u型鋼架棚支護(hù)技術(shù)的研究與實(shí)踐

1、<p>　　U型鋼架棚支護(hù)技術(shù)的研究與實(shí)踐</p><p>　　摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，U型鋼在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛的使用，為了確保煤炭生產(chǎn)的安全性，需要提高U型鋼架棚支護(hù)巷道的抗壓強(qiáng)度。為此，本文通過(guò)創(chuàng)新U型鋼棚子頂撐子的連接方式，提高抗壓強(qiáng)度，進(jìn)而豐富了U型鋼架棚支護(hù)技術(shù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：支護(hù)技術(shù) U型鋼 抗壓強(qiáng)度 </p><p>　　

2、目前，在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域，U型鋼架棚支護(hù)已經(jīng)無(wú)處不在，它主要應(yīng)用于頂板破碎、壓力較大、支護(hù)困難的回采巷道及準(zhǔn)備巷道，應(yīng)用成本較高，是煤礦生產(chǎn)投入資金較大的一部分。其主要原因是受工作面壓力的影響，投入到一個(gè)工作面使用過(guò)后，就基本上變形的不能復(fù)用，需要不斷的投入新棚子，經(jīng)濟(jì)投入巨大。甚至在很多工作面，不等到采面回采結(jié)束，巷道就基本上受壓變形損毀到不能滿足生產(chǎn)需求，這就需要不斷的去維修或者更換新棚，浪費(fèi)了大量的人力及物力，甚至制約了生產(chǎn)和工作計(jì)劃

3、的有序布置。另外，在維修期間，維修難度較大，給施工人員也造成了很多的不安全因素。所以，如何在基本上不增加經(jīng)濟(jì)成本的基礎(chǔ)上，極大限度的提高U型鋼架棚支護(hù)巷道的抗壓強(qiáng)度，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。本人根據(jù)這些年來(lái)對(duì)U型鋼拱形棚變形原因的追蹤分析，認(rèn)為目前常規(guī)的U型鋼架棚支護(hù)技術(shù)存在著很大的弊端，通過(guò)改變架棚方式后，可極大的提高U型鋼拱形棚的抗壓強(qiáng)度，現(xiàn)已在我礦南、北大巷及皮帶下山初步試驗(yàn)成功，效果顯著。 </p><p>

4、;　　本項(xiàng)目詳細(xì)的科學(xué)技術(shù)內(nèi)容就是通過(guò)對(duì)煤礦井下U型鋼架棚支護(hù)巷道變形的追蹤調(diào)查分析，運(yùn)用新的技術(shù)方法提高棚子的承壓能力。在改善以前舊的施工技術(shù)方法的同時(shí)，對(duì)新的技術(shù)方案給予實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具體詳細(xì)的技術(shù)改進(jìn)原理及技術(shù)方案如下： </p><p>　　提高U型鋼棚梁的整體抗壓能力，實(shí)現(xiàn)棚子的均衡受壓。傳統(tǒng)的U型鋼棚架設(shè)方式為梁口搭接一致型，這樣棚梁的承壓很容易集中在巷道的一側(cè)，使下搭接承壓梁快速變形。因?yàn)?，通過(guò)受力分析

5、及巷道變形觀察來(lái)看，只要是巷道的正頂或兩囊的來(lái)壓，下搭接承壓梁承受力最大，在兩梁搭接口處變形也最嚴(yán)重，應(yīng)力變形到一定程度的時(shí)候，整架棚子就會(huì)扭曲變形。長(zhǎng)時(shí)間以后，因局部出現(xiàn)的這種沖壓區(qū)，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)巷道或者巷道部分段的棚子出現(xiàn)扭曲變形的后果。如果改變?yōu)樽笥伊荷舷陆惶鎵翰绲闹ёo(hù)方式后，一架棚子的承壓梁在左側(cè)，另一架棚子的承壓梁就會(huì)在右側(cè)，這樣，在任意兩架棚子之間形成一個(gè)支撐平衡。以此類推，整個(gè)巷道棚梁受力左右均衡交替，也從而實(shí)現(xiàn)整條巷道棚

6、子兩側(cè)的受力均衡，達(dá)到支護(hù)抗壓的目的。 </p><p>　　改變U型鋼棚子頂撐子的連接方式。習(xí)慣上U型鋼棚子頂撐子的連接方式為直線型一字撐，這樣的連接方式，施工人員在施工時(shí)隨意性較大，再加上巷道測(cè)點(diǎn)易動(dòng)的情況下，巷道施工的直線度很難有保證，多多少少、大大小小都會(huì)出現(xiàn)U型鋼棚腿里出外進(jìn)、基準(zhǔn)線或大或小的情況，巷道質(zhì)量沒(méi)有保障，需要每班棚子架過(guò)后不斷的校正，浪費(fèi)了大量的施工時(shí)間。另外，如果在巷道直線度沒(méi)有保證的情況

7、下，巷道的整體抗壓能力就會(huì)大大減弱，猶如建房時(shí)地基不正、不穩(wěn)一樣，很容易形成線大的U型棚子段局部受壓、迅速應(yīng)力變形，最終形成很大一部分棚子聯(lián)鎖變形的現(xiàn)象。如果改變?yōu)樾毙腿俗謸魏螅谂锪旱拇罱映叽缂癠型卡纜的固定位置不變時(shí)，再根據(jù)棚檔的大小，很容易算出斜撐的標(biāo)準(zhǔn)固定尺寸。這樣，施工人員在施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)基準(zhǔn)線錯(cuò)的情況下，梁與梁中間的斜撐就基本上不能安裝上，從而在施工源頭緊緊把握住了工程的質(zhì)量，增加了整體巷道的抗壓能力。 </p&

8、gt;<p>　　1 立項(xiàng)背景（相關(guān)科學(xué)技術(shù)及其存在問(wèn)題、立項(xiàng)原因及推薦理由） </p><p>　　目前，在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域，U型鋼架棚支護(hù)已經(jīng)無(wú)處不在，它主要應(yīng)用于頂板破碎、壓力較大、支護(hù)困難的回采巷道及準(zhǔn)備巷道，應(yīng)用成本較高，是煤礦生產(chǎn)投入資金較大的一部分。其主要原因是受工作面壓力的影響，投入到一個(gè)工作面使用過(guò)后，就基本上變形的不能復(fù)用，需要不斷的投入新棚子，經(jīng)濟(jì)投入巨大。甚至在很多工作面，不等到

9、采面回采結(jié)束，巷道就基本上受壓變形損毀到不能滿足生產(chǎn)需求，這就需要不斷的去維修或者更換新棚，浪費(fèi)了大量的人力及物力，甚至制約了生產(chǎn)和工作計(jì)劃的有序布置。另外，在維修期間，維修難度較大，給施工人員也造成了很多的不安全因素。所以，如何在基本上不增加經(jīng)濟(jì)成本的基礎(chǔ)上，極大限度的提高U型鋼架棚支護(hù)巷道的抗壓強(qiáng)度，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。本人根據(jù)這些年來(lái)對(duì)U型鋼拱形棚變形原因的追蹤分析，認(rèn)為目前常規(guī)的U型鋼架棚支護(hù)技術(shù)存在著很大的弊端，通過(guò)改變架棚

10、方式后，可極大的提高U型鋼拱形棚的抗壓強(qiáng)度，現(xiàn)已在我礦初步試驗(yàn)成功，效果顯著。 </p><p>　　2 詳細(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容（技術(shù)與原理、關(guān)鍵、技術(shù)方案和主要指標(biāo)） </p><p>　　本項(xiàng)目詳細(xì)的科學(xué)技術(shù)內(nèi)容就是通過(guò)對(duì)煤礦井下U型鋼架棚支護(hù)巷道變形的追蹤調(diào)查分析，運(yùn)用新的技術(shù)方法提高棚子的承壓能力。在改善以前舊的施工技術(shù)方法的同時(shí)，對(duì)新的技術(shù)方案給予實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具體詳細(xì)的技術(shù)改進(jìn)原理及技術(shù)

11、方案如下： </p><p>　　2.1 提高U型鋼棚梁的整體抗壓能力，實(shí)現(xiàn)棚子的均衡受壓。傳統(tǒng)的U型鋼棚架設(shè)方式為梁口搭接一致型，這樣棚梁的承壓很容易集中在巷道的一側(cè)，使下搭接承壓梁快速變形。因?yàn)?，通過(guò)受力分析及巷道變形觀察來(lái)看，只要是巷道的正頂或兩囊的來(lái)壓，下搭接承壓梁承受力最大，在兩梁搭接口處變形也最嚴(yán)重，應(yīng)力變形到一定程度的時(shí)候，整架棚子就會(huì)扭曲變形。長(zhǎng)時(shí)間以后，因局部出現(xiàn)的這種沖壓區(qū)，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)巷道或

12、者巷道部分段的棚子出現(xiàn)扭曲變形的后果。如果改變?yōu)樽笥伊荷舷陆惶鎵翰绲闹ёo(hù)方式后，一架棚子的承壓梁在左側(cè)，另一架棚子的承壓梁就會(huì)在右側(cè)，這樣，在任意兩架棚子之間形成一個(gè)支撐平衡。 </p><p>　　2.2 改變U型鋼棚子頂撐子的連接方式。習(xí)慣上U型鋼棚子頂撐子的連接方式為直線型一字撐，這樣的連接方式，施工人員在施工時(shí)隨意性較大，再加上巷道測(cè)點(diǎn)易動(dòng)的情況下，巷道施工的直線度很難有保證，多多少少、大大小小都會(huì)出現(xiàn)U

13、型鋼棚腿里出外進(jìn)、基準(zhǔn)線或大或小的情況，巷道質(zhì)量沒(méi)有保障，需要每班棚子架過(guò)后不斷的校正，浪費(fèi)了大量的施工時(shí)間。如果改變?yōu)樾毙腿俗謸魏螅谂锪旱拇罱映叽缂癠型卡纜的固定位置不變時(shí)，再根據(jù)棚檔的大小，很容易算出斜撐的標(biāo)準(zhǔn)固定尺寸。這樣，施工人員在施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)基準(zhǔn)線錯(cuò)的情況下，梁與梁中間的斜撐就基本上不能安裝上，從而在施工源頭緊緊把握住了工程的質(zhì)量，增加了整體巷道的抗壓能力。 　　2.3 在地面加工U型鋼棚腿時(shí)，用U型鋼廢料大約10

14、0mm左右，用電焊鑲嵌在梁與腿搭接處，距腿頂部400mm左右，焊緊焊牢。這樣在架棚子時(shí)，梁與腿之間就多了一塊抗縮塊，不至于在梁與腿之間的U型卡子上不緊或頂部來(lái)壓時(shí)，U型鋼棚子很快縮性變形，最終導(dǎo)致巷道不斷收縮，從而影響生產(chǎn)巷道斷面的需求。 </p><p>　　2.4 按照“黃金分割”比例原理，棚子高寬比例設(shè)計(jì)為0.618：1，根據(jù)巷道斷面尺寸要求，高2.8m，寬4.53m，或者高3m，寬4.85m，完全滿足生產(chǎn)

15、的需要。另外，此規(guī)格尺寸的棚子用到回采巷道的風(fēng)巷后，就不在用單獨(dú)設(shè)計(jì)車場(chǎng)，整個(gè)巷道尺寸能基本上保持一致性，增加了巷道的美觀程度。此設(shè)計(jì)還比較符合煤礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)的抗壓設(shè)計(jì)原理，能全面提高棚子的抗壓強(qiáng)度。 </p><p>　　2.5 交岔點(diǎn)組合型橋式抬棚梁的應(yīng)用，完全符合拱形橋梁的設(shè)計(jì)思想。它主要的設(shè)計(jì)原理為梯形棚與拱形棚的組合運(yùn)用，在原來(lái)梯形抬棚梁下架拱形棚梁，然后再用卡子把兩款棚子可靠聯(lián)鎖，使抬棚梁形成強(qiáng)有力

16、的支撐力。這樣，既滿足交岔點(diǎn)施工時(shí)空間的需求，又滿足以前交叉點(diǎn)施工后抬棚梁抗壓能力弱的缺點(diǎn)。 </p><p>　　3 存在問(wèn)題及改進(jìn)措施 </p><p>　　目前，據(jù)了解在新陽(yáng)煤業(yè)多架U型鋼棚子的巷道，基本上都是以前傳統(tǒng)的施工方法，很少有從改變施工方法上來(lái)提高同類型U型棚子的施工質(zhì)量和抗壓強(qiáng)度。傳統(tǒng)的施工方法，在施工過(guò)程中隨意性較大，工程質(zhì)量很難保證，總是在施工完畢后再進(jìn)行維修，這樣不

17、僅浪費(fèi)時(shí)間，而且維修質(zhì)量不高，造成巷道整體抗壓強(qiáng)度下降。改變施工工藝后，不僅從施工源頭保證了質(zhì)量，而且從多方面環(huán)節(jié)上提高了巷道的整體抗壓強(qiáng)度。但主要的制約因素是對(duì)棚子的加工質(zhì)量及精度要求相對(duì)較高，不然會(huì)給職工在施工中造成困難。 </p><p><b>　　4 經(jīng)濟(jì)效益 </b></p><p>　?、僭撌┕し绞酱蟠蟮募涌炝耸┕みM(jìn)度，提高了生產(chǎn)效率，保證了施工質(zhì)量。

18、</p><p>　?、跍p少了工人維修時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度及風(fēng)險(xiǎn)，提高了采面推進(jìn)時(shí)的安全系數(shù)，確保了安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。 </p><p>　?、蹨p少了巷道后期維修中物料的投入，降低了生產(chǎn)成本，加快了采面的推進(jìn)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　準(zhǔn)備在我礦所有工作面中推廣應(yīng)用。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b