项目背景
地下开采矿井，受压力影响，巷道多表现为围岩运动，两帮变形、巷道底鼓等，对矿井巷道维护带来一定的困扰。日常巷道支护只注重巷道顶板、边帮，未对底板进行有效的支护，这样的底板通常处于敞开不支护状态，从而导致巷道底鼓量大于顶板下沉量。巷道底鼓给正常生产带来一系列的安全影响，不仅会导致巷道断面缩小，阻碍运输、行人、通风，给巷道维护带来一定困难，严重时能将巷道断面全部跨落封闭、给复采及回风的安全生产带来严重威胁。因此，充分掌握巷道底鼓的原因并采取有效措施，防治巷道底鼓具有一定的重要意义。
研究内容
1.现状分析矿井巷道现采用锚网索进行支护，锚索支护无法达到支护强度时采用了设U形棚及喷碹联合支护，经过一段时间的观察，U形棚支护只是解决了巷道两帮压力大的问题，底鼓现象仍然没有解决好，并且巷道两侧底角部分的棚腿也被挤压了进来，需对巷道进行二次修复，棚架损坏无法重复利用，平均每半年需对巷道进行一次卧底施工，极大的增加了成本支出，说明普通U型棚未从根本上解决巷道压力问题。
2.方案设计
本设计采用马蹄形可缩性金属支架加锚索的联合支护形式，在原有U型棚架基础上加设反底拱棚，同时巷帮搭接处采用强度更高的锚索进行固定，底梁与棚腿子搭接处也使用棚卡子进行稳固，必要时这部分的卡子杆用锚杆代替，使棚腿与巷道两帮进行锚固，同时对反底拱棚伸缩范围进行固定，保证了棚腿子底根部分的稳定性与牢固性，有效控制巷道围岩运动范围，保证巷道的应力平衡。
3.结构及规格
马蹄形U型钢采用热轧36kg/m U型钢制作，分为三心拱棚及反底拱棚两部分组合而成。
图1 设计方案
（1）三心拱棚：采用热轧36kg/m U型钢制作，底部打设锚杆孔，便于与反底拱棚套结，腰部打设锚索孔，利用主动加被动联合支护，有效控制帮部及底部变形量（图2所示）。
图2 三心拱棚
（2）反底拱棚：采用36kg/m U型钢热轧钢制作，腰部与三心拱棚搭接，底部采用连接杆使棚架连为整体，加强支护强度（图3）。
图3 反底拱棚
4.支架特点
①针对巷道矿压较大，首次采用马蹄形可缩性金属支架加锚索的联合支护形式，有效控制围岩运动量，对底板首次采用刚性支护，有效控制底鼓量；
②针对巷道棚架受压翘腿现象，对棚腿进行锚杆固定，同时与反底拱棚搭接，反底拱棚受底部压力后延伸至棚架腿部，可有效减少棚腿翘腿现象；
③U型棚架现腰部支护多采用锚杆固定，该棚架采用强度更高的锚索进行固定，可锚固于稳定岩层内，加强了棚架腰部支护强度，减少棚架受矿压变形量，增加U型棚架使用寿命。
应用效果
马蹄形U型钢支架，采用框架钢棚支护能承受住来自其周边的压力，使巷道不被破坏底板原有的应力平衡，不易受周边压力挤出造成巷道底鼓，从而有效控制矿压，减少底鼓周期，降低巷道维护成本。
1.减少巷道围岩运动量。采用马蹄形可缩性金属支架加锚索的联合支护形式，对围岩的主动加被动支护，可有效控制巷道围岩变化量；
2.降低了巷道维护成本。受矿压影响，巷道变化量较大，根据围岩观测数据显示，局部巷道半年底鼓量已超600mm，少数巷道受底鼓影响已完全闭合，巷道平均每半年需进行一次维护，在成本上需附加巷道维护费用。该设计通过增加巷道支护强度从而减少巷道变形周期，增加巷道使用期限，有效控制巷道维护成本。
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