巷道支护材料.doc

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1、三、钢材钢材作支护材料有许多优点：强度大，可支撑较大的地压，使用期长，可多次复用，安装容易，耐火性强，必要时也可制成可缩性结构，初期投资虽然大些，但可回收，总成本有时还是经济的。（一）钢材的基本概念1、常用钢材分类按品质分，钢材分为普通钠、优质钢（硫、磷含量均低于0.04%）、高级优质钢。普通碳素钢（如常用的3号钢、5号钢）根据其含碳量高低分为低碳钢、中碳钢、高碳钢；当其硫、磷等残留成分在限定量以下时，称为优质碳素钢。根据化学成分，可将钢材分为碳素钢和合金钢。合金钢根据含合金元素总量多少，分为低、中、高合金钢。根据用途，常用建筑钢

2、材主要使用型钢和钢筋（建筑钢）两类，之外还有工具钢。各种型钢和钢筋的性能主要取决于所用钢种及其加工方式。各种型钢和钢筋、钢丝、锚具，以及矿山工程中常用的钢绞线、锚杆螺纹钢等材料，基本上都是碳素结构钢和低合金结构钢等钢种，经热轧或冷轧、冷拔及热处理等工艺加工而成。1.3.3.2常用建筑钢材的主要化学成分建筑上常用的钢材是碳素钢，碳素钢的主要化学成分是以铁为基体，除含碳外，还含有少量的硅、锰、硫、磷等。硅和锰是炼钢时作为脱氧剂加人后残存的；硫和磷是炼铁时从矿石或燃料进人铁水，而后未能完全除掉所残留的。它们都属于钢中的伴随元素。3.3.

3、3常用建筑钢材的力学性能与特点建筑钢材作为主要的受力结构材料，其主要力学性能有抗拉性能、冲击韧性（抗冲击性能）、耐疲劳性能及硬度。抗拉性能是建筑钢材最主要的技术性能。通过拉伸试验可以测得屈服点、抗拉强度和伸长率，这些是钢材的重要技术性能指标。冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载作用的能力。钢材冲击韧性能较全面地反映出材料的品质。钢材的冲击韧性对钢的化学成分、组织状态、冶炼和轧制质量，以及温度和时效等都较敏感。钢材在交变荷载反复作用下，在远小于抗拉强度时发生突然破坏，叫疲劳破坏。可用疲劳极限或疲劳强度表示钢材的耐疲劳性能，它是指钢材在交变荷

4、载下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。硬度是指钢材表面局部体积内，抵抗外物压人产生塑性变形的能力，是衡量钢材软硬程度的一个指标。36（二）矿用钢材种类、特点和要求煤矿常用的金属支架材料有工字钢、角钢、槽钢、轻便钢轨、矿用工字钢以及矿用特殊型钢等。1、矿用工字钢热轧矿用工字钢也称钢梁，是截面为工字形的长条钢材，是为矿山使用专门设计的宽冀缘、小高度、厚腹板的工字钢（图6-3、表6-5）。它的几何特性既适于作梁，也适于作腿。其截面尺寸以高（h）×腰厚（d）的毫米数字来表示，如高为110mm，腿宽为90mm，腰厚为9mm的

5、工字钢标记为“工110×90×9”。工字钢的另一种标记方法是用型号来表示，即用高的厘米数表示，如工11﹟。11﹟工字钢是煤矿煤巷支护最常用的工字钢型号。表6-5矿用工字钢的截面面积、理论质量及断面参数型号尺寸/MM截面面积/CM2理论质量/KG·M-1断面参数hbdtrr1r2Ix/cm4Wx/cm3Ix/cmSx/cm2Iy/cm4Wy/cm3Iy/cm99076810.91241.522.517.728162.53.5337.862.516.51.671111090914.11251.533.226.1623.7113.44.

6、3468.5127.728.41.9612120951115.31551.539.731.2867.1144.54.6787.9178.237.52.122、矿用特殊型钢矿用特殊型钢主要是指截面为U形的U形钢（图6-4）。矿山常用的包括U18、U25、U29、U32和U36五种，其中的数字是指每米的重量。矿山主要是利用矿用特殊U形钢制作具有可缩性的拱性支架，用于困难条件下的巷道支护。由于U形钢两个方向的抗弯截面模量Wx、Wy接近相等，说明这种型钢的竖向抗弯能力与横向抗弯能力不相上下，横向稳定性较之其他型钢好。常用U形钢的型号和断面

7、参数如表6-6所示。表6-6矿用特殊型钢断面参数型号高度/MM宽度/MM截面面积/CM2理论质量/KG·M-1惯性矩/CM4截面积/CM4截面模量与理论质量之比WX/G上宽下宽IxIyWxWy181001225723.3418.31279.9317.454.852.03.352511013450.831.5424.76451.7508.781.6875.923.2929124150.5533729.0616.0775.094.0103.03.2矿用工字钢与矿用特殊型钢的高度较普通型钢小，这样可以减少巷道开挖量。3、槽钢槽钢是截面为

8、凹槽形的长条钢材（图6-5）。其规格以高度（h）×腿宽(b)×腰厚（d）的毫米数字来表示，如120mm×53mm×5mm，表示高为120mm，腿宽为53mm，腰厚为5mm的槽钢，或称12#槽钢。煤矿常用热轧轻型槽钢断面尺寸和参数如表6-7所示。表6