工字钢架棚支护安全技术措施（精选2篇）
一、概况
根据**煤矿《设计方案》和《安全专篇》要求，掘进10902运输巷、回风巷支护采用工字钢梯形棚进行永久支护，为了做好巷道质量工作，特要求如下：
二、标准要求
1、工字钢架棚规格：
（1）、梁头长2800mm（净长2600mm）;腿长2400mm（净长2200mm）;
2、支护形式：梯形；
3、顶、帮全部采用木料背板且确保接顶、接帮符合标准。标准要求：
（1）、中线至任何一侧间距1300mm。（2）、棚距（中-中）1000±100mm（3）、棚梁水平度：允许偏差不大于50mm。（4）、棚梁扭矩：允许偏差不大于50mm。
（5）、前倾后仰：水平巷道±2°；倾斜巷迎山1°为宜，不准退山。
（6）、支架构件：顶帮刹紧背牢；上下拉钩齐全。（7）、柱窝：落在实底，并有“穿鞋”设置。
4、支护好的工字钢棚需用方木打撑杆，撑杆位置：两边梁耳朵及梁头中间、腿腿架与架之间打两道。
5、水沟布置在巷道掘进方向的右侧底板，规格为：宽300mm，高200mm，使用C20混凝土砌筑。
三、施工注意事项
1、巷道按3-5‰坡度掘进，且必须严格按中、腰线进行施工。
2、严禁空顶作业，永久支护距迎头不大于1000mm，并及时做好临时支护工作。
3、按中线支设，尽量做到三条直线；棚梁一条线，左腿一条线，右腿一条线；符合标准后用背板刹紧背牢，锤击紧固。
4、使用临时前探支护时必须“一梁三挂”，并上面背接好木板。
5、上架时要有工作台，工作台要稳固；要分工明确，协调一致；有人抬架，有人扶腿，有人合口。
6、操作时的每一道工序，由于工字钢较重，注意力一定要高度集中，有人统一指挥，防止出现挤手碰脚等伤人事故。
7、背板、拉钩、撑木等构件齐全有效；撑木必须布置在紧靠拉钩的上方。
8、一架工字钢支护未刹紧背牢前不准施工下一架支护。
9、柱窝必须挖到实底，严禁坐落在浮渣浮煤上。
10、做好文明生产工作，工具、材料分类存放，巷道内杂物及时清理干净。
关键词：U型钢棚,安全快速,巷道返修,注化学浆
引言
U型钢棚支护广泛应用于矿山二期及三期矿压大、围岩破碎等不稳定围岩巷道掘进施工。由于地压大或受采动影响, U型钢棚支护巷道也经常会发生变形和破坏, 影响巷道使用功能, 因此需要进行巷道返修施工。在返修施工过程中, 顶帮煤岩极易片落、冒顶, 施工安全风险大, 施工速度慢。
经过不断研究和实践, 在赵固一矿东翼胶带运输大巷、赵固二矿辅助回风大巷、古汉山矿东翼轨道大巷等巷道的返修施工中, 形成了一套成熟的U型钢棚支护巷道安全快速返修施工技术。该技术采取超前预注化学浆, 搭设移动式工作平台, 超前金属骨架支护, 先松钢棚螺栓释放压力再拆钢棚, 锚网支护架新钢棚, 喷射混凝土封闭钢棚及壁后注浆充填平行作业施工方式, 在实现了安全和快速施工的前提下, 返修后巷道整体抗压能力大幅增强, 节约了重复巷修的费用。
1 施工工艺特点
1.1 注化学浆
进行巷道返修施工的区域, 围岩往往破坏比较严重, 特别是巷道顶板围岩松软破碎, 返修施工时如不采取措施极易发生冒顶、片帮事故。使用普通的锚网或者锚索支护加固, 存在打眼困难、无法锚固等问题, 施工难度大, 安全风险高, 支护效果不理想。
采用化学注浆加固的方法, 使化学浆液和煤、岩体凝固生产高强度、有韧性的固结体, 对围岩进行加固, 能有效防止拆棚返修施工期间发生冒顶、片帮事故, 同时还可以提高返修施工进度。注化学浆采用波雷音加固材料, 波雷因高分子双液型注浆材料具有燃点高、反应温度低, 不易氧化自燃, 使用安全等优点。注化学浆采用压注法将化学浆液注入到煤、岩体中, 化学浆液反应产生粘结、挤压及锚固等多重作用。固化后的材料在破碎煤岩体内形成网状整体, 加固材料对周围破碎岩块具有较高的粘结力, 使破碎岩块形成一个新的整体。加固过程中化学浆液靠泵压及自身反应膨胀压力, 对破碎煤岩节理裂隙具有较强的渗透挤压作用, 使加固后的破碎煤岩体完整性系数显著提高。顶板围岩由水平拉应力向压应力转化, 增大了体系的平衡稳定性。钻孔内注浆管与加固材料及固结的破碎煤岩形成一体, 沿孔深方向拉住被挤压的松散体, 对控制裸露煤岩体的脱落起重要作用。
返修施工前, 首先根据需返修巷道的破坏程度和地质情况, 确定需要注化学浆的区段, 制定化学注浆方案, 对需要进行化学注浆的区段进行注浆加固, 防止拆棚返修施工期间发生冒顶、片帮事故, 给返修施工创造有利条件。
1.2 搭设移动式工作平台
为了方便风镐扩刷、拆棚、架棚、锚网、锚索支护等作业, 同时在不影响原巷道皮带或轨道运输的条件下, 使用3寸钢管、钢丝绳套和木板在返修施工地点搭设移动式工作平台。移动式工作平台高度与宽度要满足皮带或轨道运输需要。
使用吊挂在U型钢棚或锚索上的准12.5钢丝绳套及专用钢丝绳卡将沿巷道前进方向布置3根3寸4m钢管进行悬吊 (每根不少于2个吊挂点) , 钢管上铺设厚度50mm的木板, 并用铁丝把木板整体固定在钢管上形成工作平台。每段巷道返修结束, 先将3根钢管分别向前移动, 然后用绳套从新固定, 最后铺板形成整体, 满足移动施工需要。
1.3 施工超前金属骨架
围岩较破碎时, 首先沿返修巷道轮廓线外, 巷道上倾15°施工超前金属骨架钻孔, 然后在钻孔内打入准25mm×3000mm长螺纹钢筋或1寸钢管作为超前金属骨架。金属骨架从巷道正顶向两肩窝方向按间距200~300mm均匀布置;实现超前支护作用, 防止拆除原支护时出现冒顶情况。
1.4 临时支护
巷道返修前, 首先使用前探梁临时支护措施, 前探梁间距800mm。根据巷道断面大小, 使用3~5根3m长前探梁。前探梁应采用准50mm、厚度不少于4mm的无缝钢管制做。逐棚返修过程, 前探梁超前临时支护长度不小于1架棚距。前探梁采用专用吊环, 固定在U型钢棚焊接好的专用螺丝孔内。
1.5 先松钢棚螺栓释放压力, 后拆钢棚
拆除钢棚前, 首先将3~5架钢棚卡缆螺栓使用废油润湿;使用风动扳手将巷道拱部钢棚卡缆螺栓提前松动5mm左右 (螺丝剩余连接长度不小于10mm) , 以便于变形钢棚自然释放压力, 防止拆棚期间螺栓突然弹起释压发生意外。
每次拆除钢棚控制一架棚距。返修巷道发生底鼓的, 拆棚前要先把巷道底板卧底至设计高度再进行拆棚作业。拆棚时, 首先使用8号铁丝将拱部U型钢与顶板锚杆、锚索进行临时固定, 然后施工人员站在作业平台上使用风动扳手拆除钢棚卡缆螺栓, 按照先拱后墙的顺序逐节拆除U型钢棚。
1.6 全断面扩刷并锚网和架棚支护
根据巷道中腰线, 采用G10型风镐自上而下逐段进行断面扩刷, 扩帮够一排锚杆距离支护一排。采用MQT-120锚杆机打设锚杆、锚索支护。底板以上扩刷至设计位置后开始挖底拱坑, 底拱坑挖至设计深度后及时补打底脚锚杆、挂网。
锚网支护完毕后, 按照设计尺寸架设带有底拱设计的新钢棚, 提高巷道的支护强度。
1.7 喷射混凝土封闭和棚后注浆充填
钢棚架设完毕、底拱回填结束, 及时进行喷射混凝土封闭和棚后注浆充填加固, 防止巷道再次压坏, 减少反复维修巷道成本。
喷射混凝土、注浆充填和拆棚架棚可以平行作业。架棚施工20m后可以开始喷射混凝土;喷射混凝土30m左右可以开始注浆充填。
巷道棚后采用单液水泥浆注浆充填加固。注浆管布置为间排距3000mm×3000mm, 五花布置, 注浆孔深1600mm, 底角注浆管与巷道底板成30°, 其余注浆管均与巷道周边轮廓成垂直布置。
2 工艺原理和优越性
U型钢棚支护巷道安全快速返修施工技术针对返修施工的各个工序工步的安全风险点和能够增强巷道抗压能力的技术要点制定了一套行之有效的返修作业流程。此种施工工艺存在如下优点:
(1) 提高了施工的安全性
U型钢棚支护巷道进行返修前, 先注化学浆加固顶、帮;采用超前金属骨架支护和临时支护措施, 有效预防了拆棚时发生冒顶、片帮事故发生, 提高了施工安全性。
(2) 采用移动式工作平台, 操作方便
使用钢丝绳套将钢管组合作业平台吊挂在U型钢棚, 保证原返修巷道内皮带或轨道运输系统正常运行。返修施工过程, 采用提前设置吊挂点前后移动工作平台较为方便, 有利于作业人员安全施工和提高工作效率。
(3) 优化拆、架棚顺序, 保证拆、架棚安全
采用“先超前支护后拆棚;先松螺栓释放压力再拆棚;短掘短支”的施工方法, 由拱向墙的施工顺序进行拆除、架设钢棚安全可靠。
(4) 采用喷射混凝土和棚后注浆充填加固围岩
在架设新钢棚后及时进行喷射混凝土封闭和壁后充填注浆, 大幅增加巷道抗压能力, 确保巷道经久耐用。
(5) 分区平行作业, 施工速度快
返修坚持由外向里的顺序, 采取超前预注化学浆, 确保工作面安全的前提下, 返修架棚和喷射混凝土注浆分区平行作业, 提高了工作面的利用率, 加快了返修进度。
(6) 作业流程详细, 适用性强
U型钢棚支护巷道返修施工, 工序多, 安全风险高, 该施工技术制定了详细的施工操作方法和安全措施, 适用性广。
3 结语
U型钢棚支护巷道安全快速返修施工技术针对返修施工的各个工序工步的安全风险点和能够增强巷道抗压能力的技术要点制定了一套行之有效的返修作业流程, 该技术施工安全系数高, 灵活性大, 施工速度快, 效率高, 虽然返修施工成本有所增加, 但是巷道抗压强度大幅增加, 巷道服务年限大幅提高, 节约了反复巷修的成本, 经济效益突出。
该技术可以广泛应用于井下U型钢棚支护巷道的返修施工, 具有较高的推广应用价值。
参考文献
[1]邢福康.煤矿支护手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.
[2]董长龙, 郝建斌, 陈亮, 等.巷道壁后波雷音化学注浆治水实践[J].建井技术, 2012 (5) :21~23.
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