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1、煤矿区段煤柱中巷底鼓治理方案煤矿区段煤柱中巷底鼓治理方案方案一椭圆U型可缩封闭支架方案煤矿区段煤柱中巷底鼓是巷道支护技术难题之一。目前对巷道底鼓采取的主要措施是被动地人工反复起底，劳动强度大，效率低，影响正常生产。为了从支护上解决底鼓难题，课题组借鉴其他矿(如崔家沟矿)的做法，进行了椭圆U型可缩封闭支架抑制底鼓实验。在前次实验基础上，仍按1:5制作了两副一组椭圆U型可缩封闭支架(图1)。每架由四段弯成椭圆弧的U型铝合金条通过卡兰连接而成(图2)。支架制作并调试妥后，外侧围绕铁丝网并安装于待修复巷道位置(图3)。铁丝网上背木板，木板周围用较硬的相似材料充填严实(图4、图5)。随后进行加顶底压实验
2、。实验证明，椭圆U型可缩封闭支架不但支护良好而且可有效地抑制大巷底鼓。建议矿方尽快进行椭圆U型可缩封闭支架抑制底鼓的现场试验。此修复方案的关键是支架要制作精良，顶底两帮要背严实，安装初期卡兰不宜上得过紧以便适应大巷变形所致的支架下缩。图1 两副一组椭圆U型可缩封闭支架卡栏两幅支架夹板T型铝合金条卡兰连接处(1)卡兰连接处(2)椭圆弧度弯曲的U型铝合金条连接处支架采用T型铝合金条加强筋加固(U型铝合金钢强度小)(矿方实际试验当中可选用较大号的矿用U型钢而不用加强筋)图2巷道未架设棚子发生底鼓现象图3 将支架安装于大巷待修复处图4 紧贴铁丝网背木板并严实充填图5 大巷修复完成图6 实验模型全景图7
3、 对模型加顶压图8 加较大偏载顶压后，支架发生非对称变形，模型表面受损图9 大巷左帮底角受损图11 重新加固模型受损部位图12 支架顶板可缩处有微小缩量图13 支架左帮可缩处有少许缩量图14 支架右帮可缩处有少许缩量图15 巷道两帮向外有较小位移，顶部位移较大，顶拱接近半圆拱图16 改变千斤顶位置，继续加载图17 加顶压后嵌入顶板的气囊(2号)压力持续增大图18 顶压(加至连接螺栓极限强度)底压加到最大时(达到压力表的量程)支架底层面上的充填体(与下层底板被铁丝网隔开)发生明显整体上移图19 经多次反复加载至极限强度，巷道整体强度仍很高，支护效果良好图20 支架取出后的情形(反拱部位未加T型加
4、强筋上翘变形较明显)对于严重底鼓段按照相似模拟实验所建议的椭圆形U型钢可缩支架支护方案进行试验，相邻支架底部采用矿用工字钢连接(图21)。图21 椭圆形U型钢支架示意图方案二半圆拱U型可缩封闭支架方案课题组经过深入讨论，认为方案一的椭圆U型可缩封闭支架抑制底鼓方案，尽管对底鼓抑制效果良好，但为安设支架所需的挖底量很大，现场人工劳动强度大，于是提出曲率较小(曲率半径较大)的半圆拱U型可缩封闭支架直腿或斜腿反底拱方案，如图22、图23所示，供现场试验参考。图(a)支架工作示意图(b)支架外形图图22 半圆拱直腿反底拱方案图图23 半圆拱斜腿反底拱方案图煤矿区段煤柱中巷支护技术研究课题组2011年11月25日