煤矿巷道金属支架的发展及应用

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1、70能源技术与管理2010年第1期doi：lO．3969／j．issn．1672—9943．2010．O1026煤矿巷道金属支架的发展及应用梁国栋，惠长德，韩昌良-，杜厚永s(1．中国矿业大学矿业工程学院，煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221008；2．淮北矿业集团刘店煤矿，安徽淮北235000；3．永城矿务局城郊煤矿，河南永城476600)[摘要]分析总结我国煤矿巷道金属支架的发展及应用，包括支架的材料、种类、形式及各种支架的适应条件、优缺点等。重点介绍可缩性金属支架及其与锚注相结合的复合型支护方式的发展和应用，并对煤矿巷道金属支架的发展方向及作用提出自己的认识[关键词

2、]金属支架；刚性金属支架；可缩性金属支架[中图分类号]TD353[文献标识码]B[文章编号]井下金属支架的材料要满足抗拉、抗压、抗剪强0引言度，防锈、防腐能力要求n]，支架型钢断面的形状我国煤炭资源丰富，产量大，由于煤层埋藏条要合理，同时采准巷道金属支架还要能够适应支件差别较大以及矿井巷道用途和生产技术条件不架架设、回拆较为频繁的特点。矿用工字钢能够适同，使得我国巷道支护工作复杂，支护形式多样。应井下复杂多变的载荷状况，稳定性好；U型钢具随着我国煤炭工业的发展及机械化水平的提高，有的良好断面形状和几何参数，使型钢搭接后易矿井巷道向大断面发展，这使得巷道支护面临更于收缩，只要支架设计合

3、理、连接正确，用U型钢大的挑战。巷道支护的最基本要求是：支架既要能制成的支架就能够获得较好的支护力学性能。我控制巷道围岩变形，又要能在一定程度上适应围国和其他主要产煤国家都普遍使用u型钢，但是岩的变形。近年来，锚杆支护技术的迅速发展，为各国对u型钢的认识不一，所以各国的U型钢断矿井巷道支护做出了很大贡献，促进了我国煤炭面、几何参数及材质各有不同。工业的发展。对于围岩条件较好的巷道，锚杆支护2刚性金属支架的发展及应用已经完全可以满足生产需求；但是对于围岩软弱、破碎的巷道，锚杆支护不能满足要求。金属支架能20世纪50、60年代及以前，由于生产技术条很好地支撑软弱破碎的岩(煤)体，使巷道的

4、形状件落后，木材容易获得，成本低等原因，我国煤矿及尺寸满足要求，同时可缩性金属支架还能一定巷道基本采用木支架支护。木支架的初撑力和工程度上适应围岩体或煤体的变形。作阻力低，适应顶底板变形能力差，靠支柱压人顶20世纪70、80年代，金属支架发展迅速并成底板来适应围岩变形，坑木消耗量大。同时，木材为国内外矿井巷道支护的主要形式，并由开始的易燃，木支架容易引起矿井火灾，产生大量有毒有刚性金属支架向可缩性金属支架发展，可缩性金害气体，威胁矿井安全生产。20世纪70、80年代，属支架所占的比重越来越大。进入21世纪之后，随着生产技术发展，刚性金属支架逐渐成为矿井随着锚杆支护技术的发展完善，锚杆

5、支护为我国巷道支护的主体。大多数矿井所采用，而对于部分条件不适宜锚杆刚性支架按照外形可分为拱形金属支架、拱支护的矿井，仍然采用金属支架支护。顶金属支架、封闭型金属支架和梯形金属支架，前面三种支架能适应巷道自然冒落拱的形状，承载1对金属支架材料的要求能力强且不易变形和损坏。刚性金属支架没有可金属支架一般是用矿用工字钢或u型钢制缩性，具有较大的承载能力但是不能适应巷道围成的。刚性金属支架用钢轨或矿用工字钢，可缩性岩变形。随着矿山压力增大，支架顶梁会陷入顶金属支架用u型钢。由于井下围岩条件复杂、矿板，棚腿深人底板，架后破碎岩石压缩，支架的载山压力显现不均匀以及支架受采动影响等原因，荷不会随

6、着围岩变形而急剧增大。由于支架本身2010年第1期梁国栋，等煤矿巷道金属支架的发展及应用71没有可缩性，刚性金属支架只能在围岩比较稳定，减小，使得轴向推力小于摩擦阻力，支架节与节之变形较小，矿山压力不太大的巷道使用，否则将造间相对稳定，支架不再缩短，与外载处于相对平衡成支架严重变形和破坏，巷道变形严重和断面急状态，保持巷道围岩体稳定。随着支架的缩短，使剧缩小，甚至不能使用。同时，由于底部未封闭的得支架节与节之间的摩擦阻力增大，需要较大的刚性金属支架没有抵抗底板变形的能力，所以对轴向推力才能使支架节与节之间产生相对滑动，于地压大、两帮移近量大、底板松软易发生底鼓的出现了井下支架实际工作

7、阻力的增阻现象。巷道，宜采用封闭型刚性金属支架。可缩性金属支架用U型钢制成，我国可缩性金属支架所用的U型钢有Ul8同型、U25、U29、3可缩性金属支架的发展及应用U36四种，故可缩性金属支架也叫U型棚。可缩20世纪后期，随着煤矿开采深度的增加，矿性金属支架可分为梯形可缩性金属支架、拱形可山压力逐渐增大，刚性金属支架不能很好地维护缩性金属支架和环形(封闭形)可缩性金属支架三巷道围岩体稳定，可缩性金属支架代替刚性金属种¨2：。梯形可缩性金属支架不破坏顶板，能