專利名稱：一種u型棚巷道交叉點支護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于巷道支護裝置。
背景技術：
巷道交叉點是指礦井中巷道交會或分岔處的一段巷道。由于巷道交叉點的開挖，使交叉點處巷道圍巖的受力狀態(tài)由原始的三向應力狀態(tài)轉變?yōu)閮上驊顟B(tài)或單向應力狀態(tài)，進而使圍巖性質及受力情況相應發(fā)生改變，并使巷道交叉點發(fā)生失穩(wěn)破壞的可能性劇增。
交叉點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，加上交叉點附近巷道兩側支承壓力區(qū)和頂板卸載區(qū)的相互影響，使該處圍巖受力復雜。隨著開采深度的增加，各種形式的交叉點都會不可避免地引起各種各樣的工程穩(wěn)定性問題。而井下巷道交叉點形式更是復雜多樣，比如巷道交叉點力學特性也隨其結構而不盡相同。國內外對深井巷道交叉點穩(wěn)定性問題進行了大量的研究，逐漸形成了一些有影響力的理論和技術，這些理論與技術解決了大量圍巖支護問題，但是由于深部開采環(huán)境的復雜性，巷道交叉點難支護的問題尚未得到根本解決，導致在實踐上盲目性大、針對性差、成功率低、浪費嚴重。通過對大量參考文獻的分析可知，眾多專家、學者在巷道交叉點施工和支護方面盡管已進行了一定的工程實踐，但從理論認識和支護方法上還存在許多問題，主要表現(xiàn)為
(I)巷道圍巖或支護結構破壞模式的不確定性和多重性與單一破壞準則間的差異。如何使巷道結構更加穩(wěn)定。它不僅依賴于支護強度，而且在很大程度上還與巷道工程支護形式、支護時間、開挖方式密切相關。再者任何巷道的破壞模式都不是單一的，而是從巷道或支護結構某一處或幾處以一種或幾種方式首先發(fā)生破壞(突破點理論)，繼而破壞逐步發(fā)展(在破壞程度上)和漸進變化(在破壞模式上)，最終導致巷道完全破壞。(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)深部巷道交叉點的穩(wěn)定性受多種因素影響，主要體現(xiàn)在幾何結構參數(shù)、地質因素和支護方式三個方面。根據(jù)大量文獻的分析和研究，國內外對幾何結構、地質因素和施工方式的研究較為成熟，而支護方式、巷道交叉點的開口方面的研究相對較少。(4)20世紀60年代以后，我國煤礦在工程技術理論、支護技術和設計理論都取得了長足進展。但是由于各方面原因，我國煤礦巷道交叉點技術在理論上、設計上、支護技術上仍然存在一些問題。尤其是對大采深支護巷道中的支護及二次開口方面的研究仍需深化。綜上所述，現(xiàn)有技術有其優(yōu)越性但同時也存在局限性，只有正確地認識這一事實，并針對存在的問題，探索求解問題的途徑，才有可能使支護理論得到發(fā)展。巷道穩(wěn)定因素、變形特征和科學合理布置支護方式是解決巷道交叉點穩(wěn)定性的主要途徑，因此進一步研究適合于深部巷道交叉點問題的支護理論對于煤礦安全生產具有重要意義。檢索發(fā)現(xiàn)有相關文獻報道，摘述如下1.掘進巷道交叉點支護使用錨索懸吊U型鋼梁技術/李寶榮(山西焦煤集團公司官地礦)//山西焦煤科技.2004. (B08). -33-34。文摘介紹了在掘進巷道交叉支護中，通過使用錨索懸吊U型鋼梁技術，解決了舊支護方式存在的問題，并對其使用范圍進行了探討。2.錨索二次支護技術在大巷交叉點中的應用/王景義、孫亮(淮南礦業(yè)集團潘二煤礦)// 煤炭工程· 2010，(9). -37-39。文摘針對交叉點二次支護技術難題，提出了運用高預應力桁架錨索主動復合支護配合錨噴支護技術，有效防止圍巖強度降低，保持圍巖的完整性。通過現(xiàn)場觀測表明，桁架錨索二次支護系統(tǒng)可以在復雜地質條件下多種巷道交叉點應用，巷道支護狀況相比以 前發(fā)生本質變化有效控制圍巖變形與破壞，防止頂板離層，是適合大巷交叉點等復雜條件下二次支護的一種全新強力復合主動支護方式。3.深部大斷面巷道交叉點綜合支護技術/楊學勝、龐家平(淮南礦業(yè)集團謝一礦)//淮南職業(yè)技術學院學報.2008, 8 (I). -11-12。文摘通過對深部大斷面巷道交叉點采用邁步“U”型棚、錨桿、砌碹、噴、注漿、錨索等綜合支護技術，有效解決了深部大斷面巷道交叉點施工難度大、維修周期短等問題。4.交叉點處撥門施工技術探討/王吉勝、劉春耀(淮北礦業(yè)集團公司許疃煤礦)Il 煤炭技術· 2009，28 (6) · -173-175。文摘通過對許疃煤礦82下人行下山二區(qū)段北翼巖石集中回風聯(lián)巷的施工技術難題進行研究，結合現(xiàn)場實際情況，提出了合理的聯(lián)合支護方案，永久支護和補強支護相互作用，經現(xiàn)場實踐證明，該項支護技術能夠有效地控制圍巖在應力集中區(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，滿足安全生產要求。5.錨梁網索噴支護在大交叉點施工中的應用/鄭世豪(安徽淮北礦業(yè)集團公司海孜煤礦)Il 煤炭技術· 2007，26 (7) · -105-106。文摘錨梁網索噴支護技術在海孜礦大交叉點施工中的成功應用，在松軟巖層中施工大斷面巷道、在支護方式上提供了很好的范例，具有一定的推廣和使用價值。6.錨索支護在不穩(wěn)定巖層巷道交岔點施工中的應用/楊蘭坡(撫寧縣煤炭事業(yè)管理處)Il水力采煤與管道運輸· 2009, (2). -59-61。文摘針對老柳江礦井下巖層的具體條件，提出了巷道交叉點使用錨索加強支護工藝，介紹了錨索支護參數(shù)的設計，完善了巷道交岔點支護工藝，在生產實踐中取得了較好的效果。7.架棚巷道交叉點安全型支護方式研究/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計生產能力O.9Mt/a，由于受井下地質條件和開采工藝的影響，工作面順槽支護方式主要采用工字鋼棚進行支護，約占巷道總量的90%。在巷道掘進過程中，由于需要施工安全硐以及巷道拐彎等，產生了大量的交叉點施工，給巷道支護帶來了困難。據(jù)不完全統(tǒng)計，七五生建煤礦自投產以來，在掘進過程中發(fā)生的頂板事故。8.厚煤層內立交巷道交叉點施工技術改進/趙元(潞安環(huán)能股份公司漳村煤礦)；李觀生(山西煤電集團公司)//煤.2002，11 (6) .-21-21，48。[0026]文摘針對厚煤層中布置的沿頂板掘進巷道和沿底板掘進巷道交叉點難于支護問題，提出立交點支護改進方案，有效改善了立交點的支護效果，縮短施工工期，為相同條件下的立交點支護提供效果較好的方法。9.淺談立面交叉點巷道的施工/王立新(開灤精煤股份有限公司呂家坨礦業(yè)分公司)//水力采煤與管道運輸· 2004，(3). -34-35。文摘本文介紹了呂家坨礦業(yè)分公司掘進巷道特殊地點的施工方法，詳細介紹了立面交叉點巷道的施工過程和采取的措施，針對施工中所發(fā)現(xiàn)的問題，提出了建議。10.巷道銳角交叉點改臺棚工藝的探索/呂華新(開灤集團錢家營礦業(yè)分公司)//水力采煤與管道運輸.2007，(2).-21-22。文摘通過對工作面順槽巷道開口時采取在軌道(運輸)上山架設大跨度順臺棚、增大順槽開口巷道的支護寬度和錨桿(索)加固臺棚等新工藝的實踐探索，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施工方案的選擇應用/萬磊、譚彪、史正景(國投新集能源股份有限公司)//煤炭技術· 2006, 25(10). -84-85。文摘礦井開拓過程中，時常會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，但工程量大，施工困難；對新集三礦241301機巷與皮帶上山相交的工程施工方法進行總結，以期為開拓巷道提供可借鑒價值。檢索結果顯示，國內有對巷道交叉點支護施工技術的報道，如所列相關文獻I在掘進巷道交叉支護中使用錨索懸吊U型鋼梁技術。文獻2針對交叉點二次支護，提出了運用高預應力桁架錨索主動復合支護配合錨噴支護技術。文獻3采用邁步“U”型棚、錨桿、砌碹、噴、注漿、錨索等綜合支護技術。文獻4提出了聯(lián)合支護方案，永久支護和補強支護相互作用，永久支護采用架棚+錨索網+噴射混凝土聯(lián)合支護形式，補強支護采用錨索+工字鋼梁聯(lián)合補強加固。文獻5-7介紹了錨梁網索噴支護、錨索支護、雙擋爪和隱蔽式抬棚支護技術的應用。文獻8提出立交點支護改進方案，取消對下部巷道立交范圍的砌墻施工，只進行加密棚(小棚距)施工，同時對上部巷道兩幫棚腿底部進行底梁基礎處理。采取連鎖加固的方法將棚子固定，在變坡點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10采取在軌道(運輸)上山架設大跨度順臺棚、增大順槽開口巷道的支護寬度和錨桿(索)加固臺棚等工藝。文獻11介紹了同一煤層平巷與斜巷交叉點施工方案的選擇，包括交叉點架設梯形棚同時砌筑瓦石墻加強支護的方法、交叉點采用架設“u”型棚的方法。近年來我礦關于在U型棚支護巷道交叉點的施工技術一直在積極研究和推廣應用當中。但是翻閱相關技術資料后，符合我礦井下實際條件且成熟可靠且應用價值較高的技術很少，很多可以使用的技術其機械化程度太高如對交叉點施工可利用綜掘機對兩條巷道同時施工等，這不太十分符合我礦的井下條件，基本上難以實現(xiàn)。隨著礦井開拓的延深，U型棚在支護工藝中的使用現(xiàn)在已經越來越普遍，但是針對在U型棚巷道交叉點預留施工的專門技術尚屬空白，面臨礦井開拓加深、煤炭資源日益緊缺的形勢，全國大中型礦井都將進入深部開拓并大量使用U型棚支護工藝的局面，這是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。面對我礦井下巖性不好、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重，造成了二次開口處巷道變形嚴重、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，對巷道掘進中U型棚支護工藝先進技術的研發(fā)，勢在必行，我礦本著解決安全生產實際需要為目標對此范圍內技術進行研發(fā)。目前，我礦巷道掘進時多采用U型棚支護，U型棚較笨重，不但運輸困難，而且為架設、拆裝和回收都增加了相當大的難度，甚至具有一定的危險性，為施工帶來諸多不便。如果再對交叉點位置二次開口施工，施工難度更大，且費工費時、浪費材料。

實用新型內容本實用新型所要解決的問題是，針對在井巷開拓掘進時提前對平巷三向或四向交叉點、高位裂隙抽放鉆場等后期二次開口位置進行U型棚巷道交叉點預留施工，并結合鶴煤八礦提出了一種U型棚巷道交叉點支護裝置。為了解決上述技術問題采用以下技術方案一種U型棚巷道交叉點支護裝置，包括基本U型棚和特制U型棚，所述的特制U型棚的一側支腿和基本U型棚的支腿捆綁連接、另一端為開口并設有臨時紅松料支腿，紅松料支腿上端為球面凹槽，凹槽的深度不小于20cm,紅松料支腿下端設有硬質托底。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有木楔。采用本實用新型，在進行預留施工并二次開口后，能夠充分滿足支護要求和施工操作要求。有效的提高了交叉點的支護強度，改善了支護效果，提高了工效，保證了交叉點的施工安全，經濟效益和社會效益顯著。在交叉點二次施工時，不用在重新拆裝重新架設，工人勞動強度降低，施工程序減少，施工難度減小，降低生產成本、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用價值和前景。

圖I為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，一種U型棚巷道交叉點支護裝置，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、另一端為開口并設有臨時紅松料支腿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，紅松料支腿下端設有硬質托底6。在特制U型棚2和基本U型棚I頂端的縫隙中設有木楔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、切眼施工要嚴格按設計位置開口。2、切眼開口施工前，穿長梁棚處的支架均必須完好，重新檢查補聯(lián)好網，并且將開口中心前后5m范圍內的巷道進行加固，加固的方法在開口中心前后5m范圍內的基本棚撐梁下距撐梁中心Im位置各打一根木點柱，柱根要栽到硬底上，柱窩深度不小于O. 2m，木點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，由南向北逐棚架設特制U型棚長梁棚，、棚距O. 7m。特制U型棚要比基本棚低O. 3m。4、擴幫需爆破時，要適當控制裝藥量，每眼裝藥量不大于150g，最小抵抗線不小于
O.5m。5、特制U型棚的一側支腿和基本U型棚的支腿捆綁連接、另一端為開口并設有臨時紅松料支腿。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處打一架臨時加固抬棚(臨時抬棚使用兩根2.6m鋼梁和四根3m U型鋼腿架設對棚)，托住四架特制U型棚，臨時加固抬棚與特制U型棚不接之處要用木楔打緊背牢。8、臨時加固抬棚架好后，將特制U型棚的臨時點柱回掉，然后在特制U型棚梁端架設U型棚對棚作為雙暗抬棚，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，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、向切眼方向掘進時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5m以后方可拆除。
權利要求1.一種U型棚巷道交叉點支護裝置，包括基本U型棚和特制U型棚，其特征是所述的特制U型棚的一側支腿和基本U型棚的支腿捆綁連接、另一端為開口并設有臨時紅松料支腿，紅松料支腿上端為球面凹槽，凹槽的深度不小于20cm，紅松料支腿下端設有硬質托底。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種U型棚巷道交叉點支護裝置，其特征是所述的紅松料支腿的直徑不小于16cm。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種U型棚巷道交叉點支護裝置，其特征是在特制U型棚和基本U型棚頂端的縫隙中設有木楔。
專利摘要一種U型棚巷道交叉點支護裝置，包括基本U型棚和特制U型棚，所述的特制U型棚的一側支腿和基本U型棚的支腿捆綁連接、另一端為開口并設有臨時紅松料支腿，紅松料支腿上端為球面凹槽，凹槽的深度不小于20cm，紅松料支腿下端設有硬質托底。采用本實用新型，在進行預留施工并二次開口后，能夠充分滿足支護要求和施工操作要求。有效的提高了交叉點的支護強度，改善了支護效果，提高了工效，保證了交叉點的施工安全，經濟效益和社會效益顯著。
文檔編號E21D19/04GK202360116SQ20112051183
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權日2011年12月9日
發(fā)明者周青幫, 王合濤, 陳廣齋 申請人:鶴壁煤電股份有限公司第八煤礦