钢管混凝土支架在巷道支护中的尝试.pdf

2 0 1 0 年第 4 期 煤矿支护 3 9 石 粤0 庄 中 期k 杯 参 评 论 文 钢管混 凝土支架在巷道支护中的尝 试 单 忠祥 龙煤矿业集团公司 鹤岗分公司黑龙江 鹤岗 1 5 4 1 0 0 摘 要 钢管混凝土支护技术 目前在国内属于比较新的支护技术。本文介绍 了南山 矿盆地 区 1 8层一分段-2 2 5机道采用钢管混凝土支架支护，很好地承 受了综采放 顶煤的采动影响，为今后特殊地 点采用该项支护技术提供 了宝贵经验。 关键词 机道钢管混凝土 尝试 丽 再 龙煤集团鹤 岗分公 司南 山煤矿 盆地 区 l 8层一分段采用综 合机 械化放 顶煤 开采 ， 一 2 2 5机道布置在煤 厚 1 4 m 的 1 8 煤层下 方，巷道全长 5 8 0 m。巷道其 中 1 4 0 m 一段 与煤层 底 板平 均距 离 4 5 m，最 近处 只有 3 4 m，开采前，由于巷压大，该机道 已经 产生形变。考虑到采动影响大 ，加上机道距 煤层太近，如不加强支护则在开采过程中该 机道将无法正常使用。起初准备采用锚、网 +锚索加强支护，由于机道距离煤层太近 ， 锚索无法使用，决定与中国矿业大学合作 ， 采用钢管混凝土支架对原机道加强支护。 1 支护 机理 在钢管内充填混凝土就制成了钢管混凝 土，它既具有钢材的高强和延性，又有混凝 土耐压和造价低廉的优点，是一种介于钢材 和混凝土之间的复合材料_ 】 j 。 钢管混凝土构件是一种实心构件 ，其截 面积要比空钢管大很多倍，所 以其整体稳定 性和局部稳定性均优于钢管构件。同时，钢 管混凝土在受压后，内部的混凝土受到钢管 的约束而成为约束混凝土，其强度得以大幅 度提高。所 以钢管混凝土在受压时，钢管和 混凝土互相弥补 了对方 的缺点而发挥了双方 的优点，表现出力学性能上的 “ 共生现象” ， 使材料的强度得到充分发挥 。因此 ，钢管混 凝土充分利用混凝土在三向应力状态下的力 学特性 ，使混凝土完成 了从脆性材料向塑性 材料、低强到高强两个方面的转化，从而使 钢管混凝土的承载力远大于钢管和混凝土单 独承载力之和，并具有 良好的塑性l_ 2 J 。 2 施工 2 1施 工 工 艺 支护前，由于原机道一些地点已经产生 变形 ，必须对原机道进行处理。 施工工艺为：巷道开帮扩顶一 喷 5 0 mm 厚混凝土层一架设空钢管支架一铺网、加木 背板一钢管支架注混凝土。 2 2 施 工材料 2 2 1 钢管混凝土支架参数 施工采用直径 1 5 9 mm、厚 8 mm钢管做 支架 ，其结构参数见表 1 。支架结构如图 1 所 示 。 2 2 2 灌注混凝土参数 ( 1 )灌注混凝土技术要求 混凝土强度等级：C e。 ； 坍落度要求：不小于 1 8 0 mm； 煤矿支护 2 0 1 0年第 4 期 水泥品种 ：5 2 5号普通硅酸盐水泥； 砂子 ：中砂 ( 优质河砂 、粒径 0 3 5 ram 0 5 mm ) ： 石 子 ：碎 石 ( 粒 径 2 0 mm) ； 减水剂：高效萘系减水剂 ( 1 0 K o ) ； 膨胀剂 ：高效 C S A膨胀剂 ( 硫铝酸钙 类 ) ； 钢纤维 ：波纹状。 ( 2 )混凝 土 配料 比 灌注支架用混凝土用料配合比见表 2 。 表 1 钢管混凝土支架结构参数 各段名称 顶拱段 两帮段 套管 挡环 底脚板 钢材型 号 r n m 直径 1 5 9 、厚 8 直径 1 5 9 、厚 8 直径 1 9 4 、厚 1 2 直径 1 9 4 、厚 】 2 钢板厚 1 0 位蘑量 k g n l 2 9 8 2 9 8 5 3 9 5 3 9 7 9 k g n 】 每段长度 ， n 3 6 2 8 2 9 1 4 0 4 O O 5 O 3 0 3 每架数量 l 2 2 2 2 缚段钢管重量 k g 1 O 8 j l 8 6 8 j 2 1 5 2 2 6 9 I 各部分总重量 k g 1 O 8 1 1 1 7 3 6 8 3 1 2 5 3 8 7 1 1 每架 支架重量 k g 3 3 0 2 9 1 4 2 2 表 2 单位立方混凝材料配 比 材料 水 泥 碎石 砂 ： 减 水剂 膨胀剂 钢纤维 水 单位立方混凝土配料量 k g m 。 4 6 0 l l 3 7 6 9 7 5 8 5 3 6 4 5 1 6 0 单根 支架用混凝土配料量 k g 1 0 2 2 5 9 1 5 9 1 3 3 8 1 1 3 6 1 4 O根支架用混凝土配料量 k g 1 4 3 6 4 3 6 2 9 3 2 2 2 l 8 】 8 6 1 1 4 9 1 4 3 5 1 0 7 一 一 图 】 钢管混凝土支 架结构图 2 3施 工 2 3 1 开帮扩顶 巷道毛断面宽 4 6 2 m、高 3 4 1 m，其 中 混凝土喷层 0 0 5 m，木背板缓冲层 0 1 m，钢 管混凝土支架 0 1 6 m，断面净宽为 4 m。由于 原巷道部分地点已经形变，巷道规格达不到 设计要求，因此需要对部分地点开帮扩顶。 2 3 2 喷射混凝土 配制 C 等级的 昆 凝土 ，在巷道开帮扩 顶之后立即喷射 ，喷层厚度为 5 0 mm。按照 普通的煤矿喷射混凝土规程执行。 2 3 3 空钢管支架架设 喷射混凝土后可立即进行空钢管支架架 设 。 支架设计间距 l m。以激光线 为准 ，找 出支架各部位置 。清理巷道两帮底部碎渣 ， 安装两帮段空钢管支架 ，扣好筋 巴力拉杆。 架设顶拱端空钢管支架 ，将两个接头套管装 在顶拱端钢管上 ，将顶拱段的的钢管端头与 两帮段的钢管端头对准 ，把套管从顶拱段钢 管上推下来 ，直到顶住 两帮段钢管 的定 位 环 ，同时扣好筋巴力拉杆 。由于第一架没有 筋巴力拉杆定位，因此一定严格定好支架位 置 ，以便后续支架安装到位。如此 ，空钢管 支架安装完成 。 2 3 4铺设钢筋网、壁厚填充 空钢管支架架设定位好之后 ，在支架顶 部铺三片钢筋 网，网间搭接 1 0 0 mm；然后 进行壁厚木 背板充填 ，背板采用插 花式排 列 ，排紧靠紧。 2 3 5 钢管支架注混凝土 ( 下转第 2 O页) ， _ | 一 。 ， 一 似。 2 0 煤矿支护 2 0 1 0年第 4期 压拉架 ，使用化学材料加固煤壁等措施也可 控制工作面片帮和冒顶 。 4 结束语 对开采过程的矿压观测数据分析，有助 于大采高一次采全厚工艺的煤壁片帮规律研 究。根据片帮规律 ，针对性地提 出大采高工 作面片帮的预防及控制措施 ，进而能够进一 步完善、改进大采高工艺技术，为大采高工 艺开辟更为广阔的发展前景。 作者简介 边 强 男，1 9 7 5年 出生，河 北省任丘人 ，研究生。现在晋城无烟煤矿业 集团有限责任公司生产处从事采掘技术研究 与管理工作，高级工程师 ，联系电话 ：0 3 5 6 3 6 6 3 8 9 1 ；手 机 ：1 3 9 3 4 0 6 9 3 4 1 ；电子 信 箱 ：b i a n q i a n g 1 9 7 5 1 2 6 c o rn。 ( 收稿 日期：2 O 1 O l O 一1 3 ；责任编辑 ：黄 翔) ( 上接第 4 0页) 每安装 5 1 0架空钢管支架 ，集中灌注 混凝土一次 。 首先连接好电缆、布置好水管，输送泵 空载 1 5 2 0 mi n ；然后 ，伴制混凝土 ，最好 使用搅拌设备，按照配料表配制混凝土 ，每 次搅拌混凝土 l m ；混凝土搅拌均匀 ，防止 管路堵塞。紧接着 连接注浆管路 ，第一次 使用时输送泵先泵送少许 水泥砂浆润 滑管 路 ，然后正常泵送灌注混凝土。给支架注混 凝土过程中，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 ；当顶部排气孔流出约 3铁锹混凝土 时可停止注混凝土。每架注完之前，连接好 下一架支架部分管路 ，以节约时间，防止搅 拌好的混凝土初凝。 注浆结束后 ，先停止泵送 ，然后拆卸管 路 。封堵注浆孔、排浆孔。冲洗管路、输送 泵管道 ，停止供水 、最后断电。空钢管注混 凝土结束后，钢管混凝土支架支护完毕 。 钢管混凝土支护如图 2 所示。 3 效果分析 目前该 区正在进行综合机械化放顶煤开 采，并且已经采过钢管混凝土段 7 0 m 以上 ， 通过顶板离层指示仪监测，支架最大形变量 只有 3 mm如此微 小的形变，完全不能影 响其使用 。 图 2钢 管 混 凝 土 支 架 支 护 断 面 图 使用钢管混凝土支架每 m 支护费用总 额 5 7 6 8 元 ，共使用 了 1 4 0架，总支护费用 额 8 0 7 5万元。费用不算很高 ，主要是解决 了其他支护形式无法解决的问题 ，有很大的 推广价值。 参考文献 E 1 蔡 绍怀 钢管混凝 土的计算与应用 E M 北京 ：中国建筑工业出版社 ， 1 9 8 9 2 臧德胜，李安琴 钢管砼支架的工程 应用研究 E J 淮南 ：岩土工 程学 报 ，2 0 0 1 ，2 3( 3 ) 作者简介 单 忠祥 男 ，1 9 6 4年 出生，毕 业于鹤矿职工大学。现任龙煤鹤 岗分公司开 拓技术部副总工程师 。 ( 收稿 日期 ：2 0 1 0 1 O 一0 5 ；责任编辑 ：黄翔)