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[摘 要]随着煤矿开采深度的增加，深部巷道以主被动的组合支护为主，其中U 型棚被广泛采用，但是由于深部巷道帮部来压剧烈，U 型棚腿部折断和倒棚现象时有发生。在现场工程实践中采用新型加强支护形式的铁筋巴力对U 型棚进行联合支护取得了良好的支护效果，增强了支护强度，保证了支架的完整性，减少了巷道失修率，提高了巷道的服务年限，在深部巷道应用过程中具有很大的推广价值。
[关键词]煤矿开采 架棚支护 深部开采 铁筋巴力 加强支护
中图分类号：F840.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0168-01
我国经济对煤炭的持续需求导致我国煤矿快速向深部延伸。矿井进入深部开采后，巷道围岩呈现出地应力加大，岩层胶结性差、松散破碎、具有明显膨胀性、流变变形等软岩特征。尽管浅部巷道支护技术日臻完善，但应用到深部时出现很多问题，矿压显现加剧、帮部变形量大、底鼓严重等，单一支护形式难以满足深部巷道的支护要求，因此，深部巷道以主被动的组合支护为主，其中U 型棚被广泛采用，但是由于深部巷道帮部来压剧烈，巷道受压力和采动影响出现支架变形严重、木筋巴力折断、追网兜等现象，筋巴力折断率达50%以上，不能满足支护要求。因此开展U 型棚支护在选择筋巴力材质上的研究十分必要。
1、筋巴力改进问题的提出
（1）随着开采深度的增加，矿山压力增大，巷道顶底板移近量也随巷道埋深增加而增加。实践证明：随着时间的推移和围岩的来压，致使巷道有50%的木筋巴力被压断，顶帮漏空造成支架受力不均匀，致使巷道变形严重，甚至被压垮。最初曾采取加密、加厚木筋巴力的措施。在矿压稳定的地区施工，效果较为明显。但在巷道侧压较大时，仍满足不了支护的要求。
（2）由于受围岩压力的影响，原木筋巴力经常出现折断、支架变形严重、坠网兜等现象，造成前掘后修的现象。为此，基本上需要安排一个维修组长期维修来满足生产的需求。原木筋巴力支护的使用，不仅影响了巷道单进水平的提高，而且给安全生产管理带来了困难，还严重影响了质量标准化工作。
（3）巷道侧压较大时施工，顶班压力虽然向前推移，但巷道两侧的煤体受压力印象已被破坏，煤层层里破坏，煤体酥软，产生裂隙，增大了巷道两帮的侧压，致使支架局部受压破坏，导致需要加密筋巴力，使巷道周围的压力通过筋巴力均匀分布到支架上，增加支架的完整性。
（4）近年来，随着支护工艺的改进，半圆拱、三心拱、曲腿棚U型钢支护已成为南山矿巷道支护的主要形式，不同规格的U型钢支架是由每根长9m的U型钢材加工而成。加工过程中，虽然精打细算，使不同长度的梁、腿搭配，做到每根U型钢合理使用，减少浪费。但由于支架规格不同，不能使每根U型钢完全尽其长度裁定，造成剩下长短不一的U型钢边料；另外井下回收上来的旧U型钢，大部分经过校正后二次复用，而一些变形严重，强度已无法再复用U型钢，也作为废品处理掉。在一定程度上造成浪费，这些废料若用于上产过程中，在修旧利废，增收节支方面还有很大的挖掘潜力。
（5）铁筋巴力既具有钢材的高强和延性，同时还具有耐压和造价低廉的优点，在破碎软岩、动压巷道支护支护中，铁筋巴力处于受压状态，能充分利用铁筋巴力的耐压和抵抗变形优势；因此铁筋巴力能提供够较强的支护反力，控制巷道变形，维持巷道稳定，有效地提高了安全生产。
（6）木筋巴力破坏常属脆性破坏，但铁筋巴力是钢性材料，不但在使用阶段改善了它的弹性性质，而且在破坏时产生很大的塑性变形。试验结果表明，铁筋巴力破坏时可以压缩到原长的2/3，完全没有脆性破坏的特征。此外，这种铁筋巴力结构在承受冲击荷载和振动荷载时，也具有很大的韧性，因而抗震性能好。
为了增加筋巴力支护的强度，同时也是为了使废旧U型钢充分发挥价值，合理使用，做到修旧利废，节支降耗，把加工U型钢支架剩余的边料和回收的残废U型棚制作成铁筋巴力，根据煤矿井下巷道棚距，制作出长度相适应的铁筋巴力，不仅加强了铁筋巴力的支护强度，而且还大大提高了旧物的利用价值。
2、铁筋巴力的使用要求
（1）必须保证U型棚支架要端正稳固，迎山有力，不得出现歪扭夹斜。支架直线性要求每10m梁腿里出外进不得大于50mm。
（2）U型钢支架梁、腿搭接要严密，搭接长度不得超出作业规程的设计规范，卡缆要成直线，螺栓扭矩不小于200N？m，经常检查螺栓并二次紧固。
（3）禁止在掘进巷道过程中巷道出现空帮、空顶的现象，设完U型棚后，空帮、空顶处必须用木料刹帮、刹顶并且用木料充填背实。
（4）铁筋巴力要打直打牢，铁筋巴力数量、位置要符合作业规程的设计要求。铁筋巴力上齐上牢后，隔段时间要经常检查螺母的紧固，发现松动要及时紧固。
3、经济效益
（1）在加工成本上，铁筋巴力可以利用回收的废旧U型棚进行加工，铁筋巴力还可以回收在利用，基本材料费与回收费用相抵，只需计算材料加工费和材料损耗即可，按10%损耗率计算成本，与使用木筋巴力成本要低。
（2） 铁筋巴力的韧性比木筋巴力要好的多，木筋巴力在巷道压力大的情况下，就会折断、出现坠网兜的现象，而铁筋巴力基本不会出现这种情况，从而在巷道修复方面减少了许多二次劳动量，为煤矿提高效益做出很大的贡献。
（3）在回采工作面回采期间，对掘进巷道使用过的U型棚进行回收，按设计要求做成铁筋巴力，铁筋巴力还可以多次利用，只要铁筋巴力不失效就能一直复用，若铁筋巴力失去使用价值，最后还可作废品处理。
（4）根据实践经验，使用木筋巴力支护巷道失修率一般在50%以上，使用铁筋巴力支护巷道失修率一般在15%左右，两者相比，使用铁筋巴力减少巷道失修率35%。每米巷道维修费用按照800元计算，每100米巷道可节约维修费用约2.8万元，铁筋巴力材料费用约0.75万元。南山煤矿每年掘进巷道约13000m，若全采用铁筋巴力支护每年可节约材料费和维修费461.5万元，这还不包括因巷道失修影响生产造成的损失。
我区在恢复三水平北部轨道下山-225机道时使用了铁筋巴力，由于-225机道受盆底区18层一分段采动影响较大，-225机道上部为采面溜子道，煤岩柱最小为3.8米，进组恢复前，-225机道使用锚网索喷与木筋巴力架棚联合支护，但受采动影响，达不到支护效果，使用铁筋巴力恢复后至今，巷道没有任何变形，完全可以达到支护效果及服务年限。确保了正常的安全生产。
因此，铁筋巴力的重复使用，每年给矿井节约了大量的巷道维修费用，降低了生产成本，提高了经济效益，同时也在增收节支、修旧利废、废品处理与利用方面探索出一条有效的途径。
4、结束语
在破碎软岩及受动压影响的巷道施工过程中，全面推广使用铁筋巴力已成为必然的趋势，从材料节约和支护效果上看都是首选的，传统的木筋巴力以达不到在软岩及动压巷道施工中的支护要求，尤其在南山煤矿东部区的施工中，更应该广泛推广。南山煤矿利用铁筋巴力在巷道架棚支护中收到了良好的效果，改变了以往木筋巴力折断、支架变形严重、坠网兜、前掘后修的现象，降低了木筋巴力的更换率和巷道的维修率。铁筋巴力的应用，不仅为质量达标和安全生产打下了良好的基础，还大大降低了维修费用，值得在围岩压力较大的架棚支护巷道中推广应用。
作者简介
张启飞（1966 ─ ），男，2010年毕业于黑龙江科技大学安全工程专业，本科学历，助理工程师，长期从事采掘技术工作，现工作于龙煤鹤岗矿业公司南山煤矿。
[关键词]煤矿开采 架棚支护 深部开采 铁筋巴力 加强支护
中图分类号：F840.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0168-01
我国经济对煤炭的持续需求导致我国煤矿快速向深部延伸。矿井进入深部开采后，巷道围岩呈现出地应力加大，岩层胶结性差、松散破碎、具有明显膨胀性、流变变形等软岩特征。尽管浅部巷道支护技术日臻完善，但应用到深部时出现很多问题，矿压显现加剧、帮部变形量大、底鼓严重等，单一支护形式难以满足深部巷道的支护要求，因此，深部巷道以主被动的组合支护为主，其中U 型棚被广泛采用，但是由于深部巷道帮部来压剧烈，巷道受压力和采动影响出现支架变形严重、木筋巴力折断、追网兜等现象，筋巴力折断率达50%以上，不能满足支护要求。因此开展U 型棚支护在选择筋巴力材质上的研究十分必要。
1、筋巴力改进问题的提出
（1）随着开采深度的增加，矿山压力增大，巷道顶底板移近量也随巷道埋深增加而增加。实践证明：随着时间的推移和围岩的来压，致使巷道有50%的木筋巴力被压断，顶帮漏空造成支架受力不均匀，致使巷道变形严重，甚至被压垮。最初曾采取加密、加厚木筋巴力的措施。在矿压稳定的地区施工，效果较为明显。但在巷道侧压较大时，仍满足不了支护的要求。
（2）由于受围岩压力的影响，原木筋巴力经常出现折断、支架变形严重、坠网兜等现象，造成前掘后修的现象。为此，基本上需要安排一个维修组长期维修来满足生产的需求。原木筋巴力支护的使用，不仅影响了巷道单进水平的提高，而且给安全生产管理带来了困难，还严重影响了质量标准化工作。
（3）巷道侧压较大时施工，顶班压力虽然向前推移，但巷道两侧的煤体受压力印象已被破坏，煤层层里破坏，煤体酥软，产生裂隙，增大了巷道两帮的侧压，致使支架局部受压破坏，导致需要加密筋巴力，使巷道周围的压力通过筋巴力均匀分布到支架上，增加支架的完整性。
（4）近年来，随着支护工艺的改进，半圆拱、三心拱、曲腿棚U型钢支护已成为南山矿巷道支护的主要形式，不同规格的U型钢支架是由每根长9m的U型钢材加工而成。加工过程中，虽然精打细算，使不同长度的梁、腿搭配，做到每根U型钢合理使用，减少浪费。但由于支架规格不同，不能使每根U型钢完全尽其长度裁定，造成剩下长短不一的U型钢边料；另外井下回收上来的旧U型钢，大部分经过校正后二次复用，而一些变形严重，强度已无法再复用U型钢，也作为废品处理掉。在一定程度上造成浪费，这些废料若用于上产过程中，在修旧利废，增收节支方面还有很大的挖掘潜力。
（5）铁筋巴力既具有钢材的高强和延性，同时还具有耐压和造价低廉的优点，在破碎软岩、动压巷道支护支护中，铁筋巴力处于受压状态，能充分利用铁筋巴力的耐压和抵抗变形优势；因此铁筋巴力能提供够较强的支护反力，控制巷道变形，维持巷道稳定，有效地提高了安全生产。
（6）木筋巴力破坏常属脆性破坏，但铁筋巴力是钢性材料，不但在使用阶段改善了它的弹性性质，而且在破坏时产生很大的塑性变形。试验结果表明，铁筋巴力破坏时可以压缩到原长的2/3，完全没有脆性破坏的特征。此外，这种铁筋巴力结构在承受冲击荷载和振动荷载时，也具有很大的韧性，因而抗震性能好。
为了增加筋巴力支护的强度，同时也是为了使废旧U型钢充分发挥价值，合理使用，做到修旧利废，节支降耗，把加工U型钢支架剩余的边料和回收的残废U型棚制作成铁筋巴力，根据煤矿井下巷道棚距，制作出长度相适应的铁筋巴力，不仅加强了铁筋巴力的支护强度，而且还大大提高了旧物的利用价值。
2、铁筋巴力的使用要求
（1）必须保证U型棚支架要端正稳固，迎山有力，不得出现歪扭夹斜。支架直线性要求每10m梁腿里出外进不得大于50mm。
（2）U型钢支架梁、腿搭接要严密，搭接长度不得超出作业规程的设计规范，卡缆要成直线，螺栓扭矩不小于200N？m，经常检查螺栓并二次紧固。
（3）禁止在掘进巷道过程中巷道出现空帮、空顶的现象，设完U型棚后，空帮、空顶处必须用木料刹帮、刹顶并且用木料充填背实。
（4）铁筋巴力要打直打牢，铁筋巴力数量、位置要符合作业规程的设计要求。铁筋巴力上齐上牢后，隔段时间要经常检查螺母的紧固，发现松动要及时紧固。
3、经济效益
（1）在加工成本上，铁筋巴力可以利用回收的废旧U型棚进行加工，铁筋巴力还可以回收在利用，基本材料费与回收费用相抵，只需计算材料加工费和材料损耗即可，按10%损耗率计算成本，与使用木筋巴力成本要低。
（2） 铁筋巴力的韧性比木筋巴力要好的多，木筋巴力在巷道压力大的情况下，就会折断、出现坠网兜的现象，而铁筋巴力基本不会出现这种情况，从而在巷道修复方面减少了许多二次劳动量，为煤矿提高效益做出很大的贡献。
（3）在回采工作面回采期间，对掘进巷道使用过的U型棚进行回收，按设计要求做成铁筋巴力，铁筋巴力还可以多次利用，只要铁筋巴力不失效就能一直复用，若铁筋巴力失去使用价值，最后还可作废品处理。
（4）根据实践经验，使用木筋巴力支护巷道失修率一般在50%以上，使用铁筋巴力支护巷道失修率一般在15%左右，两者相比，使用铁筋巴力减少巷道失修率35%。每米巷道维修费用按照800元计算，每100米巷道可节约维修费用约2.8万元，铁筋巴力材料费用约0.75万元。南山煤矿每年掘进巷道约13000m，若全采用铁筋巴力支护每年可节约材料费和维修费461.5万元，这还不包括因巷道失修影响生产造成的损失。
我区在恢复三水平北部轨道下山-225机道时使用了铁筋巴力，由于-225机道受盆底区18层一分段采动影响较大，-225机道上部为采面溜子道，煤岩柱最小为3.8米，进组恢复前，-225机道使用锚网索喷与木筋巴力架棚联合支护，但受采动影响，达不到支护效果，使用铁筋巴力恢复后至今，巷道没有任何变形，完全可以达到支护效果及服务年限。确保了正常的安全生产。
因此，铁筋巴力的重复使用，每年给矿井节约了大量的巷道维修费用，降低了生产成本，提高了经济效益，同时也在增收节支、修旧利废、废品处理与利用方面探索出一条有效的途径。
4、结束语
在破碎软岩及受动压影响的巷道施工过程中，全面推广使用铁筋巴力已成为必然的趋势，从材料节约和支护效果上看都是首选的，传统的木筋巴力以达不到在软岩及动压巷道施工中的支护要求，尤其在南山煤矿东部区的施工中，更应该广泛推广。南山煤矿利用铁筋巴力在巷道架棚支护中收到了良好的效果，改变了以往木筋巴力折断、支架变形严重、坠网兜、前掘后修的现象，降低了木筋巴力的更换率和巷道的维修率。铁筋巴力的应用，不仅为质量达标和安全生产打下了良好的基础，还大大降低了维修费用，值得在围岩压力较大的架棚支护巷道中推广应用。
作者简介
张启飞（1966 ─ ），男，2010年毕业于黑龙江科技大学安全工程专业，本科学历，助理工程师，长期从事采掘技术工作，现工作于龙煤鹤岗矿业公司南山煤矿。