專利名稱：一種u型棚巷道交叉點(diǎn)支護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于巷道支護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
巷道交叉點(diǎn)是指礦井中巷道交會(huì)或分岔處的一段巷道。由于巷道交叉點(diǎn)的開挖，使交叉點(diǎn)處巷道圍巖的受力狀態(tài)由原始的三向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閮上驊?yīng)力狀態(tài)或單向應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)而使圍巖性質(zhì)及受力情況相應(yīng)發(fā)生改變，并使巷道交叉點(diǎn)發(fā)生失穩(wěn)破壞的可能性劇增。
交叉點(diǎn)處因受兩條或多條相交巷道的影響，巷道跨度和頂板懸露面積往往很大，加上交叉點(diǎn)附近巷道兩側(cè)支承壓力區(qū)和頂板卸載區(qū)的相互影響，使該處圍巖受力復(fù)雜。隨著開采深度的增加，各種形式的交叉點(diǎn)都會(huì)不可避免地引起各種各樣的工程穩(wěn)定性問題。而井下巷道交叉點(diǎn)形式更是復(fù)雜多樣，比如巷道交叉點(diǎn)力學(xué)特性也隨其結(jié)構(gòu)而不盡相同。國內(nèi)外對(duì)深井巷道交叉點(diǎn)穩(wěn)定性問題進(jìn)行了大量的研究，逐漸形成了一些有影響力的理論和技術(shù)，這些理論與技術(shù)解決了大量圍巖支護(hù)問題，但是由于深部開采環(huán)境的復(fù)雜性，巷道交叉點(diǎn)難支護(hù)的問題尚未得到根本解決，導(dǎo)致在實(shí)踐上盲目性大、針對(duì)性差、成功率低、浪費(fèi)嚴(yán)重。通過對(duì)大量參考文獻(xiàn)的分析可知，眾多專家、學(xué)者在巷道交叉點(diǎn)施工和支護(hù)方面盡管已進(jìn)行了一定的工程實(shí)踐，但從理論認(rèn)識(shí)和支護(hù)方法上還存在許多問題，主要表現(xiàn)為
(I)巷道圍巖或支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞模式的不確定性和多重性與單一破壞準(zhǔn)則間的差異。如何使巷道結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。它不僅依賴于支護(hù)強(qiáng)度，而且在很大程度上還與巷道工程支護(hù)形式、支護(hù)時(shí)間、開挖方式密切相關(guān)。再者任何巷道的破壞模式都不是單一的，而是從巷道或支護(hù)結(jié)構(gòu)某一處或幾處以一種或幾種方式首先發(fā)生破壞(突破點(diǎn)理論)，繼而破壞逐步發(fā)展(在破壞程度上)和漸進(jìn)變化(在破壞模式上)，最終導(dǎo)致巷道完全破壞。(2)傳統(tǒng)理論方法(諸如梁理論、板理論和砌體梁理論等)由于其適應(yīng)條件限制，在深井、大斷面情況下很難滿足工程的要求。(3)深部巷道交叉點(diǎn)的穩(wěn)定性受多種因素影響，主要體現(xiàn)在幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)、地質(zhì)因素和支護(hù)方式三個(gè)方面。根據(jù)大量文獻(xiàn)的分析和研究，國內(nèi)外對(duì)幾何結(jié)構(gòu)、地質(zhì)因素和施工方式的研究較為成熟，而支護(hù)方式、巷道交叉點(diǎn)的開口方面的研究相對(duì)較少。(4)20世紀(jì)60年代以后，我國煤礦在工程技術(shù)理論、支護(hù)技術(shù)和設(shè)計(jì)理論都取得了長足進(jìn)展。但是由于各方面原因，我國煤礦巷道交叉點(diǎn)技術(shù)在理論上、設(shè)計(jì)上、支護(hù)技術(shù)上仍然存在一些問題。尤其是對(duì)大采深支護(hù)巷道中的支護(hù)及二次開口方面的研究仍需深化。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)有其優(yōu)越性但同時(shí)也存在局限性，只有正確地認(rèn)識(shí)這一事實(shí)，并針對(duì)存在的問題，探索求解問題的途徑，才有可能使支護(hù)理論得到發(fā)展。巷道穩(wěn)定因素、變形特征和科學(xué)合理布置支護(hù)方式是解決巷道交叉點(diǎn)穩(wěn)定性的主要途徑，因此進(jìn)一步研究適合于深部巷道交叉點(diǎn)問題的支護(hù)理論對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。檢索發(fā)現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，摘述如下1.掘進(jìn)巷道交叉點(diǎn)支護(hù)使用錨索懸吊U型鋼梁技術(shù)/李寶榮(山西焦煤集團(tuán)公司官地礦)//山西焦煤科技.2004. (B08). -33-34。文摘介紹了在掘進(jìn)巷道交叉支護(hù)中，通過使用錨索懸吊U型鋼梁技術(shù)，解決了舊支護(hù)方式存在的問題，并對(duì)其使用范圍進(jìn)行了探討。2.錨索二次支護(hù)技術(shù)在大巷交叉點(diǎn)中的應(yīng)用/王景義、孫亮(淮南礦業(yè)集團(tuán)潘二煤礦)// 煤炭工程· 2010，(9). -37-39。文摘針對(duì)交叉點(diǎn)二次支護(hù)技術(shù)難題，提出了運(yùn)用高預(yù)應(yīng)力桁架錨索主動(dòng)復(fù)合支護(hù)配合錨噴支護(hù)技術(shù)，有效防止圍巖強(qiáng)度降低，保持圍巖的完整性。通過現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)表明，桁架錨索二次支護(hù)系統(tǒng)可以在復(fù)雜地質(zhì)條件下多種巷道交叉點(diǎn)應(yīng)用，巷道支護(hù)狀況相比以 前發(fā)生本質(zhì)變化有效控制圍巖變形與破壞，防止頂板離層，是適合大巷交叉點(diǎn)等復(fù)雜條件下二次支護(hù)的一種全新強(qiáng)力復(fù)合主動(dòng)支護(hù)方式。3.深部大斷面巷道交叉點(diǎn)綜合支護(hù)技術(shù)/楊學(xué)勝、龐家平(淮南礦業(yè)集團(tuán)謝一礦)//淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2008, 8 (I). -11-12。文摘通過對(duì)深部大斷面巷道交叉點(diǎn)采用邁步“U”型棚、錨桿、砌碹、噴、注漿、錨索等綜合支護(hù)技術(shù)，有效解決了深部大斷面巷道交叉點(diǎn)施工難度大、維修周期短等問題。4.交叉點(diǎn)處撥門施工技術(shù)探討/王吉?jiǎng)?、劉春?淮北礦業(yè)集團(tuán)公司許疃煤礦)Il 煤炭技術(shù)· 2009，28 (6) · -173-175。文摘通過對(duì)許疃煤礦82下人行下山二區(qū)段北翼巖石集中回風(fēng)聯(lián)巷的施工技術(shù)難題進(jìn)行研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出了合理的聯(lián)合支護(hù)方案，永久支護(hù)和補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)相互作用，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，該項(xiàng)支護(hù)技術(shù)能夠有效地控制圍巖在應(yīng)力集中區(qū)的變形和破壞，確保了巷道的安全施工和后期的有效利用，滿足安全生產(chǎn)要求。5.錨梁網(wǎng)索噴支護(hù)在大交叉點(diǎn)施工中的應(yīng)用/鄭世豪(安徽淮北礦業(yè)集團(tuán)公司海孜煤礦)Il 煤炭技術(shù)· 2007，26 (7) · -105-106。文摘錨梁網(wǎng)索噴支護(hù)技術(shù)在海孜礦大交叉點(diǎn)施工中的成功應(yīng)用，在松軟巖層中施工大斷面巷道、在支護(hù)方式上提供了很好的范例，具有一定的推廣和使用價(jià)值。6.錨索支護(hù)在不穩(wěn)定巖層巷道交岔點(diǎn)施工中的應(yīng)用/楊蘭坡(撫寧縣煤炭事業(yè)管理處)Il水力采煤與管道運(yùn)輸· 2009, (2). -59-61。文摘針對(duì)老柳江礦井下巖層的具體條件，提出了巷道交叉點(diǎn)使用錨索加強(qiáng)支護(hù)工藝，介紹了錨索支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)，完善了巷道交岔點(diǎn)支護(hù)工藝，在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了較好的效果。7.架棚巷道交叉點(diǎn)安全型支護(hù)方式研究/黃治江等(山東省七五生建煤礦)//山東煤炭科技· 2004，(B06) · -120。文摘山東省七五生建煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力O.9Mt/a，由于受井下地質(zhì)條件和開采工藝的影響，工作面順槽支護(hù)方式主要采用工字鋼棚進(jìn)行支護(hù)，約占巷道總量的90%。在巷道掘進(jìn)過程中，由于需要施工安全硐以及巷道拐彎等，產(chǎn)生了大量的交叉點(diǎn)施工，給巷道支護(hù)帶來了困難。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，七五生建煤礦自投產(chǎn)以來，在掘進(jìn)過程中發(fā)生的頂板事故。8.厚煤層內(nèi)立交巷道交叉點(diǎn)施工技術(shù)改進(jìn)/趙元(潞安環(huán)能股份公司漳村煤礦)；李觀生(山西煤電集團(tuán)公司)//煤.2002，11 (6) .-21-21，48。[0026]文摘針對(duì)厚煤層中布置的沿頂板掘進(jìn)巷道和沿底板掘進(jìn)巷道交叉點(diǎn)難于支護(hù)問題，提出立交點(diǎn)支護(hù)改進(jìn)方案，有效改善了立交點(diǎn)的支護(hù)效果，縮短施工工期，為相同條件下的立交點(diǎn)支護(hù)提供效果較好的方法。9.淺談立面交叉點(diǎn)巷道的施工/王立新(開灤精煤股份有限公司呂家坨礦業(yè)分公司)//水力采煤與管道運(yùn)輸· 2004，(3). -34-35。文摘本文介紹了呂家坨礦業(yè)分公司掘進(jìn)巷道特殊地點(diǎn)的施工方法，詳細(xì)介紹了立面交叉點(diǎn)巷道的施工過程和采取的措施，針對(duì)施工中所發(fā)現(xiàn)的問題，提出了建議。10.巷道銳角交叉點(diǎn)改臺(tái)棚工藝的探索/呂華新(開灤集團(tuán)錢家營礦業(yè)分公司)//水力采煤與管道運(yùn)輸.2007，(2).-21-22。文摘通過對(duì)工作面順槽巷道開口時(shí)采取在軌道(運(yùn)輸)上山架設(shè)大跨度順臺(tái)棚、增大順槽開口巷道的支護(hù)寬度和錨桿(索)加固臺(tái)棚等新工藝的實(shí)踐探索，使順槽開口打向造成巷道有效寬度降低的問題得到了解決。11.同一煤層平巷與斜巷交叉點(diǎn)施工方案的選擇應(yīng)用/萬磊、譚彪、史正景(國投新集能源股份有限公司)//煤炭技術(shù)· 2006, 25(10). -84-85。文摘礦井開拓過程中，時(shí)常會(huì)遇到相交巷道的處理，常規(guī)條件下平巷相交處容易處理，但是如果出現(xiàn)兩條巷道在同一方向間相交，而且坡度較小的情況下，則是非常困難的，一般多采用砼砌碹、瓦石碹或者大U型棚支護(hù)，但工程量大，施工困難；對(duì)新集三礦241301機(jī)巷與皮帶上山相交的工程施工方法進(jìn)行總結(jié)，以期為開拓巷道提供可借鑒價(jià)值。檢索結(jié)果顯示，國內(nèi)有對(duì)巷道交叉點(diǎn)支護(hù)施工技術(shù)的報(bào)道，如所列相關(guān)文獻(xiàn)I在掘進(jìn)巷道交叉支護(hù)中使用錨索懸吊U型鋼梁技術(shù)。文獻(xiàn)2針對(duì)交叉點(diǎn)二次支護(hù)，提出了運(yùn)用高預(yù)應(yīng)力桁架錨索主動(dòng)復(fù)合支護(hù)配合錨噴支護(hù)技術(shù)。文獻(xiàn)3采用邁步“U”型棚、錨桿、砌碹、噴、注漿、錨索等綜合支護(hù)技術(shù)。文獻(xiàn)4提出了聯(lián)合支護(hù)方案，永久支護(hù)和補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)相互作用，永久支護(hù)采用架棚+錨索網(wǎng)+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)形式，補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)采用錨索+工字鋼梁聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)加固。文獻(xiàn)5-7介紹了錨梁網(wǎng)索噴支護(hù)、錨索支護(hù)、雙擋爪和隱蔽式抬棚支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。文獻(xiàn)8提出立交點(diǎn)支護(hù)改進(jìn)方案，取消對(duì)下部巷道立交范圍的砌墻施工，只進(jìn)行加密棚(小棚距)施工，同時(shí)對(duì)上部巷道兩幫棚腿底部進(jìn)行底梁基礎(chǔ)處理。采取連鎖加固的方法將棚子固定，在變坡點(diǎn)處提前打好兩上連鎖木垛，下捫后初期采取接棚腿的方法施工。文獻(xiàn)10采取在軌道(運(yùn)輸)上山架設(shè)大跨度順臺(tái)棚、增大順槽開口巷道的支護(hù)寬度和錨桿(索)加固臺(tái)棚等工藝。文獻(xiàn)11介紹了同一煤層平巷與斜巷交叉點(diǎn)施工方案的選擇，包括交叉點(diǎn)架設(shè)梯形棚同時(shí)砌筑瓦石墻加強(qiáng)支護(hù)的方法、交叉點(diǎn)采用架設(shè)“u”型棚的方法。近年來我礦關(guān)于在U型棚支護(hù)巷道交叉點(diǎn)的施工技術(shù)一直在積極研究和推廣應(yīng)用當(dāng)中。但是翻閱相關(guān)技術(shù)資料后，符合我礦井下實(shí)際條件且成熟可靠且應(yīng)用價(jià)值較高的技術(shù)很少，很多可以使用的技術(shù)其機(jī)械化程度太高如對(duì)交叉點(diǎn)施工可利用綜掘機(jī)對(duì)兩條巷道同時(shí)施工等，這不太十分符合我礦的井下條件，基本上難以實(shí)現(xiàn)。隨著礦井開拓的延深，U型棚在支護(hù)工藝中的使用現(xiàn)在已經(jīng)越來越普遍，但是針對(duì)在U型棚巷道交叉點(diǎn)預(yù)留施工的專門技術(shù)尚屬空白，面臨礦井開拓加深、煤炭資源日益緊缺的形勢(shì)，全國大中型礦井都將進(jìn)入深部開拓并大量使用U型棚支護(hù)工藝的局面，這是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。面對(duì)我礦井下巖性不好、頂板易破碎，而且隨著開采深度的增加，礦壓的影響也越來越嚴(yán)重，造成了二次開口處巷道變形嚴(yán)重、開口施工難度大、U型棚棚腿被擠出等諸多問題，為走在行業(yè)前端，對(duì)巷道掘進(jìn)中U型棚支護(hù)工藝先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)，勢(shì)在必行，我礦本著解決安全生產(chǎn)實(shí)際需要為目標(biāo)對(duì)此范圍內(nèi)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。目前，我礦巷道掘進(jìn)時(shí)多采用U型棚支護(hù)，U型棚較笨重，不但運(yùn)輸困難，而且為架設(shè)、拆裝和回收都增加了相當(dāng)大的難度，甚至具有一定的危險(xiǎn)性，為施工帶來諸多不便。如果再對(duì)交叉點(diǎn)位置二次開口施工，施工難度更大，且費(fèi)工費(fèi)時(shí)、浪費(fèi)材料。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的問題是，針對(duì)在井巷開拓掘進(jìn)時(shí)提前對(duì)平巷三向或四向交叉點(diǎn)、高位裂隙抽放鉆場(chǎng)等后期二次開口位置進(jìn)行U型棚巷道交叉點(diǎn)預(yù)留施工，并結(jié)合鶴煤八礦提出了一種U型棚巷道交叉點(diǎn)支護(hù)裝置。為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案一種U型棚巷道交叉點(diǎn)支護(hù)裝置，包括基本U型棚和特制U型棚，所述的特制U型棚的一側(cè)支腿和基本U型棚的支腿捆綁連接、另一端為開口并設(shè)有臨時(shí)紅松料支腿，紅松料支腿上端為球面凹槽，凹槽的深度不小于20cm,紅松料支腿下端設(shè)有硬質(zhì)托底。所述的紅松料支腿的直徑不小于16cm。在特制U型棚和基本U型棚頂端的縫隙中設(shè)有木楔。采用本實(shí)用新型，在進(jìn)行預(yù)留施工并二次開口后，能夠充分滿足支護(hù)要求和施工操作要求。有效的提高了交叉點(diǎn)的支護(hù)強(qiáng)度，改善了支護(hù)效果，提高了工效，保證了交叉點(diǎn)的施工安全，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。在交叉點(diǎn)二次施工時(shí)，不用在重新拆裝重新架設(shè)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，施工程序減少，施工難度減小，降低生產(chǎn)成本、材料消耗和減少巷道的工程量。在鶴壁礦區(qū)類似條件下礦井具有廣闊的推廣應(yīng)用價(jià)值和前景。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，一種U型棚巷道交叉點(diǎn)支護(hù)裝置，包括基本U型棚I和特制U型棚2，特制U型棚2的一側(cè)支腿3和基本U型棚I的支腿4捆綁連接、另一端為開口并設(shè)有臨時(shí)紅松料支腿5，紅松料支腿的直徑不小于16cm，紅松料支腿5上端為球面凹槽，凹槽的深度不小于20cm，紅松料支腿下端設(shè)有硬質(zhì)托底6。在特制U型棚2和基本U型棚I頂端的縫隙中設(shè)有木楔7。在鶴煤八礦3103南上順拐3103切眼處的具體施工過程如下I、切眼施工要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)位置開口。2、切眼開口施工前，穿長梁棚處的支架均必須完好，重新檢查補(bǔ)聯(lián)好網(wǎng)，并且將開口中心前后5m范圍內(nèi)的巷道進(jìn)行加固，加固的方法在開口中心前后5m范圍內(nèi)的基本棚撐梁下距撐梁中心Im位置各打一根木點(diǎn)柱，柱根要栽到硬底上，柱窩深度不小于O. 2m，木點(diǎn)柱用料為直徑不小于16cm的紅松料或硬雜木。3、在距開口中心I. 3m處的基本棚棚空內(nèi)，由南向北逐棚架設(shè)特制U型棚長梁棚，、棚距O. 7m。特制U型棚要比基本棚低O. 3m。4、擴(kuò)幫需爆破時(shí)，要適當(dāng)控制裝藥量，每眼裝藥量不大于150g，最小抵抗線不小于
O.5m。5、特制U型棚的一側(cè)支腿和基本U型棚的支腿捆綁連接、另一端為開口并設(shè)有臨時(shí)紅松料支腿。紅松料支腿與U型棚搭接之處砍成凹槽，將特制U型棚卡緊，并且紅松料支腿要栽在硬底上。每架一棚使用兩根鐵質(zhì)拉桿將特制U型棚連鎖起來(巷道中心向下幫
O.5m處一趟、開口端距梁頭O. 8m處一趟)。6、六根特制U型棚架好后，要將特制U型棚與兩邊的基本棚連鎖起來，使特制U型棚與基本棚成為整體。7、在巷道開口幫距特制U型棚梁口 Im處打一架臨時(shí)加固抬棚(臨時(shí)抬棚使用兩根2.6m鋼梁和四根3m U型鋼腿架設(shè)對(duì)棚)，托住四架特制U型棚，臨時(shí)加固抬棚與特制U型棚不接之處要用木楔打緊背牢。8、臨時(shí)加固抬棚架好后，將特制U型棚的臨時(shí)點(diǎn)柱回掉，然后在特制U型棚梁端架設(shè)U型棚對(duì)棚作為雙暗抬棚，雙暗抬棚與特制U型棚梁不接之處要用木楔打緊背牢。9、雙暗抬棚架好后，用木料將特制U型棚與基本棚之間絞實(shí)，使基本棚被牢牢托在特制U型棚棚梁上，然后可將開口幫基本棚無用的棚腿拆除，將伸出巷道過長的U型棚梁
鋸掉。 10、向切眼方向掘進(jìn)時(shí)先在抬棚梁腿接觸處各打一根木戧柱，戧柱與抬棚必須面接觸，戧柱柱跟必須栽到硬底，柱窩垂直深度不小于O. 2m，戧柱必須始終保持完好，直至掘進(jìn)5m以后方可拆除。
權(quán)利要求1.一種U型棚巷道交叉點(diǎn)支護(hù)裝置，包括基本U型棚和特制U型棚，其特征是所述的特制U型棚的一側(cè)支腿和基本U型棚的支腿捆綁連接、另一端為開口并設(shè)有臨時(shí)紅松料支腿，紅松料支腿上端為球面凹槽，凹槽的深度不小于20cm，紅松料支腿下端設(shè)有硬質(zhì)托底。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種U型棚巷道交叉點(diǎn)支護(hù)裝置，其特征是所述的紅松料支腿的直徑不小于16cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種U型棚巷道交叉點(diǎn)支護(hù)裝置，其特征是在特制U型棚和基本U型棚頂端的縫隙中設(shè)有木楔。
專利摘要一種U型棚巷道交叉點(diǎn)支護(hù)裝置，包括基本U型棚和特制U型棚，所述的特制U型棚的一側(cè)支腿和基本U型棚的支腿捆綁連接、另一端為開口并設(shè)有臨時(shí)紅松料支腿，紅松料支腿上端為球面凹槽，凹槽的深度不小于20cm，紅松料支腿下端設(shè)有硬質(zhì)托底。采用本實(shí)用新型，在進(jìn)行預(yù)留施工并二次開口后，能夠充分滿足支護(hù)要求和施工操作要求。有效的提高了交叉點(diǎn)的支護(hù)強(qiáng)度，改善了支護(hù)效果，提高了工效，保證了交叉點(diǎn)的施工安全，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
文檔編號(hào)E21D19/04GK202360116SQ20112051183
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者周青幫, 王合濤, 陳廣齋 申請(qǐng)人:鶴壁煤電股份有限公司第八煤礦