钢管混凝土支架在华丰煤矿深井支护中的应用
钢管混凝土支架性能试验及其在动压巷道支护中的应用_夏洪满
在实验室进行了钢管混凝土和 U36 型钢支架圆弧 段的三点弯曲实验。钢管混凝土试件均为钢管混凝
图1 钢管混凝土短柱试件
土支架支护中常用的 194 × 8 型钢管， 试件跨度均 拱半径为 2 m， 拱弧为 1 /4 圆， 钢管混凝 为 2． 83 m， 土内核心混凝土等级为 C40 。 加载方式为在试件中心处垂直加载， 加载过程 的载荷 － 位移曲线如图 4 和图 5 ， 试验结果见表 3 。 通过分析试验结果可知： 钢管混凝土支架圆弧 段的抗弯能力是 U 型钢支架的约 2． 5 倍； 钢管混凝 土支架塑性变形量大且具有塑性强化特性 ， 可以对 围岩进行适当让压并保持支架承载力不下降 。 3 3． 1 受动压影响巷道钢管混凝土支架支护设计 工程地质条件
将试件放置到 500 t 压力机上进行单轴压缩试 验， 试验过程中各试件均产生明显的“鼓肚子 ” 现 象。不同管径和不同壁厚钢管混凝土短柱荷载 － 变 形量曲线分别如图 2 和图 3 ， 各试件试验结果汇总 见表 2 。 由试验结果可以看出： 钢管混凝土短柱承载能 轴向变形量 力强； 钢管混凝土可以实现塑性大变形 ， 最大可达 30% 以上； 钢管混凝土达到塑性状态后承 载能力继续增大， 属于塑性硬化。 2 钢管混凝土支架圆弧段抗弯性能 为了研究钢管混凝土支架圆弧段的抗弯性能 ，
Steel Tube Confined Concrete Supports （ STCCS） Supporting Capability Test and Its Application in Dynamic Pressurized Ｒoadway
2 3 XIA Hong － man1， ， LIU Guo － lei1， ， LIU Jie1 ， ZHANG Xi － zhong1 ， TIAN Tian1
钢管混凝土支架支护方案设计
[6] 郭毅. 天津经济技术开发区水厂改（扩）建工程的 工艺研究[D].天津:天津大学,2015.
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依 照承 压 环 理 论，支 护 方 案 设 计应考虑以下原 则。
（1）利用锚网喷支护适时封闭围岩。 考虑到围岩中泥岩成分较多，易吸水膨胀，风化崩 解，巷 道 开 挖 并 适 度 变 形 卸压 后，围 岩及 时采 用 锚网 喷做 临时 封 闭支 护，避 免 泥 岩风 化 碎裂，维 护围岩 完 整。 （2）采用封闭式高强度支护。 底板岩层主要为泥岩，吸水膨胀易底鼓。二次支护 采用 全 断 面封 闭式 支 护，弧 形过 渡，降 低 应 力集中程 度。 （3）设计合理的让压方式。 临时支 护和 二次 支 护留设 让 压 空间(10 cm 左 右 )， 以适应围岩变形。 综 合 考虑 不同地 段围岩 结 构特 征、物理 力学性 质、巷道变形程度等因素，支护方案设计如下：锚网喷 +Φ219×10mm钢混支架+壁后填充混凝土碹体，支架 间距0.8m。 2.3 锚网喷支护与壁后填充设计 初 喷 5 0 m m 厚 混 凝 土喷 层，随 后 施 加 锚 网喷 支
（2）利用钢 混支 架 提 供 的强大 径向支 护反 力，可
进一步改善锚固围岩体应力状态，形成一个承载性能 优 异的承 压 环 结 构，能 够 有 效 抵 抗围岩变 形，维 护巷 道稳定。
2 支护方案设计 2.1 工程地质概况
钢管混凝土支架承载性能试验与工程应用
钢管混凝土支架承载性能试验与工程应用作者：马锦伟杨柳冯绍伟来源：《中国科技纵横》2014年第12期【摘要】钢管混凝土支架具有良好的承载能力，应用于深井巷道支护具有良好的支护效果。
本文针对钢管混凝土支架结构，设计了Φ194×8钢管混凝土支架，试验中着重考察支架的荷载—位移曲线、极限承载力与支架破坏方式。
并将钢管混凝土支架应用山东能源新矿集团华丰煤矿深井巷道支护，取得良好的支护效果，实验与工程应用证明钢管混凝土支架的具有较高的承载能力，解决深井巷道难支护问题具有突出优势。
【关键词】钢管混凝土支架承载能力实验深井巷道支护钢管混凝土材料具有优良承压性能，以其为基本材料做成的钢管混凝土支架具有高承载力、高性价比和施工简单等特点[1～2]，钢管混凝土支架应用煤矿可以解决深井巷道难支护问题，并已经取得优良成果[3～5]。
本文设计了钢管混凝土支架力学性能试验，并将钢管混凝土支架应用山东能源新矿集团华丰煤矿深井巷道支护，取得良好的支护效果。
1 钢管混凝土支架试验设计1.1 支架结构设计支架断面形状为浅底拱圆形；净宽4000mm净高3800mm。
钢管混凝土支架所选钢管规格为Φ194×8，即钢管管194mm，壁厚6mm。
钢管材质为20#碳素结构用无缝钢管。
支架由四段弧组成：顶弧段、左右帮段和反底拱，各段之间采用接头套管相连。
2.2 加载约束设计在支架顶部1500mm范围内加载，采用静力单调连续加载方法。
为模拟巷道支护中钢管混凝土支架的受力状态，制作支架底座和水平拉杆约束，试验中浅底拱圆形钢管混凝土安放在与反底拱弧度一样的支架底座上，水平方向布置3对拉杆，使支架水平上内力自平衡，顶部施加荷载。
支架约束设计与加载如（图1、2）所示。
2 φ194×8浅底拱圆形支架试验结果分析2.1 荷载—位移曲线分析φ194×8型钢管混凝土支架极限荷载为2035kN，垂向位移为130mm，水平相对分离位移28mm。
深井软岩巷道钢管混凝土支护技术研究
深井软岩巷道钢管混凝土支护技术研究【摘要】深井巷道矿山压力控制是深部开采面临的亟待解决关键技术课题之一，而目前从理论和实践来讲，软岩巷道的支护大多采用复合支护形式，往往是支护成本极高，或者达不到预期的支护目的。
而钢管混凝土支护形式是一种即经济又先进的支护形式，如何在软岩巷道中应用好这种支护形式，无疑具有很大的研究价值。
【关键词】深部开采；软岩巷道；钢管混凝土；支护技术1 钢管混凝土支护技术思路的提出刘庄煤矿井田主要可采煤层中，除1煤层顶板多为砂岩以外，其余均以泥岩、砂质泥岩为主，少量砂岩；底板多为泥岩和砂质泥岩。
一般情况下，泥岩的抗压强度较低，砂质泥岩稍高，砂岩较高。
而不同岩性的岩层作为直接顶板的稳定性分类表明：泥岩属不稳定类，砂质泥岩属不稳定-中等稳定类，砂岩属中等稳定-稳定类。
由此可见，本井田除1煤层外，主要可采煤层顶板岩石的工程地质条件均比较差。
鉴于刘庄煤矿即将开始二水平的开拓，煤层埋深将超过1000m，地质条件将更加复杂，现有支护形式已不能满足深井软岩巷道支护强度需求，故提出借鉴桥梁的支护技术提出钢管混凝土支架来解决目前我矿的支护难题。
钢管混凝土支架根据巷道需要可以设计成圆形、浅底拱圆形、三心拱圆形、梯形等形状。
图1为浅底拱圆形钢管混凝土支架示意图。
本文根据钢管混凝土的结构原理，设计适用于深井软岩巷道支护的高强度钢混支架，通过理论计算并试验测试了其力学性能，具有广泛的应用前景。
2 深部软岩巷道钢管混凝土支护研究2.1 软岩巷道支护原理软岩巷道支护的重点应放在充分利用和发挥自承能力上，支护原理是：根据岩层不同属性，不同地压来源，从分析地压活动基本规律入手，运用信息化设计方法，使支护体系和施工工艺过程不断适用围岩变形的活动状态，以达到控制围岩变形，维护巷道稳定的目的。
具体的说，有以下几个方面：1）必须改变传统的单纯提高支护刚度的思想；2）必须采取卸压、加固与支护相结合的方法；3）进行围岩变形量测，准确地掌握围岩变形的活动状态，以确定二次结构的参数，确定补强时间、再次支护时间和封底时间；4）树立综合治理、联合支护、长期监控的支护思想体系。
灌注式钢管混凝土支架在深井支护中的应用
水 力 采 煤 与 管 道 运 输
ＨＹＤＲＡＵＬＩ Ｃ Ｃ ＯＡＬ ＭＩ ＮＩ ＮＧ ＆ Ｐ Ｉ Ｐ ＥＬ Ｉ ＮＥ ＴＲＡＮＳ Ｐ ０ＲＴ ＡＴ １ ０Ｎ
ＮＯ ．１
Ｍａ ｒ ． ２０１ ４
灌 注 式 钢 管 混 凝 土 支 架 在 深 井 支 护 中 的 应 用
１ 前 言
பைடு நூலகம்
２ 支 架 结 构 及 技 术 要 求
２ ． １ 支 架 结 构
口孜 东 矿 为 国投 新 集 集 团 公 司 在 阜 阳 地 区
建 设 的第 二 对矿 井 ， 位 于淮 南煤 田西 部 ， 阜 阳市
颍 东区 与 颍 上 县 交 界 处 ， 行 政 区 划 属 阜 阳 市 所 辖 。设计 产量 为 ５ ０ ０万 ｔ ／ ａ 。该 矿 为安 徽 省 “ 十
２ ． ２ 技 术 要 求
①北 翼 轨 道 石 门 ９ 交 岔 点 向 北 ５ ３ ． ０ ｍ 至
７ ６ ． １ ｒ ｎ支 架 型 号 为 １ ９ ４×１ ０ ｍ ｍ， 壁 后 充 填
２ ５ ０ ｍ ｍ厚矸 石 袋 ， 共 ３ ３架 ； ７ ６ ． １ ｒ ｎ至 ９ ９ ． ２ ｍ 支 架 型 号 为 １ ９ ４×１ ０ ｍｍ， 壁后充填 ２ ５ ０ ａ ｒ ｍ 厚 混 凝
土， 共３ ３架 ； ９ ９ ． ２ ｍ至 ｌ ２ ３ ｍ 支架 型 号 为 ２ １ ９×
１ ０ ｍ ｍ， 壁厚充填 ２ ５ ０ ｍｍ 厚 矸 石 袋 ， 共３ ４架 。
图 １ 钢管 混凝 土 支架 结构 图
②支架 净尺寸 为 ６ ３ ０ ０ ｍ ｍ， 底 板 处 为
４ ９
宜。
华丰煤矿深埋巷道支护工艺研究
C H I N A V E N T U R E C A P I T A L 138科技技术应用|TECHNOLOGY APPLICATION一、概况华丰煤矿1411上平巷（第五段）地面埋深近1000m，巷道倾角较大，并且巷道围岩条件较差，巷道断面形状为直墙半圆拱形，掘进断面大小为S 掘=12.9m 2，净断面大小为S 净=11.1m 2。
巷道掘进目的是为形成1411工作面生产系统，满足1411综采放顶煤工作面开采时通风、行人、运料、管线敷设的需要，服务年限10个月。
二、支护设计1.临时支护（1）采用3根3.2m 长的π型钢前探梁作临时支护，每根前探梁配3个φ20圆钢加工的钩式吊环，施工过程中交替前移，先移中间后移两帮前探梁。
前探梁间距为800-1200mm，前探梁未端距迎头端面距不大于0.3m。
（2）每一正规循环放炮后，由班组长亲自用长柄工具站在永久支护下，摘落迎头危岩悬矸，然后立即将前探梁移至迎头，过好棚头，在棚头上方铺上金属网、串上背板。
2. 永久支护 （1）采用三节对称式拱型U 型棚加强支护，U 型钢搭接部分要严实合缝不少于500MM，搭接部分采用两副专用U 型钢卡缆用专用套筒扳手紧牢，螺丝满帽，不得松动，卡缆间距为400MM（中～中），卡缆螺母扭紧力矩不低于150N.M，U 型钢卡缆要保持在一条直线上，严禁使用单卡缆。
（2）背规格为1300×120×60mm 的水泥背板或铁背板，背板间距为400 mm（中～中），背板两端必须用木楔刹紧；背板沿巷道轴线方向前后交替布置呈线，且均匀布置，不得松动。
空帮空顶部分采用老料或板皮呈“井”字型接顶背实。
（3）支棚间距为1000mm（中～中），腿窝深不少于200mm，并栽至硬底。
遇软底时穿规格为250×200×50mm 的木鞋。
（4）巷道顶部有淋水时使用一片规格为5000×1100mm 单层双抗布网；（无淋水时全断面使用金属菱形网）两帮铺设10#铁丝编制的金属菱形网，网与网之间要对接，网与网之间采用长1.0m 螺旋穿簧逐孔联牢。
钢管混凝土支架在高冒落软围岩井巷中支护的研究与应用
钢管混凝土支架在高冒落软围岩井巷中支护的研究与应用发布时间：2021-05-27T09:43:13.013Z 来源：《基层建设》2020年第36期作者：周少华[导读] 摘要：钢管混凝土支架是在钢管内充填混凝土而成的组合材料，钢管约束混凝土，使混凝土处于三向应力状态，其强度和塑性大为改善，核心混凝土充满钢管，避免或延缓钢管屈曲，是目前承载力最优的结构，具有抗压抗剪性好，支撑力高，塑性韧性好，抗冲击和抗震性好，耐火耐腐蚀性，经济效益好等优点，清水营煤矿主斜井搭接硐室段冒落高度大，巷道围岩应力集中，导致变形严重，以往的支护形式已经无法较好的控制巷道成型，通过在现场施工国家能源集团宁夏煤业有限责任公司清水营煤矿宁夏银川 750000摘要：钢管混凝土支架是在钢管内充填混凝土而成的组合材料，钢管约束混凝土，使混凝土处于三向应力状态，其强度和塑性大为改善，核心混凝土充满钢管，避免或延缓钢管屈曲，是目前承载力最优的结构，具有抗压抗剪性好，支撑力高，塑性韧性好，抗冲击和抗震性好，耐火耐腐蚀性，经济效益好等优点，清水营煤矿主斜井搭接硐室段冒落高度大，巷道围岩应力集中，导致变形严重，以往的支护形式已经无法较好的控制巷道成型，通过在现场施工钢管混凝土支架，有效的控制巷道成型，保证了正常安全生产。
关键词：钢管混凝土支架；高冒落软岩井巷；前言冒落是裂隙岩体巷道中出现的、对作业人员安全威胁很大、突发性工程事故，尤其是巷道处于软弱围岩层位，给巷道的施工和支护带来了一定的困难和威胁，因此研究高冒落软围岩巷道的支护方式对安全生产具有重要意义[1-3]。
目前，对普通小面积低冒落巷道的加固方法有：（1）锚索加固法[4]；（2）注浆加固法[5]；（3）锚网梁喷注联合支护法[6]等，这些方法优点是可以节约材料，施工快捷，缺点是在围岩极不稳定的情况下，会造成二次冒顶，存在严重安全隐患。
因此，针对清水营煤矿+1089m水平搭接硐室高冒落软围岩区域，经过验证，在现场施工钢管混凝土支架来对巷道进行支护，起到较好了的支护效果。
矿井巷道支护中的支架支护技术
（ ２ ） 水平巷 道支架的前倾 、 后仰要 满足以下规定 合格 ： 偏差 士１ （ １ ｍ垂线小于１ ７ ｍ） 优 良： 偏差 土１ （ １ 护。 本 文主要研 究支架支护 的相关技 术问题
１ ． 刚性 支架 支 护工 程 验收 标 准 １ ． １ 基本项 目 （ １ ） 支架 支护巷道规 格偏 差袄符合表 ８ ｌ 的规 定
合格 ： ４ ／ ５ 以上的背 板背紧 背牢， 背板 排列位 置和数 量基本 满足设 计要求。
优 良： 全 部背板背 紧背牢， 背 板排列位 置和 数量均 符合设计要求。 检查数 量 ： 根据 《 标 准》的规 定选定检 查点和 测点。 检验检 查点前 检 查数量 ： 根据 《 标 准》的规定 选定检 查点和 测点 。 量测检 查点前 两架支架 间全部 背板。 两 架支架 间的全 部撑（ 拉） 杆和垫板 的位置和 数量 。 检验方法 ： 观 察、 手推 、 锤击检查 。 （ ６ ） 支架柱 窝深 度或底梁铺设 要满足以下规 定： 检 验方法 ： 观察检 查 （ ５ ） 背板安设要满足 以下规 定 合格 ： 柱 窝挖 到 实底 ， 底 梁 铺设 在实 底上 ， 其深 度 要大 于设 计 值 ０ ａｍ 。 ｒ 合格 ： ４ ／ ５ 以上 的背板 背紧背牢 ， 背板排 列位 置和数 量基本 满足设 ３ 优 良： 柱窝挖到实底， 底梁铺设在实底上 ， 其深度要满足设计要求 。 计要求 。 优 良： 全部 背板背紧背牢 ， 背板 的排列位 置和数量 都要 满足设计要
合格 ： 偏差 ±１ 。 ， 不 可退山。 优 良： 偏差± ０ ． ５ 。 ， 不 可退山。
检 查数量 ： 根据 《 标 准》的规定 选定检 查点和 测点。 量测检 查点前 架支 架两侧的立柱 。
架支架两侧 的立柱。
钢管混凝土组合支架在深井巷道交岔点支护中的应用研究
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中国煤炭第 ４５ 卷第 ５ 期 ２０１９ 年 ５ 月
岔点支护技术意义重大.
计,组合后不改变巷道交岔形式和断面尺寸.依据
装配灌注式钢管混凝土支架是近年来发展起来
交岔平面形式,组合支架有正交型、斜交型和分叉
的一种高强支护结构,它是通过地面分段弯管、井
接头套管插接型钢管混凝土组合支架如图 ２ 所
了适用于千米深井巷道交岔点的钢管混凝土组合支
示,套管焊接在支撑架上,搭接架侧帮段直接插入
千米深井巷道钢管混凝土支架支护技术应用
ｏ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ａ ｄ ｗａ ｙ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ，ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｈ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ａ ｄ ｗａ ｙ ｈ ａ ｄ ｂ ｅ ｅ ｎ ｒ ｅ ｐ ａ ｉ ｒ ｅ ｄ ｍａ ｎ ｙ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ，ｉ ｔ ｒ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｕ ｎ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ．Ｔ ｏ
ｎ ｆ 靠 架 关 键 词 ：丁米 深 井 巷 道 ； 钢 管混 凝 ＿ 十支架 ； 围岩注浆加 同； 巷 道 支 护
ＤＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ７ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２— ７ ４ １ Ｘ． ２ ０ １ ３ ． ０ ９ ． ０ １ ２
中 图分 类号 ： Ｆ Ｉ ） ３ ５ ３ ． ３
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钢管混凝土支架在深井动压软岩巷道修复中的应用
支架设计净 断 面 ： 宽 ×高 ＝３ ６ ０ ０×３ ２ ０ ０ ｍ ｍ， 棚 距 ７ ０ ０ ｍ ｍ， 钢管直径 ２ １ ９ ｍ ｍ 。 钢管混凝土支 架结构设 计 ； 支 架使 用无缝 钢 管型
钢管支架灌 注混凝 土工序 （ １ ） 准备工作 每安装 ５ 架 空钢管 支架灌 注混 凝土 一次 ， 灌注前
①混凝 土输送 泵平放 在巷 道 ， 通过 高压 胶管 与支
架注浆短管 连接 ， 混凝土输送泵布置 。 ②首先一组人员连接好 电缆 、 布置好 水管 ， 输送 泵 空载 １ ５～ ２ ０ ｍ ｉ ｎ ； 另一组人 员去料 场掺 和混凝 土 干料 ，
每次 １ 矿车 。
的编号放入反底拱段 ； （ ２ ） 安装 帮腿 段 ， 先安装 一侧再 安装另一侧 ， 帮腿段 靠近 帮壁后 先 向上 抬高一 小段距 离， 将帮腿段 的定位钢筋缓慢插入 反底拱段 ， 直 到端 口 紧密结合 ， 将提前套 在 帮腿段 上的接 头套管 向下移 动 到挡环 ； （ ３ ） 安装顶弧段 ， 先将顶 弧段抬 至事先搭好 且 坚 固的脚手架上 ， 然后将顶弧段 向上抬起一小 段距离 ， 将端 口对准帮腿段上 的定位钢筋 ， 然后缓慢插 入 ， 直到 端 口紧密结合 ， 然 后将 提前套 在顶弧 段 的接头套 管 向 下移动到挡环 。安装顶 弧段多 人抬梁 时 ， 要 协调 配合
１ ４
东 拭晨 科技
２ ０ １ ３ 年第５ 期
钢 管 混凝 土 支 架在 深 井动 压软 岩巷 道修 复 中的应 用
张雪 勇 ， 秦 伟
４ ５ ８ ０ ０ ０ ） （ 河南煤化工集团有 限公 司鹤煤三矿 ， 河 南 鹤壁 摘 要
钢管混凝土支架结构 的设计承载能力是相 同重量 ｕ型钢支 架的 ２～３倍 ， 支架使 用无缝钢 管型 号 ｑ ｂ ２ １ ９×８ ｍ ｍ， 钢管单 位长度 重量
煤矿井下硐室钢管混凝土支架支护及应用
摘 要 ： 近年来． 钢 管 混凝 土 支架 在煤 矿 深 并软 岩 支护 中得 到 了广 泛 应用 ， 许补 了深 井 软 岩开 采 普通 支护 效果 差 的缺 陷 、文 章简述 了该 支架 的结 构特 点 ． 根 据 现场 实 际设 计 了符 合断 面尺 寸 的支 架 ． 观 测结 果 显 示 ． 支 架运 行 正常 ， 巷道 一次 成 型 ， 后 期 无 明显 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ形 ， 无 需再 次 修 护 ， 社
３ ． Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｔ ’ Ｐｒ ｏ ｄｕ （ ￣ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｘｉ ｎ ｗｅ ｎ Ｍｉ ｎｉ ｎ ｇ （ ； ｒ ｏ ｌ ｌ ｐ（ Ｉ ） ． ，
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创新深井高应力巷道支护体系
“ 载 拱 ” 增 加 围 岩 强 度 ，提 高 围岩 的 整 体 性 及 稳 承 ， 定 程 度 ，能 使 结 构 物 与 围岩 连 锁 在 一 起 共 同作 用 ，形 成 复 合 体 ， 使 围 岩 发 挥 出 更 大 的 承 载 作 用 ，被 结 构 锚 固的 岩 层 能 更 有 效 地 承 受 负 荷 产 生 的 拉 力 和 剪 力 ，
测检 验 装 置 、作 用 机 理 等 方 面 的 研 究 ， 并 进 行 了推 广 应 用 ，取 得 了显 著 的 社 会 经 济 效 果 。
关 键 词 ：新 型 支 护 材 料
预 应 力锚 索
注浆 组 合岩 梁形 成加 固拱 。 预 应 力 锚 索 除 具 有 普 通 锚 杆 的 挤 压 作 用 、组 合 作 用 、 悬 吊 作 用 外 ， 能 提 供 较 大 承 载 能 力 ， 作 用 范 围 广 ，是 一 种 传 递 主 体 结 构 至 深 部 稳 定 岩 层 的 主 动
后 围岩 蠕 变 仍 持 续 进 行 ，靠 原 有 的 支 护 方 式 不 能 保
证 巷 道 在 服 务 期 内 的 正 常 使 用 。 普 通 钢 绞 线 锚 索 支 护 存 在 支 护 强 度 低 、 承 载 力 小 、 预 紧 力 低 、锈 蚀 严 重 ，不 适 宜 永 久 长 期 支 护 等 问 题 。
创 新 深｛ 高应力巷 道支护体 系 ＝ ｆ
肖 尚 红
（ 汶 矿 业集 团 公 司华 丰 煤矿 新 山东 泰 安 ２ ｌ １ ） ７ ４ ３
摘 要 ：华 丰 煤 矿 进 入 深 部 开 采 后 地 压 显 著 增 加 ， 为探 询 合 理 有 效 的 解 决 深 部 高地 应 力巷 道 支 护 难 题 ， 提 高 支 护 强 度 ，研 制 了适 用 于 深 部 矿 井 条 件 下 的 高 强度 预 应 力 注 浆 锚 索 ，进 行 了 生 产 工 艺 、 锚 索 结 构 、检
钢管混凝土联合支护技术应用
钢管混凝土联合支护技术应用摘要：龙煤集团鸡西分公司荣华一矿西主运所处位置压力较大，原支护形式为锚网索喷联合支护，因其压力大，造成帮顶开裂、巷道变形严重，曾维修过多次，为保证巷道的服务年限和矿井接续工作，减少巷道的维修费用，采用钢管混凝土支架对西主运进行加强支护，提高了西主运的抗变形能力，创造了良好的经济效益。
关键词：钢管支架混凝土抗变形前言鸡西荣华一矿西主运大巷设计标高-650m，大巷长度1480m。
进入－650m水平巷道施工以来，由于围岩胶结性差、受断层和埋深大影响造成巷道围岩遇水软化、膨胀，主要表现在巷道围岩变形量大、自稳时间短、返修率高（三次修复后巷道变形情况见下图），给支护带来极大困难。
采用锚索、注浆、架设钢棚和小断面导洞卸压等技术，效果均不理想，严重影响工程进度和施工安全，因此，如何寻找一种安全有效的高应力软岩构造带支护方式，是当前急需解决的技术难题。
一、技术原理经查阅相关材料、组织工程技术人员认真研究、反复论证、多方面比较，最终确定锚、网、索、喷加钢管混凝土棚子联合支护一次成巷施工方案。
钢管混凝土支架特点：混凝土本身具有较强的抗压能力，但其抗弯能力较弱，而钢管具有较强的抗弯能力，并且具有很好的弹塑性，但在受压时比较容易发生失稳现象从而丧失其轴向的抗压能力。
钢管混凝土支架在结构上能够将两种材料的优点融合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍的提高，同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度两者共同发挥作用，从而大大地提高了支架的承载能力。
首先小循环炮掘施工，掘进荒断面（33.57m2），采用锚、网、索、喷支护做为初次支护，改变围岩松散结构，提高围岩的整体性能，起到组合梁支撑作用，利用“先柔后刚，先柔后抗”的柔性让压支护理念，架设钢管混凝土棚子，在钢管混凝土棚子与巷道围岩间充填袋装炉渣做为缓冲卸压层，使支架与围岩充分接触，产生初撑力，然后向钢管内注入高标号混凝土充实并浇筑混凝土底板，支护强度显著增高（是U型钢棚的3～5倍），有效的控制巷道围岩变化范围；后期围岩压力增大压实柔性充填体可以使围岩卸压，给围岩留有变形空间，使支架均衡受力，最后喷射混凝土将钢管混凝土支架封闭加固，实现一次成巷。
钢管混凝土支架支护工艺及应用
钢管混凝土支架支护工艺及应用
殷兆君
【期刊名称】《煤炭科学技术》
【年(卷),期】2013(0)S2
【摘要】针对煤矿开采深度增加,围岩不稳定巷道的支护难度大等问题,在借鉴国内不稳定围岩巷道施工及支护经验的基础上,研究钢管混凝土支架支护工艺并在南山煤矿进行应用实践,实际应用证明钢管混凝土支架支护效果良好。
【总页数】3页(P100-101)
【关键词】深部开采;不稳定围岩;支护工艺;钢管混凝土支架
【作者】殷兆君
【作者单位】黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司鹤岗分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU398.9
【相关文献】
1.钢管混凝土支架在金川矿山深部巷道支护中的研究与应用 [J], 高启波
2.钢管混凝土组合支架在深井巷道交岔点支护中的应用研究 [J], 胡兆峰;王军
3.基于钢管混凝土支架的复合支护技术在断层破碎带巷道中的应用研究 [J], 毛庆福;王军
4.钢管混凝土支架在唐阳煤矿软岩巷道支护中的应用 [J], 董博;张海军;王志远
5.南关煤业受动压影响巷道钢管混凝土支架支护应用研究 [J], 郝志军;王西林;何晓升;单仁亮
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千米深井钢管混凝土支架支护技术
千米深井钢管混凝土支架支护技术李帅【摘要】口孜东矿-967 m北翼轨道石门北段采用锚网索及架棚支护,由于深井地压大,巷道难以维护,影响安全生产.为解决深井大地压巷道支护难题,在-967 m北翼轨道石门进行钢管混凝土支架复合支护试验,取得了良好的支护效果.【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P25-28)【关键词】深井;高地压;钢管混凝土;软岩巷道承压环【作者】李帅【作者单位】中煤新集能源股份有限公司口孜东矿,安徽阜阳236153【正文语种】中文【中图分类】TD353+.3口孜东矿地面标高+27m，第一水平标高-967 m，第二水平标高暂定-1200m，井田内表土层厚度为426.18～687.60m，平均591.6m。
该矿-967m北翼轨道石门北段9#交岔点向北53～123m范围内巷道两帮有很大移近量，顶板下沉、底鼓严重，局部巷道断面不足原断面的一半。
综合分析认为，巷道埋藏深，地压显现明显，巷道围岩偏于软弱，多次返修导致浅部围岩裂隙充分发育，承载能力下降。
为保证巷道支护强度，决定采用钢管混凝土支架支护，壁后浇注混凝土碹体或矸石袋、底板卸压，构建巷道围岩承压环。
井下灌注式钢管混凝土支架，是中国矿业大学（北京）的一项发明专利，是为解决深井软岩巷道支护难题而开发的高强度支护技术，单个支架承载能力即超过200 t，是U型钢支护的3～4倍，为深井软岩巷道支护开辟了全新的技术途径。
钢管混凝土支架与U型钢支架相比具有以下优点：1）钢管混凝土支架材料采用圆形无缝钢管，支架抗弯能力强，横断面不具有各向异性，不易扭曲变形。
2）钢管内灌注的核心混凝土在钢管约束条件下，当支架承受荷载时，核心混凝土处在三向受力的状态，提高了承载能力。
3）钢管混凝土结构受压时，会出现塑性硬化的力学特性，即使支架压缩量达到20%，支架承载能力不仅不会下降，还会缓慢升高。
钢管混凝土支架呈现塑性硬化的变形特性。
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0前言钢管混凝土支架是由空钢管弯制成形，内部充填混凝土而成的组合构件，具有高强的承载能力和抗变形能力。
在相同用钢量的情况下，钢管混凝土支架的支护能力可以达到传统的U形钢可缩性支架的3倍以上，而且制作简单、价格低廉。
在深部巷道支护中采用钢管混凝土作为支架材料，可以充分发挥钢管混凝土的高支撑能力，是提高支架承载力、降低支护成本的一种有效途径。
1-1km水平大巷地质概况华丰煤矿开采历史较长，是中国较早进入深部开采的矿井之一，目前开采深度达1km。
进入深部遇到一系列的支护难题，高地压、大变形、强构造应力，采动影响等，使得深部支护陷入困难。
-1km水平运输大巷，采用马蹄形面，锚喷网支护，后覆U形棚加强支护。
此后经过2次复修。
该巷道由于受深部高地压及采动压力影响，巷道两帮移近量大，顶板下沉严重。
巷道原尺寸净宽5m，净高4m，修复前净宽2.8～3.2m，净高2.8～3.0m，这样的断面已经完全不能满足生产需求。
采用钢管混凝土支架修复，巷道修复毛断面（宽×高）：5.9m×4.55m，修复后（净宽×净高）：5m×4m。
2钢管混凝土支架支护设计（1）钢管混凝土支架结构设计钢管混凝土支架分为4段：顶弧段、2个两帮段、反底拱段，各段之间通过套管轴向连接，核心混凝土在支架内充填成整体。
图1所示为马蹄形钢管混凝土支架结构图。
图1钢管混凝土支架结构图1.接头套管2.钢管混凝土支架3.巷道地面本次支护中采用的钢管混凝土支架为马蹄形结构，由4段钢管组装组成。
钢管选用准194×8无缝钢管，钢管单位重量为36.7kg/m。
套管选用准219×10无缝钢管，钢管单位重量为51.5kg/m。
支架净宽5m，巷道地面上高4m，卧底0.8m。
整个支架全部由圆弧组成，共4个曲率半径，支架净重800kg/架。
表1为选用钢材的截面特征数据。
表1钢管及套管截面特性表相邻支架间采用新型顶杆连接，同时在两帮和顶部设置3条拉力钢带，这样支架沿巷道方向受顶煤矿机械Coal Mine Machinery Vol.32No.07 Jul.2011第32卷第07期2011年07月钢管混凝土支架在华丰煤矿深井支护中的应用张晓凤，颜伟（新汶矿业集团华丰煤矿，山东泰安100083）摘要：华丰煤矿的采深已接近1km，随着开采深度不断加深，深井支护问题已成为困扰华丰煤矿生产的一大难题。
钢管混凝土支架具有优良的承压与抗变形能力，其支护能力是相同单位重量U形钢支架的2倍以上。
-1km水平大巷经过多次复修均不能稳定，采用钢管混凝土支架后取得了良好的支护效果，巷道稳定，满足了生产需求。
关键词：深井支护；钢管混凝土支架；应用中图分类号：TD355文献标志码：A文章编号：1003－0794（2011）07－0194－02 Application of Steel Tube Confined Concrete Support in Deep Roadwayof Huafeng Coal MineZHANG Xiao-feng,YAN Wei（Xinwen Mine Industry Group，Huafeng Coal Mine，Tai’an100083，China）Abstract:The mining depth of Huafeng coal mine have reached1km,as the increase of mining depth, the difficulty of deep roadway support is becoming more and more serious.concrete-filled steel tubular support has a strong compressive strength and anti deformation capacity,whose supports and protections ability was above unit weight same U section support’s2times.-1km horizontal and prime roadway can’t keep steady after several repairs,and the result becomes good after using steel tube confined concrete support,keeping stable and according to the request of producting.Key words:deep roadway support；steel pipe concretes support；application构件名称钢管套管外径D/mm194219壁厚t/mm810截面面积/cm2295.44376.49单位质量/kg·m-136.751.51235000538884第32卷第07期Vol.32No.07钢管混凝土支架在华丰煤矿深井支护中的应用———张晓凤，等杆和钢带的共同作用不易产生弯曲失稳，可以提高支架的承载能力，使巷道内所有支架形成整体支护系统，充分限制围岩变形。
（2）混凝土配比设计为保证混凝土充满钢管，防止由于混凝土自收缩而出现的钢管和硬化混凝土之间的裂缝，要求所配制混凝土具有适度的膨胀性能，即补偿收缩。
参考有关规范中关于原材料、配合比设计方面的要求及膨胀剂、减水剂的选择与掺量要求；设计强度等级为C40的混凝土，其中水泥选用42.5#普通硅酸盐水泥，粗骨料选用级配合理、粒径5~10mm 的坚固洁净碎石，细骨料选用优质河砂（中砂），膨胀剂采用工程中最常见的硫铝酸钙类膨胀剂，掺量在10%~12%；减水剂选择MF 型高效减水剂，适量加入。
外加剂以等量取代水泥的形式加入。
通过实验确定混凝土配比方案，水泥：砂子：石子=1：1.31：2.65，水灰比0.41，膨胀剂和减水剂掺量分别为11%和0.5%。
该配比混凝土的3d 、7d 、28d 强度分别为18.4MPa 、28.6MPa 、55.4MPa 。
3辅助支护设计（1）锚网喷支护设计为更好地发挥钢管混凝土支架作用，巷道扩修后先进行锚网喷支护，提高围岩的自承载能力，并使巷道围岩在主动支护作用下适量地变形卸压。
采用直径准22mm 的高强螺纹钢锚杆，长度2.4m ，锚杆间距0.8m ×排距0.8m ；采用1m ×1m 菱形钢筋网，全面铺设；混凝土喷层厚度200mm ，其中初喷50mm ，复喷150mm 。
（2）围岩注浆加固设计钢管混凝土支架承载后，复喷混凝土加大喷层厚度至200mm ，对钢管混凝土支架承载力进行监测，当支架承载力达到150t 后，进行高效围岩注浆加固，使破碎的岩体重新胶结成整体，降低支架承载力，加强围岩稳定性。
注浆锚杆长3m ，间距1.6m ×排距2.4m ；注浆材料为42.5#普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6～0.7；注浆压力为2.0~2.5MPa ；每个断面注浆时间为120min 。
围岩注浆加固设计如图2。
图2围岩注浆加固设计图1.注浆锚杆（长3m ）4钢管混凝土支架施工工艺基本工艺流程：巷道开帮挑顶→初喷50mm 厚混凝土层→锚杆支护→安装空钢管支架→壁后铺设钢筋网→钢管支架灌注混凝土→等待围岩变形至支架，复喷50mm 厚混凝土层→围岩注浆。
（1）巷道扩修、锚网喷支护巷道断面形状采用马蹄形，毛断面（宽×高）：5890mm ×4550mm ，净断面宽×高：5000mm ×4000mm 。
顶部留设300mm 变形空间，巷道两帮各留设200mm 变形空间。
开帮挑顶按正常掘进要求进行，力求安全简易，底部先不动；毛断面完成后立即喷射50mm 混凝土层，喷射混凝土按正常使用配比和技术要求进行。
锚杆间距0.8m ，排距0.8m ，每个断面16根。
锚杆施工按矿上正常作业规程操作。
（2）安装空钢管支架锚杆安装后可立即进行空钢管支架架设。
以巷道中心线和腰线为准，确定支架安装位置，清理巷道两帮底部浮矸，按支架反底拱需求卧底800mm ，顶部预留300mm ，帮部预留200mm 。
支架安装轮廓确定好之后，安装钢管支架。
首先确定反底拱段安放位置，并放入反底拱段；其次安装帮腿段，先安装一侧再安装另一侧，帮腿段靠近帮壁后先向上抬高一小段距离，将帮腿段的定位钢筋缓慢插入反底拱段，直到端口紧密结合，将提前套在绑腿段上的接头套管向下移动到挡环；最后安装顶弧段，现将顶弧段向上抬起一小段距离，将端口对准帮腿段上的定位钢筋，然后缓慢插入，直到端口紧密结合，然后将提前套在顶弧段的接头套管向下移动到挡环。
钢管支架安装之后，连接好顶杆，顶部、两帮设置3条W 钢带，铺设钢筋网。
（3）钢管支架灌注混凝土工序①混凝土输送泵平放在巷道，通过高压胶管与支架注浆短管连接；②首先一组人员连接好电缆、布置好水管，输送泵空载15～20min ；另一组人员去料场掺和混凝土干料，每次1矿车；③拌制混凝土，有条件的话使用搅拌机，每次搅拌1m 3，严格按C40配比添加水泥、砂子、石子及外加剂。
混凝土搅拌均匀，坍落度大于160mm ，符合泵送混凝土要求；④连接注浆管路，依次为：输送泵—输送管—高压胶管—支架注浆口。
第1次使用输送泵时应先泵送一罐水泥砂浆以润滑管路，然后正常泵送注浆。
灌注过程中，特别留意混凝土注入速度，发现料斗下料速度变慢及时反泵数下，防止堵塞管路。
每巷道地面2991次注浆提前连接好5架支架的输送管路，以方便管路连接，节约时间，防止输送管内混凝土凝固；⑤每架灌注结束前，需顶部排浆孔流出约3铁锹混凝土作为结束标识点；⑥每架支架灌注结束后先停止泵送，然后拆卸管路，封堵排浆孔。
连接下一架，继续灌注，直到15架全部灌注完毕。
灌注完毕后先停泵，卸掉搅拌箱多余混凝土，正反泵水洗管路，输送泵管道，拆卸管路，停泵，停止供水，最后断电。
5钢管混凝土支架支护效果钢管混凝土支架安装后，在巷道内选取3个位置做巷道变形观测、支架变形观测和底鼓变形观测，经过数月观测，巷道变形观测值、支架变形观测值和底鼓变形观测值均远远小于同类U 形钢支护巷道观测值，观测结果表明：两帮收敛小于60mm ，顶板下沉小于40mm ，底鼓消失，钢管混凝土支架没有明显变形。
巷道变形达到稳定，巷道尺寸满足生产要求，至今运行良好。
结语钢管混凝土支架结构为马蹄形全封闭结构，由4节钢管拼装组成，全弧段4种曲率半径。
钢管选用准194mm ×8mm 无缝钢管，钢管单位长度重量为36.7kg/m 。
套管选用准219mm ×10mm 无缝钢管。