要意義。
研究內(nèi)容
1.現(xiàn)狀分析礦井巷道現(xiàn)采用錨網(wǎng)索進行支護，錨索支護無法達到支護強度時采用了設(shè)U形棚及噴碹聯(lián)合支護，經(jīng)過一段時間的觀察，U形棚支護只是解決了巷道兩幫壓力大的問題，底鼓現(xiàn)象仍然沒有解決好，并且巷道兩側(cè)底角部分的棚腿也被擠壓了進來，需對巷道進行二次修復，棚架損壞無法重復利用，平均每半年需對巷道進行一次臥底施工，極大的增加了成本支出，說明普通U型棚未從根本上解決巷道壓力問題。
2.方案設(shè)計
本設(shè)計采用馬蹄形可縮性金屬支架加錨索的聯(lián)合支護形式，在原有U型棚架基礎(chǔ)上加設(shè)反底拱棚，同時巷幫搭接處采用強度更高的錨索進行固定，底梁與棚腿子搭接處也使用棚卡子進行穩(wěn)固，必要時這部分的卡子桿用錨桿代替，使棚腿與巷道兩幫進行錨固，同時對反底拱棚伸縮范圍進行固定，保證了棚腿子底根部分的穩(wěn)定性與牢固性，有效控制巷道圍巖運動范圍，保證巷道的應(yīng)力平衡。
3.結(jié)構(gòu)及規(guī)格
馬蹄形U型鋼采用熱軋36kg/m U型鋼制作，分為三心拱棚及反底拱棚兩部分組合而成。
圖1 設(shè)計方案
（1）三心拱棚：采用熱軋36kg/m U型鋼制作，底部打設(shè)錨桿孔，便于與反底拱棚套結(jié)，腰部打設(shè)錨索孔，利用主動加被動聯(lián)合支護，有效控制幫部及底部變形量（圖2所示）。
圖2 三心拱棚
（2）反底拱棚：采用36kg/m U型鋼熱軋鋼制作，腰部與三心拱棚搭接，底部采用連接桿使棚架連為整體，加強支護強度（圖3）。
圖3 反底拱棚
4.支架特點
①針對巷道礦壓較大，首次采用馬蹄形可縮性金屬支架加錨索的聯(lián)合支護形式，有效控制圍巖運動量，對底板首次采用剛性支護，有效控制底鼓量；
②針對巷道棚架受壓翹腿現(xiàn)象，對棚腿進行錨桿固定，同時與反底拱棚搭接，反底拱棚受底部壓力后延伸至棚架腿部，可有效減少棚腿翹腿現(xiàn)象；
③U型棚架現(xiàn)腰部支護多采用錨桿固定，該棚架采用強度更高的錨索進行固定，可錨固于穩(wěn)定巖層內(nèi)，加強了棚架腰部支護強度，減少棚架受礦壓變形量，增加U型棚架使用壽命。
應(yīng)用效果
馬蹄形U型鋼支架，采用框架鋼棚支護能承受住來自其周邊的壓力，使巷道不被破壞底板原有的應(yīng)力平衡，不易受周邊壓力擠出造成巷道底鼓，從而有效控制礦壓，減少底鼓周期，降低巷道維護成本。
1.減少巷道圍巖運動量。采用馬蹄形可縮性金屬支架加錨索的聯(lián)合支護形式，對圍巖的主動加被動支護，可有效控制巷道圍巖變化量；
2.降低了巷道維護成本。受礦壓影響，巷道變化量較大，根據(jù)圍巖觀測數(shù)據(jù)顯示，局部巷道半年底鼓量已超600mm，少數(shù)巷道受底鼓影響已完全閉合，巷道平均每半年需進行一次維護，在成本上需附加巷道維護費用。該設(shè)計通過增加巷道支護強度從而減少巷道變形周期，增加巷道使用期限，有效控制巷道維護成本。
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