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大断面U型钢支护柱腿固定论文

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U型钢棚支护效果优化

U型钢棚支护效果优化

U型钢棚支护效果优化马海涛;李岗;丁国峰【摘要】通过分析U型钢棚搭接部位的变形特征,发现其受压后产生"旋转"现象是引起卡缆预紧效果无法充分发挥和下部卡缆破坏的主要原因.经过分析煤矿U型钢棚支护巷道常见的失稳破坏形式,认为棚腿结构不稳定、出现危险截面是引起U型钢棚失稳的主要原因.在此基础上,提出了增加卡缆数量,提高卡缆扭矩、增大下部卡缆强度、充填搭接部位空间、间隔焊接防滑块、重点部位锚索结构补强等措施.工程实践表明:上述措施保证了U型钢棚支护承载结构的稳定性,从而使U型钢棚的支护效果得到了充分发挥.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】2页(P193-194)【关键词】U型钢棚;支护效果;失稳破坏;承载结构【作者】马海涛;李岗;丁国峰【作者单位】陕西彬长矿业集团有限公司小庄矿业公司;陕西彬长矿业集团有限公司小庄矿业公司;陕西煤业化工技术研究院有限责任公司【正文语种】中文在煤矿巷道支护中，由于地质条件限制，并非所有巷道硐室都适合使用锚网索支护技术，如在断层带附近和软弱破碎岩层巷道，由于围岩可锚性差，若使用锚杆支护则易导致锚空失效，使用U型钢支护效果则较理想[1]。

然而实际支护中，U型钢棚经常发生低阻滑移失稳的现象[2-3]。

为提高U型钢棚的支护效果，有必要探讨U型钢棚低阻滑移失稳的原因，并采取相应的处理措施。

1.1 搭接处低阻滑移原因在变形早期，U型钢可缩性支架在其强度范围内工作时，其工作阻力不取决于U 型钢的强度，而是与支架搭接处的摩擦阻力有关[2]。

摩擦阻力由卡缆与U型钢之间的摩擦阻力以及搭接的顶梁和柱腿之间的摩擦阻力两部分构成，该2部分的摩擦阻力均依靠卡缆预紧力转化。

另外，搭接部位在支架受压后的变形特征也易引起低阻滑移。

以某矿U型钢棚支护为例，架棚时卡缆螺母扭矩都达到300 N·m，顶梁和柱腿贴紧均匀，经过一段时间后检测发现上副卡缆扭矩全部无法达到300 N·m，而下副卡缆扭矩全部大于300 N·m。

一种改进支护方式的U型钢支架[实用新型专利]

一种改进支护方式的U型钢支架[实用新型专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821876797.1(22)申请日 2018.11.10(73)专利权人 湖南科技大学地址 411100 湖南省湘潭市雨湖区桃园路(72)发明人 王小康　吴海　肖宇　黄聪　(51)Int.Cl.E21D 15/02(2006.01)(54)实用新型名称一种改进支护方式的U型钢支架(57)摘要本实用新型涉及巷道、硐室、隧道等地下工程支护领域，尤其是一种改进支护方式的U型钢支架。

该支架是在U型钢支架上安装有承托支架构成；所述的U型钢支架包括顶梁、柱腿，顶梁与柱腿的两端通过螺纹连接；U型钢支架外表面由内至外分别贴覆安装有承托支架和贴合支护层；所述的贴合支护层为内部填充有混凝土的袋囊。

本实用新型一种改进支护方式的U型钢支架，安全性高，能与巷道壁面充分接触，从而受力均匀。

权利要求书1页 说明书2页 附图2页CN 209040867 U 2019.06.28C N 209040867U1.一种改进支护方式的U型钢支架，其特征在于：该支架是在U型钢支架上安装有承托支架(3)构成；所述的U型钢支架包括顶梁(1)、柱腿(2)，顶梁(1)与柱腿(2)的两端通过螺纹连接；U型钢支架外表面由内至外分别贴覆安装有承托支架(3)和贴合支护层(5)；所述的贴合支护层为内部填充有混凝土的袋囊。

2.如权利要求1所述的一种改进支护方式的U型钢支架，其特征在于：所述的U型钢支架下方通过埋入底板固定有支撑柱(8)，支撑柱(8)顶部通过螺丝固定左右两根支撑杆(10)的一端，支撑杆(10)的另一端套上压缩弹簧(9)后套进卡缆(11)的套孔内，所述的卡缆(11)活动安装于顶梁(1)上。

权　利　要　求　书1/1页CN 209040867 U一种改进支护方式的U型钢支架技术领域[0001]本实用新型涉及巷道、硐室、隧道等地下工程支护领域，尤其是一种改进支护方式的U型钢支架。

U型钢支护措施

U型钢支护措施

U型钢⽀护措施锚⽹喷及U型钢⽀架联合⽀护的安全技术措施第⼀章⼯程概况现1775m主运输⼤巷已掘进成巷，为保证巷道设计净断⾯。

故25#U型钢⽀架⽀护巷道。

为保证施⼯安全，特制定本措施。

1775m主运输⼤巷加强⽀护段设计断⾯为半圆拱直墙巷道，长度260⽶，巷道净断⾯：宽4400mm，⾼3700mm，拱⾼2200mm，拱基1500mm，喷砼厚度以覆盖U型钢⽀架的实测厚度为准。

第⼆章施⼯⽅法⼀、施⼯⽅案施⼯前先由测量技术⼈员准确放出巷道中、腰线，根据中、腰线检查巷道断⾯是否符合设计要求，符合要求后开始架设U型钢⽀架。

⼆、施⼯前准备1、材料准备：U型钢⽀架及其附件：U型钢⽀架（型号为25号）、卡缆、螺栓、拉杆等。

2、施⼯机具准备：施⼯机具：⼤锤、⼿镐、钢卷尺、⽊锯、风镐、铁锹、活⼝板⼿、梅花板⼿、⽔平尺等。

3、施⼯前检查U型钢可缩性⽀架⽆裂纹，弧线段⽆飞边、氧化物、溶渣等阻碍物，⽆硬过渡现象，主要配件应具有可换性。

4、施⼯所需材料及机具等准备齐全并运⾄施⼯地点。

5、检查架棚处井巷⼯程掘进质量，巷道⽋挖超过规定必须处理，使其符合设计要求。

6、找准中腰线并做好标记，⽤线绳拉⼀条中线通过所要架设⽀架的地段，把腰线引⾄两旁做出记号。

三、施⼯⼯艺：1、⼯艺流程：放中、腰线→挖柱窝→上棚梁→加固→背板（充填）2、安设⽀架的基本要求：（1）U型钢可缩性⽀架及其附件的材质和加⼯必须符合设计和有关标准规定。

（2）U型钢可缩性⽀架装配附件齐全，⽆锈蚀现象，螺纹部分有防锈油脂。

（3）U型钢⽀架棚距600mm，允许误差±50mm。

巷道净宽允许误差＋100mm。

净⾼允许误差±100mm。

（4）⽔平巷道⽀架的前倾、后仰符合以下规定：合格：偏差±10mm（1m垂线不⼤于17mm）优良：偏差±50mm（1m垂线不⼤于9mm）（5）拉杆的安设位置、数量应符合设计要求。

（6）柱窝挖到实底，底梁要铺设在实底上，柱窝深度200mm。

“U”形型钢用于动压区支护的研究与应用

“U”形型钢用于动压区支护的研究与应用

“U”形型钢用于动压区支护的研究与应用【摘要】为增大回采巷道的支护强度，提高对回采工作面机、风两巷支护的安全可靠性，十三矿回采工作面的机、风两巷多采用“U”形型钢制作的U形棚支护形式。

由于巷道侧压大，很多U形钢被挤弯，有的被压断，致使巷道变形严重，无法保证通风和行人，为了满足安全生产需要，采用直杆形U形钢配合单体柱进行动压区支护，取得了良好的支护效果。

【关键词】复杂条件；巷道变形；支护；研究；应用。

引言十三矿地质条件极为复杂，地质构造多、断层落差大，煤层赋存不稳定，地应力集中，这些客观自然条件的存在致使矿山压力增大，工作面回采推进过程中机、风两巷压力显现明显，随着采深的增加，工作面两巷动压区压力难以控制的问题更为突出，直接影响着工作面的安全生产，因此，工作面两巷动压区的支护问题已经成为制约生产的重要因素之一。

U形棚支护形式能够承受较大的缩性变形，使支护的安全可靠性得到改善，但是，工作面回采推进过程中替棚段以外的超前支护只能采用单体柱打点柱的方法，这样以来，“U”形型钢棚子抵抗顶压的能力增加，而抵抗侧压的能力则降低，因而使超前支护的效果变差。

采用“U”形型钢棚子支护的12051工作面，机、风两巷超前支护替棚段以外使用单体液压支柱打点柱100多米，由于巷道侧压大，很多U形钢被挤弯，有的被压断，致使巷道变形严重，无法保证通风和行人。

针对上述现象，为了满足安全生产需要，我们在调查研究的基础上，采用直杆形U形钢配合单体柱进行动压区支护，取得了良好的支护效果，简要总结如下。

1动压区超前支护技术要求规定1.1动压区超前支护的安全规定（1）《煤矿安全规程》第五十条规定：“采煤工作面所有安全出口与巷道连接处20米范围内，必须加强支护”。

（2）集团公司生产处[2001]18号文件第二条规定：“采煤工作面两巷超前支护长度不得低于50米，巷道压力大，支架变形的动压区内都必须进行超前支护”。

（3）集团公司[2005]221号文件第五十二条规定“采用U型钢拱形支护的巷道，距采面煤壁10米范围内超前替棚段要打双排柱，距采面10～20米范围内超前支护要打中柱”。

U型钢支架支护

U型钢支架支护

６０ 河南科技 ２００８．７ 上
１．上顺槽 ２．ＨＤＪＡ－ １２００ 型绞接顶梁 ３．工作面 ４．２．４ｍⅡ型钢梁 ５．十字绞接梁 ６．抬棚，ＨＤＪＡ－ １２００ 型绞接梁
图 １ 十字铵接梁替棚平面图 送木料用工约 ８ 工，每工平均每日工资 ７０ 元计，则每米 替棚可节省工资 ５６０ 元。仅此两项即可使每米巷道下降 ８４０ 元。而使用十字铰接梁不存在损坏现象。在井下十 字铰接梁的重复使用率能达到 １００％，杜绝了二次投入， 使成本降至了最低，缓解了当前木料供应不足的问题， 在实际操作中职工既省力又安全，从而为工作面的安全 生产提供了保障。
研究［Ｊ］．地震工程与工程振动，１９９８，１８（４）． ［２］ 李宏男，霍林生．调液阻尼器对结构扭转耦联振动控制的
Ｔ．Ｓｏｏｎｇ 著，董平译，结构工程中的被动消能系统［Ｍ］．科
学出版社，２００５． ［４］ 倪振华编著，振动力学［Ｍ］．西安：西安交通大学出版社 １９８９． ［５］ 克拉夫，彭津著，王光远，等译校．结构动力学［Ｍ］（第二
情况下，其频率比为 ０．９７ 时位移时程和加速度时程减振 效果。
四、结论 利用不同质量比，不同频率比情况下数值计算结果
图 ５ 频率比为 ０．９ 加速度减振效果（质量比为 １％、２％）
可知：调谐液柱阻尼器（ＴＬＣＤ）对地震作用下的结构能有 良好的位移与加速度控制效果；本文中采用的等效阻尼 系数计算简便、有效；算例结果还说明 ＴＬＣＤ 的频率越 接近结构的自振效果减振效果越好；同时 ＴＬＣＤ 的质量 与结构的质量比对控制效果还有很大的关系，其质量比 越大，控制效果越好。 参考文献： ［１］ 阎石，李宏男，林皋．可调频调液柱型阻尼器振动控制参数
一、十字铰接梁替棚的关键技术 １．技术特点。 （１）用 ４ 根经过切割缩短了中间部位的铰接梁焊

U型钢巷道交岔点支护的研究与应用

U型钢巷道交岔点支护的研究与应用

其 是被 动 支护 的 架棚 巷 道 交 岔 点 处 受 矿 压 的 影 响 更 大 ， 棚子易变形 ， 型钢 进 行 改进 ， 由原 来 四节 改 为三 节 ， 其 中一 节 顶 梁采 用 维修频 率高 ， 维修 起来也比较困难 ， 往 往 交岔 点 处 于 通 风 、 运 输 等 重 要位置 ， 一 旦 安 全 管 理 不 到位 发 生 漏 冒 等事 故 ， 会严 重 影 响 正 常安 全
附 图 二
３ ． ０ ｍ（ 宽 Ｘ高 ） 。 ２ ． ２ 实验工作 面 施工 参 数设计 及 技术要 求 ２ ． ２ ． １ 交岔 点 处 Ｕ型钢 支护 参数 设计
３ ． ８ ｍ， 基 本顶 为 己 １ ５煤和 细 一中粒 砂 岩 ， 厚度为 ４ ． ６ ８ ｍ， 直接 底 为砂 泥 岩 ，厚 度 平均 为 ２ ． ８ ｍ。 交岔 点 支护 形 式 为 ３ ６ Ｕ 型钢 支护 和 采 用 ３ ６ Ｕ 型钢 特殊 抬 棚 支护 形 式 以及 加
打 钻 孔 卸 压 方 法 进 钢 巷道 交岔 点 支 护 的研 究 与应 用
郑军伟 芦海涛 （ 平 顶山 天 安 煤 业 三 矿 有限 责 任 公司 ）
摘要 ： 煤 矿 井 下 交岔 点 处 巷 道 跨 度较 大 ， 压 力 一 般 较 为集 中 ， 尤
ａ ） 主 巷支 架型 号 ： ３ ６ Ｕ型 钢 ，对原 来 正常 支护 巷道 Ｕ
的 需要。
２ ． １ 实验 工作 面概 况 实验 工作 面 Ｕ型钢 巷 道交 岔点 布 置在 己 １ ６ —１ ７煤层 中， 己 １ ６ — １ ７煤层 平 均厚 度 ３ ． ８ ｍ， 属 复 杂结 构 ， 煤层 倾 角 平均 １ ３ Ｏ 。 直 接 顶 为 泥 岩 ，普 氏系 数 ｆ ＝ ３ — ４，厚 度 平 均

U型钢支护断面选择在井巷修复中的应用与分析


问题 的提 出 当前 ， Ｕ型 钢棚支 护 在矿 山支 护 中应 用 比较 广泛 ，
、
１ 、 Ｕ 型 钢 半 圆 拱 直 腿 棚
支护理论趋近成熟。但理论 和实践怎样相结合 ， 发挥 Ｕ型钢棚的最好支护效果 ， 有许多方面还亟待探讨。ｕ 型钢棚 一般 应 用 到 岩石 巷 道 永 久 支 护 中 ； 特别 是 在 不 稳定 围岩中， 使用 ｕ型钢棚支护 ， 能有效地控制巷道变 形， 延 长巷道 服 务年 限 ， 减少 巷道 维护工 程量 。 兖矿 集 团南 屯 煤 矿 井 下 七 采 辅 助 下 山 ， 坡 度 ８— １ ５ 。 ， 长度 ６ ７ ０ ｍ， 连 接 一３ ５ ０水 平 和 一 ４ ４ ０水 平 ， 巷 道 贯 穿 围岩 的岩 性 分 别 为 ： 砂岩、 页岩 或 砂 质 页 岩 互 层 ， 巷 道支护方式为锚 喷半 圆支护 ， 巷道净 宽为 ３ ． ２ ｍ 、 净高 ３ ． ２ ｍ。七采区工作 面开采曾多次影响该巷道 ， 经 多次 采动影响 ， 该条巷道变形失修 ， 虽 多次刷 帮挑顶、 落底 锚 网维护 ， 巷道依然变形失修 ， 仍达不预期要求， 采用 ｕ 型钢棚支护 ， 效果有所提高， 但还无法完全控制两帮变形 底鼓现象 。为找 出 Ｕ型钢 棚支 护 的最 佳方 案 ， 分 段试 验 了四种 不同断面形状 Ｕ型钢 ， 并进行 了跟踪 观测 。
４ 、 Ｕ型钢 三 心拱 ＋底 梁 断面
煤矿 井 下 支 护 使 用 Ｕ 型 钢 型 号 一 般 采 用 ２ ５ Ｕ、 ２ ９ Ｕ 、 ３ ６ Ｕ三种规格 ， 本文 以 ２ ９ Ｕ为例 。为找出哪种支 护 断面更 能适 应 七 采 辅 助 下 山 围岩 情 况 ， 在 巷 道 变 形 比较 严 重段采 用 了 以下 四种 不 同 Ｕ型钢 棚 断面 （ 见下 图） 进行试验 ， 每段长度 ４ ５— ５ ０ ｍ， 并 定期跟 踪观测。 方案 实施 如下 ：

U型钢支护技术在煤矿巷道中的应用

一
受压 力 大、 支撑 时间 久、 易安 装不 易 变形 等特 点 ， 近些 年来 顶梁进行 联 锁加 固 ， 在 此基础 上再 通过 用 Ｕ型钢 棚双 向开 在煤 矿 巷道 中逐步 应用 和推 广。 煤 炭 资源 关系到 国家 经济 口的设计 方法对巷 道 的十 字 口支护进行 处理 ，这种 设计很 社会 的健 康 有序 发展 ， 矿 井 的安 全与 否对 国 民经济 的发展 容 易引起顶部 顶板 因施工 固定 的不结 实而发 生项煤 冒 落等 从 而导 致 Ｕ 型支 架变 形 ， 当 Ｕ型钢 拱 形 可缩 和社 会 发展都 具 有重大 的作 用。随着浅层 煤 炭 资源开 采 日 方面 的 问题 ， 性 支架 出现变形 时进 行相应 的设备维 护也是 比较 困难 的。 益枯 竭 ， 煤 矿逐 步 向更 深 的方 向发掘 、 矿 井越 深承 受 的来 ２ ． ３ 煤矿巷 道 中 Ｕ型钢 支护 技术 的具体 实践 应用。 煤 自与各 个 方 向的压力 也 就越 大 ， 煤 矿 巷道 的 变形 与否 直接 与 煤矿 安 全开 采有 重大 的 关联。 特 别是 近些 年来 ， 煤 矿事 矿矿井巷道 中 Ｕ型 钢拱形可缩 性支 架一般是 由顶梁 、 柱腿、 架间拉杆、 背衬材料 等五个部 分组 成的 ， 按照 支架的 故 不 断发 生 ， 也 成 为 了媒体 关注 的 焦点 。如何 才能够 确 保 连 接件、 四节 、 五节。 在具体 的煤矿矿 井巷 道应用 整 个煤 矿矿 井的安 全 ，这 就要 求我 们应 该从 大局 出发 ， 从 节数可 以分 为三节 、 从理 论上来说 ， 当煤矿矿 井巷道 的断面不是很 大时 ， 侧面 煤 矿矿 井的点 点滴 滴 抓起 ， 尤其 是在 煤矿 矿 井 巷道上 不 能 中 ， 一般 采 用的是 三节 ： 随 着煤矿 矿 井巷道 出现 差 错 ， 为 了抵 抗 来 自各个 方面 的压 力 ， 确 保 煤 矿 巷 道 的压力 也 比较小 时 ， Ｕ型钢 拱形可缩性 支架 的节 安全 ， Ｕ 型钢 支护 技术具 有 承 受压 力 大 、 支撑 时 间久 、 易 安 断面 的增 大和侧 面压力 的增加 ， 是呈正相关 的关系。Ｕ型钢 支护 技术按 照 装不 易 变形等 特点 ， 在 煤矿 巷道 中正在得 到推 广和 应用 。 数是随 之增加 的 ， 柱腿 的曲直 情况可以分为直腿式和 曲腿 式两种。 根据在煤矿 ２ 煤 矿巷 道 中 Ｕ型 钢支 护技术 的应 用 矿 井巷道 中 Ｕ型钢 支护技术 的施工 设计 ，在 煤矿矿 井巷道 Ｕ型 钢 技术 在 煤 矿 巷 道 中 的应 用 主 要 是 为 了抗 击 来 自煤 矿巷 道 中各 个 方 向的压力 ，确 保 煤矿 巷道 不 变形 ， 不 施工进行 到巷道开 口处时 ，需要迅速地 进行 Ｕ型钢 支护 的 要用特殊 的 ， Ｕ型钢支架 支护 ， 等到这种特殊 的 Ｕ型钢 变质 ， 能够 抵住 各种压 力 ， 从 而确 保煤矿 巷道 的安 全。 从 理 转换 ， 应该在 开 口的中心位置 及对帮 分别联锁 ２ 论上 来说 ， 对 付煤 矿压 力 可 以采用 “ 抗压 ” 、 “ 让压 ” 、 “ 躲压 ” 支架施工完成后 ， 道抬棚梁 ， 在 此基础上 再通过打锚 索用托板加 固法来 和“ 移压” 等 四种 方式 ， 但是 由于 煤矿 巷 道 的特 殊 性 ， 通 常 道和 １ 对特殊 Ｕ型钢支架 的分差 点进行加 固。 绝 大多 数都是 采用抗 压 的 方式来 进行布 设 的。 抗 压 的方法 参 考 文 献 ： 主 要是 通过 提 高支 架 的支撑 能力 或 支护 密度 ， 用加 强 支护 … 程章允 ， 王维德． Ｕ 型 钢 支 护 技 术 在 应 力 集 中 区巷 道 维 修 中 的 的手段 去抑 制 或减 少 围岩移 动 ， 增强 巷道 抗 变形 能力 以 对 应 用【 Ｊ １ ． 水 力 采 煤 与 管 道运 输 ， ２ ０ ０ ７ （ ０ ２ ） ． 付矿 压 的作 用。 Ｕ型钢 技术 主要 可 以分为 Ｕ型 钢拱 形可缩 【 ２ 】 董 明陶 ， 张 宏军 ， 孙 志伟 ， 赵 登科 ， 王振 江 ． 锚 网喷 Ｕ型钢 支护 技 术 性 支架和 Ｕ型钢 梯 形可缩 性 支架 ， 在 煤矿 巷道 中经 常应 用 在 应 力 集 中 区 巷 道 维 修 中 的应 用 【 Ｊ ］ ． 水力采 煤与管道运输 ， ２ ０ ０ ６ （ ０ １ ） ．

U型棚大断面十字铰接梁替棚支护的应用


良好 的位移与加速度控制效 果 ； 本文 中采用的等效阻尼 系数计算简便 、 有效 ； 例结果还 说明 Ｔ Ｃ 算 Ｌ Ｄ的频率 越 接近结构 的 自振效果减振效果越好 ； 同时 Ｔ Ｃ Ｌ Ｄ的质 量 与结构的质量比对控制效果还有很大 的关系 ， 质量 比 其
越大 ， 制效果越好 。 控
参考文献 ：
［］ 阎石 ， 宏 男 ， 皋 ． 调 频 调 液 柱 型 阻 尼 器 振 动 控 制 参 数 Ｉ 李 林 可 研 究 【＿ 震 工 程 与 工 程振 动 ， ８ １（） Ｊ地 １ Ｉ９ ， ４． ９ ８ ［］ 李宏 男 ， 林 生 ． ２ 霍 调液 阻 尼 器 对 结 构 扭转 耦 联 振 动 控 制 的
可用于大断面等优点 。 在一定程度上保证 了巷道的支护
断 面和 围 岩 的 整 体 性 ， 少 了巷 道 维 修 的 次 数 和 强度 。 减 但 随着 工 作 面 的 向前 推 进 ， 须 超 前 将 ｕ 型 钢 支 架 替 必 掉， 以便 上 、 下两 巷 的超 前 支 护 和 ｕ 型钢 支 架 的 回 收 。 ｕ
型 棚单 抬 棚 打 在 棚 梁 中 间 。
８ ０ 。而使用 十字铰接梁不存在损坏现象 。在井下十 ４元
图 ４ 频 率 比 为 ０９位 移 减 振 效 果 （ 量 比为 １ ２ ） ． 质 ％、％ 另 外 ， 显 示 ， Ｌ Ｄ质 量 与 结 构 质 量 比为 １ 、％ 据 ＴＣ ％ ２
优化设计『１ Ｊｌ 计算力学学报 ，０ ５ ２ （ ． ２ ０ ，２ ２） ［］ ＴＴＳｏ ｇ著 ， ３ ．．ｏｎ 董平译 ， 构工程 中的被动消 能系统ｆ ． 结 科 Ｍ１
一
、
பைடு நூலகம்
十 字铰 接 梁 替棚 的关 键 技 术

U型钢棚式支护失效原因分析及改进


保持不动 ，当滑动量较大时顶梁与柱腿接触处下 部便会张嘴叉开并推动下部卡缆 向上滑动 ，造成 破坏。 因此 ， 缆与 型钢 的制 约关 系差 降低 了支架 卡 工作时的工作阻力 ，应采用 限位卡缆加强卡缆对 型 钢低 阻滑移 的制约 …。
２ １ 年第 ４期 ０１
李建国 ， 等
ｕ型 钢棚 式支 护 失效 原 因分析 及 改进
不 能 给顶 梁 两 端 提供 足 够 的控制 两 帮 内移 的力 ，
顶 梁两端 在 帮部 围岩 内移所 产 生 的两水 平力 作用
下 内移并 且 相对 柱腿 向下低 阻 滑移 ，从 而形 成 了
“ 尖桃 ” 型破 坏 。 其次 ， 缆强 度不 够会 影 响支架 支 卡 护 强度 的发 挥 。 部卡 揽螺 丝被 拉 断 ， 下 在顶 压 的作 用下 顶梁 由于端部 缺少 卡缆 的约束 于是 以柱 腿端 部 为支 点逆 时针旋 转 ， 致使 支架 失稳 。再者 ， 卡缆
载 能力往 往受 支架 与 围岩接 触不 均匀 、支 架强 度
３ 原 支 护 失效 原 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分 析
３ １ 支 架 强度不 够 ．
低 、支架本 身 的结 构不稳 定 等 因素 的影 响而大 大 降低 。郑 煤 集 团伟业 煤 矿 目前 主采 的二 煤 属 于 “ 软 ” 层 ， 且 在矿 井 开 拓 准备 初 期 由于急 于 三 煤 并 出煤 以获 得更好 经 济效益 ， 矿将 轨道 、 带和 回 该 皮 风上 山都 布置在 煤层 中。故上 山巷 道 围岩岩 性 软 弱， 支护 均 采用 ｕ型钢 支 架作 为基 本 支 护 。具 体
３ ６
ｄ ｉ ０ ９ ９ ．ｓ．６２ ９ ４ ． １ ０ ． ３ ｏ １ ６ ￣ｉ ｎ１７ － ９ ３２ １ ４ １ ： ３ ｓ ０ ０
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大断面U型钢支护柱腿固定论文
摘要：U型钢支护在煤矿巷道支护中使用广泛，具有支撑力大、属主动支护等优点。

但大断面U型钢支护，面临着U型钢支架稳定性差、柱腿变形严重等问题。

主要介绍了山西省长治市隆泰矿主井绕道巷道两帮松软、矿压显现明显、巷道变形严重时，采用U36型钢加强支护后，使用U型钢卡子与锚杆固定柱腿，防止U型钢柱腿变形的方法。

通过长期对U型钢支护巷道围岩变形的矿压观测，总结出大断面U型钢在巷道两帮松软条件下支护和防止柱腿变形的经验，以期为其他煤矿同等条件下的支护工作提供宝贵经验。

关键词：大断面U型钢；柱腿变形；稳定性；支护
1 概述
U型钢支护是煤矿巷道支护中广泛采用的一种方式，适用于围岩变形较大的巷道。

由于巷道施工过程中会造成巷道规格较大，所以支设U型钢时需采用较大规格断面。

支设大断面U型钢时，U型钢存在容易失稳、柱腿变形严重等一些列问题，会导致巷道需要多次整修，破坏已形成应力的平衡状态，并造成一定的经济损失。

要想防止U型钢柱腿发生变形，则必须要进行加固。

具体做法是：在已施工巷道基础上架设U36型钢，采用U型钢卡子与锚杆固定柱腿。

2 巷道概况
主井底车场绕道位于井田西北部，巷道沿煤层顶板施工，矩形断面，大断面巷道规格为：宽4.5 m，高4.1 m；小断面巷道规格为：
宽4.3 m，高4.3 m，锚网喷支护。

巷道开口段施工过程中架设U36型钢，柱腿未加固。

巷道施工过程中揭露落差为4 m的正断层，原岩应力遭到严重破坏。

就巷道顶底板及两帮岩性来看，直接顶：石灰岩，厚度3.5 m，灰色；老顶：石灰岩，厚度6.2 m，深灰色；直接底：泥岩，厚度3.5 m，灰黑色；两帮岩性：上部为煤，下部为泥岩。

主井底车场绕道施工结束后，1～2个月之内，巷道变形严重，巷道两帮喷层面开裂，两帮向巷道内侧凸出。

在断层附近，巷道变形更为严重。

3 巷道支护方案
巷道支护分为原巷道架设U36型钢加固和U型钢柱腿加固两部分。

3.1 原巷道架设U36型钢加固
在已成型锚网喷支护巷道基础上采用架设U型钢支护加固巷道，大断面U型钢规格为宽4.5 m，高3.8 m，小断面U型钢规格为宽3.6 m，高4.0 m。

U型钢采用直腿半圆拱形，两柱腿向巷道内侧倾斜3°，增加了U型钢柱腿的稳定性。

U型钢搭接长度为450 mm，U 型钢基础300 mm，间距700 mm。

采用抗阻燃塑料网配木板梁裱褙U 钢，背木间距0.4 m（中-中），U钢两拱间及柱根处加设撑木。

U钢与围岩之间的空隙采用木板粱裱褙严实，接顶靠帮，严禁空顶。

巷道喷射混凝土，混凝土层面与U型钢表面齐平。

详见图1、图2.
3.2 U型钢柱腿加固
U型钢柱腿较长，小断面U型钢柱腿达2.6 m，这会降低U型钢的稳定性，使U型钢易弯曲。

通过U型钢柱腿，采用U型钢卡子与锚杆联合支护的方法来加固柱腿，可以增强U型支架的稳定性。

大断面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 300 mm，间距700 mm。

详见图1、图3.
小断面：第一道卡子距硬化面300 mm，第二道卡子距地面1 800 mm，间距700 mm。

详见图2、图3.
图1 大断面U型钢支护断面图图2 小断面U型钢支护断面图
图3 锚杆布置平面图
4 矿压规律
4.1 柱腿变形情况
通过对巷道开口段架设未固定柱腿的U型钢进行观测，发现U型钢在形成1～2月内变形严重，变形剧烈期间，柱腿变形速度最大为4 mm/d。

加固后，柱腿变形基本趋于稳定，变形量较小，最大时期柱腿变形速度为1.6 mm/d，经过长时间的监测，柱腿变形量逐步减少。

4.2 数据对比
数据对比见图4.
图4 整修前与整修后巷道变形量对比图
5 实施效果
5.1 支护稳定性
经过数据对比分析，对架设U型钢柱腿采用U型钢卡子配锚杆加
强支护后，变形量明显减小，变形也在U型钢变形要求范围内。

通过长时间对U型钢观测、总结得出，U型钢卡子与锚杆加固对阻止U型钢变形起到很大的作用，U型钢柱腿发生较小变化。

这说明该设计很合理。

5.2 经济效益与社会效益
5.2.1 经济效益
通过对架设的U型钢柱腿进行加固，避免了U型钢柱腿因变形严重而造成多次整修形成的浪费。

5.2.2 社会效益
全国各矿都存在因矿压显现比较明显造成U型钢变形严重，而不得不多次进行整修的情况。

通过隆泰矿的示范，可为其他煤矿在同等条件下进行支护提供宝贵的经验。