U型钢棚式支护失效原因分析及改进.pdf

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1、36能源技术与管理2011年第4期doi：103969~．issn．1672-9943．201104．013U型钢棚式支护失效原因分析及改进李建国1，樊正兴z(1．郑煤集团伟业煤炭有限公司，河南郑州452317；2．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221008)[摘要]通过对现场观察到的u型钢支架的一些破坏形式进行分析，得出支架与围岩接触不均匀、支架强度低、支架本身的结构不稳定是支架破坏的主要原因。针对支架的破坏原因提出了具体改进方案，并且经过现场工业性试验取得了良好效果。[关键词]u型钢支架；软岩巷道；巷道支护

2、[中图分类号]TD353~．2[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2011)04-0036-02由于顶部压力大，顶梁向下滑移过程中促使1概述下部卡缆螺杆拉断，顶梁与棚腿之问出现张嘴叉在软岩巷道支护特别是煤巷支护中，由于巷开；顶梁和柱体发生相对滑移，顶梁与柱体接触处道围岩松散、破碎、锚固性差，巷道一般采用护表下部张嘴叉开后推动下部卡缆向上滑移；两个卡较好的u型钢支架作为基本支护。但以u型钢支缆滑到一起后，棚腿上端上卡缆以上部位局部承架作为基本支护的棚式支护属于被动支护，支架载，由于应力集中使棚腿上端裂开。

3、必须等围岩变形到与支架接触后才能承载，其承3原支护失效原因分析载能力往往受支架与围岩接触不均匀、支架强度低、支架本身的结构不稳定等因素的影响而大大3．1支架强度不够降低。郑煤集团伟业煤矿目前主采的二煤属于在支架各构件中，卡缆对支架的强度和稳定“三软”煤层，并且在矿井开拓准备初期由于急于性起着非常重要的作用。首先，卡缆预紧力不够会出煤以获得更好经济效益，该矿将轨道、皮带和回降低支架的稳定性。由于卡缆预紧力低，在搭接处风上山都布置在煤层中。故上山巷道围岩岩性软阻止顶梁和柱腿相对滑移的摩擦阻力很低，柱腿弱，支护均采用u型

4、钢支架作为基本支护。具体不能给顶梁两端提供足够的控制两帮内移的力，支护方式如下：巷道断面为直墙半圆拱形断面，巷顶梁两端在帮部围岩内移所产生的两水平力作用道净断面尺寸为4．21TIX2．9m。基本支护采用下内移并且相对柱腿向下低阻滑移，从而形成了29U型钢支架，U型钢支架棚距为600mm，在棚“尖桃”型破坏。其次，卡缆强度不够会影响支架支与围岩之间铺双抗网，棚子之间用椽子和拉杆连护强度的发挥。下部卡揽螺丝被拉断，在顶压的作接，三根拉杆分别布置在顶部和两帮中。由于巷道用下顶梁由于端部缺少卡缆的约束于是以柱腿端围岩岩性较

5、差，且围岩应力较高，再加上经过多次部为支点逆时针旋转，致使支架失稳。再者，卡缆工作面开采扰动影响，该支护没过多久就因承载与型钢的制约关系差会降低支架的支护强度。由能力得不到发挥而失效。于下卡缆与顶梁抓握不紧，下卡缆与顶梁之间的静摩擦阻力小于下卡缆与柱腿之间的静摩擦阻力2原有支护破坏特征(支架可缩时的阻力)，型钢所受轴力只要大于下2。1U型钢整体变形严重卡缆与顶梁之间的静摩擦阻力加上上卡缆及柱腿原来的半圆形顶梁已逐渐被压直，直墙半圆对顶梁的摩擦阻力(与下卡缆与顶粱抓紧力无关，拱型巷道变成了矩型巷道；U型钢支架顶梁被压

6、不予考虑)时顶梁便相对柱腿向下滑动且下卡缆弯，在巷道拱顶出现“尖顶”型破坏；支架柱腿被压保持不动，当滑动量较大时顶梁与柱腿接触处下弯，特别是在巷道帮中部柱腿弯曲严重，原来的直部便会张嘴叉开并推动下部卡缆向上滑动，造成墙半圆拱巷道逐渐变成圆形巷道；标准的29U型破坏。因此，卡缆与型钢的制约关系差降低了支架钢被扭曲成“麻花”状。工作时的工作阻力，应采用限位卡缆加强卡缆对2．2顶梁与柱腿搭接处破坏特征型钢低阻滑移的制约⋯。2011年第4期李建国，等u型钢棚式支护失效原因分析及改进373。2U型钢支架节与节之间搭接不合理载

7、过程中大多折断，不能有效传递围岩的载荷。虽首先，原有支护有些地方在顶梁与柱体连接然在支护初期柔性双抗网能起到防止碎裂岩块跨处只采用2付普通夹板卡缆，由于卡缆在实际承落的作用，但在围岩变形过程中其对围岩的作用载过程中存在大量滑移和断裂现象，现有支架的力非常小，不能有效控制围岩的变形，于是形成了工作特性表现为低阻滑移，支架的承载性能较低。“网兜”。此外，由于椽子大多滑移或者折断使得双其次，有些地方虽采用了3付卡缆，但中间卡抗网的刚度太小，造成网兜的挠度过大，当挠度达缆布置的位置不合理。到一定限度时，网就会出现撕裂破坏。

8、再者，有计采用3付卡缆的型钢搭接处受力分析如图l算表明E31：网对围岩的作用力，主要取决于网的强所示，以柱腿作为受力分析对象，连接处受力矩度、棚间距、网的挠度以及他们之间的合理匹配，作用后，对上卡缆中心有力矩平衡：需强调的是作用力随棚间距的加大呈三次方减M=F1×dl+×d2少，所以在施工中网与网的搭接及绷紧尤为重要。式中，为中间卡缆对柱腿的拉力，kN；为3