巷道U型鋼支架的工作特性
煤礦巷道支護(hù)經(jīng)歷了木支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)到錨桿支護(hù)的漫長(zhǎng)過程。多年來(lái)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,錨桿支護(hù)是經(jīng)濟(jì)、有效的支護(hù)技術(shù),與棚式支架支護(hù)相比,錨桿支護(hù)顯著提高了巷道支護(hù)效果,降低了巷道支護(hù)成本,減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。更重要的是錨桿支護(hù)大大簡(jiǎn)化了采煤工作面端頭支護(hù)和超前支護(hù)工藝,保證了安全生產(chǎn),為采煤工作面的快速推進(jìn)和煤炭產(chǎn)量的大幅度提高創(chuàng)造了良好條件。用于小型豎井或淺井的支護(hù)和圓形豎井的臨時(shí)支護(hù),有井圈背板支護(hù)和金屬掩護(hù)筒支護(hù)。
金屬掩護(hù)筒支護(hù)。采用型鋼和鋼絲網(wǎng)或鋼板制成筒形結(jié)構(gòu)物,吊掛在掘進(jìn)工作面上方,并隨下掘而下放的支護(hù)方法,適用于穩(wěn)定圍巖和采用平行作業(yè)方式的井筒支護(hù),金屬掩護(hù)筒按構(gòu)造分柔性掩護(hù)筒和剛性掩護(hù)筒兩種。柔性掩護(hù)筒采用型鋼制成比掘進(jìn)直徑小200mm的多層圓形骨架,其間距為1m,用鋼絲繩相連,在骨架外圍敷設(shè)三層鍍鋅鋼絲網(wǎng),構(gòu)成一個(gè)柔性圓筒;剛性掩護(hù)筒由采用型鋼、鋼板制成的外、內(nèi)兩層掩護(hù)筒和懸吊裝置組成。金屬掩護(hù)筒懸掛在吊盤的下層盤,隨吊盤下降而下降
1 巷道
U型鋼支架的工作特性:
從總的規(guī)律看,巷道上覆巖體的重量由巷道U型鋼支架承擔(dān)的僅占1%~2%,其余的完全由巷道周圍巖體承受。研究表明,巷道U型鋼支架的工作特征與一般地面工程結(jié)構(gòu)有著根本性區(qū)別,U型鋼支架受載的大小不僅取決于本身的力學(xué)特性(承載能力、剛度和結(jié)構(gòu)特征),而且與其支護(hù)對(duì)象—圍巖本身的力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系,也就是“U型鋼支架-圍巖”相互作用關(guān)系。
2 “U型鋼支架-圍巖”相互作用的基本狀態(tài):
①當(dāng)巷道頂板巖石與上覆巖層離層或脫落時(shí),支架僅受到離層或脫落巖石自重壓力作用,支架處于給定載荷狀態(tài)。
②當(dāng)巷道頂板巖石與上覆巖層沒有離層或脫落時(shí),支架的受載和壓縮變形將取決于上覆巖層的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這種情況下僅靠支架本身的支撐力無(wú)法阻止上覆巖層的運(yùn)動(dòng),只有當(dāng)上覆巖層下沉過程中受到采空區(qū)已冒落矸石或充填物阻擋時(shí),支架的收縮變形才能停止,這時(shí)支架處于給定變形狀態(tài)。
3 “U型鋼支架-圍巖”相互作用原理:
現(xiàn)有的各種巷道U型鋼支架,在“支架-圍巖”力學(xué)平衡系統(tǒng)中,只能承擔(dān)極其有限的一小部分載荷,支架在圍巖內(nèi)部應(yīng)力平衡關(guān)系中所起的作用是微小的,更不能企圖依靠支架去改變上覆巖層的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。然而支架的這個(gè)微小的支撐力又是極其重要和必不可少的,支架的工作阻力,尤其是初撐力在一定程度上能相當(dāng)有效地抑制直接頂板離層,控制圍巖塑性區(qū)的再發(fā)展和圍巖的持續(xù)變形,保持圍巖的穩(wěn)定。因此,巷道支架系統(tǒng)必須具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和一定的可縮性,才能有效地控制和適應(yīng)圍巖的變形。