钢管混凝土支架支护施工工艺.doc

大淑村矿钢管混凝土支架支护施工工艺
大淑村矿技术部：王争
摘要：冀中能源峰峰集团大淑村矿东一采区-450水平新东翼皮带巷部分巷道处于172102工作面停采保护煤柱下方，处于应力集中区域，前期掘进的轨道巷围岩变形严重，表现为：断面缩小、底鼓严重、锚索拉断、U型钢支架破坏；因此对新掘皮带巷进行了钢管混凝土支架支护，支架型号为φ194×8mm，支架间距0.8m，目前支架已经开始承载，支架完好，巷道稳定。
关键字：应力集中区；钢管混凝土支架；施工工艺
1 工程背景
钢管混凝土支架使用地点位于大淑村矿东一采区-450水平新东翼皮带巷进入采空泄压区的巷道内，长度为70m，巷道所处位置临近172102采空泄压区，属于应力集中区，因此巷道围岩压力大，变形破坏严重。巷道主要采用传统的锚网喷+U型钢支架支护方式，巷道破坏严重，主要表现为巷道断面缩小、底鼓严重、锚索和锚杆破坏、U型钢支架破坏等，为解决上述问题，大淑村矿采用了钢管混凝土支护。
2、钢管混凝土支架施工工艺
基本工艺流程：巷道开帮挑顶 初喷100mm厚混凝土层 锚杆支护 安装空钢管支架 钢管支架灌注混凝土 等待围岩变形至支架，复喷50mm厚混凝土层。
3 、巷道开帮挑顶、初喷混凝土层
巷道断面形状采用直墙半圆拱形，毛断面：宽×高=5088mm×4144mm mm；净断面：宽×高=4400mm×3700。顶部留设200mm变形空间，巷道两帮各留设100mm变形空间。
开帮挑顶按正常掘进要求进行，力求安全简易，底部先不动；毛断面完成后立即喷射100mm混凝土层，喷射混凝土按正常使用配比和技术要求进行。
4 、锚杆支护
锚杆规格：φ22mm×2400mm，锚杆间距0.7m，排距0.8m，每个断面15根。锚杆施工按矿上正常作业规程操作。
5、安装空钢管支架
锚杆安装后可立即进行空钢管支架架设。
以巷道中心线和腰线为准，确定支架安装位置，清理巷道两帮底部浮矸，按支架反底拱需求卧底800mm，顶部预留200mm，帮部预留100mm，支架安装轮廓如图1。

图1 支架安装轮廓图
支架安装轮廓确定好之后，按图2所示的顺序安装钢管支架。
首先确定反底拱段安放位置，并放入反底拱段；
其次安装帮腿段，先安装一侧再安装另一侧，帮腿段靠近帮壁后先向上抬高一小段距离，将帮腿段的定位钢筋缓慢插入反底拱段，直到端口紧密结合，将提前套在绑腿段上的接头套管向下移动到挡环；
最后安装顶弧段，现将顶弧段向上抬起一小段距离，将端口对准帮腿段上的定位钢筋，然后缓慢插入，直到端口紧密结合，然后将提前套在顶弧段的接头套管向下移动到挡环。
钢管支架安装之后：a、连接好顶杆，保证顶杆螺栓到位拧紧；b、顶部、两帮设置三条W钢带； c、每十架钢管支架锚固一架，以保证支架整体稳定性。

图2 钢管支架安装顺序

6、钢管支架灌注混凝土工序
（1）灌注准备工作
每安装10～15架空钢管支架灌注混凝土一次，灌注前一班做好各项准备工作。
材料准备：1台混凝土输送泵（并提前一班通电试机），2根高压胶管（1根备用），5套连接管路（输送泵自带）,5～8个四寸闸板阀，1个矿车，6对木楔，沙石水泥及减水剂膨胀剂。
支架准备：支架顶杆、钢带连接完好，支架与围岩必须用木楔塞紧，其中每段钢管用1对木楔塞紧，一架用3对木楔。
（2）灌注施工顺序
① 混凝土输送泵平放在巷道，通过高压胶管与支架注浆短管连接，混凝土输送泵布置如图4；
② 首先一组人员连接好电缆、布置好水管，输送泵空载15～20分钟；另一组人员去料场掺和混凝土干料，每次1矿车。
③ 拌制混凝土，有条件的话使用搅拌机，每次搅拌1m3，严格按C50配比添加水泥、砂子、石子及外加剂。混凝土搅拌均匀，坍落度大于160mm，符合泵送混凝土要求。
④ 连接注浆管路，依次为：输送泵—输送管—高压胶管—闸阀—支架注浆口，闸阀开通。第一次使用输送泵时应先泵送一罐水泥砂浆以润滑管路，然后正常泵送注浆。给支架灌注混凝土前先往钢管内放入少量水，灌注过程中，特别留意混凝土注入速度，发现料斗下料速度变慢及时反泵数下，防止堵塞管路。每次注浆提前连接好5架支架的输送管路，以方便管路连接，节约时间，防治输送管内混凝土凝固。
⑤ 每架灌注结束前，需顶部排浆孔流出约3铁锹混凝土作为结束标识点。
⑥ 每架支架灌注结束后先停止泵送，然后关闭闸阀，拆卸管路，封堵排浆孔。连接下一架，继续灌注，直到15架全部灌注完毕。
⑦ 灌注完毕后先停泵，卸掉搅拌箱多余混凝土，正反泵水洗管路、输送泵管道，拆卸管路，停泵，停止供水、最后断电。
（3）注意事项
① 准备6对木楔，灌注前必须把支架与围岩塞紧，其中每段钢管用1对木楔塞紧，一架用3对木楔。6对木楔交替使用。保证灌注过程中顶段不会向上顶起，同时使套管不漏浆以保证输送压力不减弱，使混凝土顺利注到支架的另一侧。
② 若人工搅拌混凝土必须多翻几遍料，保证混凝土和易性良好，不能使用输送泵搅拌代替人工搅拌。混凝土搅拌不好最容易导致堵管。
③ 注浆孔处输送管接管前必须用水润湿，同时往支架内放入少量水，以保证注浆过程中混凝土在注浆孔处与支架内顺利通过不堵管。
④ 混凝土到达排气孔后必须用大锤敲打左边支架腿，振动混凝土，促使混凝土向下流动注满左支架腿。
⑤ 快注满时必须使排气孔喷出3锹以上混凝土才能停止注浆。
⑥ 注浆结束后拆管时把弯头向上扭转，保证混凝土不会流出。
⑦ 注浆孔封孔板必须安装到位，即：封孔板打入注浆管头约10公分。如果出现顶出现象，加6个毛铁丝塞紧再打入。
7、复喷混凝土
当预留变形空间即将压实，围岩局部开始接触支架时，用木背板塞实剩余预留变形空间，并开始复喷50mm混凝土喷层。
8、结论
针对峰峰集团大淑村矿新东翼皮带巷高应力围岩条件，采用了钢管混凝土支护工艺，该工艺确保了钢管混凝土支架支护质量，以及高效快速的安装。目前东一采区-450水平新东翼皮带巷钢管混凝土支架已经开始承载，巷道围岩变形控制在预留变形量范围内，支架完好，无变形破坏，巷道稳定。该工艺对集团公司各附属矿井进行钢管混凝土现场施工提供了借鉴。