U型钢可缩性支架支护设计和应用研究.pdfVIP

( ) 　第 58卷 　第 3期 有 色 金 属 矿山部分 2006年 5月 　 U 型钢可缩性支架支护设计及应用研究 ① ② ② 汪成兵 　勾攀峰 　韦四江 ① ② ( 同济大学地下建筑与工程系 , 河南理工大学能源科学与工程学院 ) 　　摘 　要 : U 型钢可缩性支架是广泛应用于矿山巷道的一种支护 。本文采用数值模拟方法 , 以鹤壁四矿 2 126 综放回采巷道的地质条件为工程背景 ,从围岩变形特征 、应力分布特征以及围岩应力状态出发 ,对 U 型钢可缩性 支架支护的巷道断面进行了优化研究 ,结果表明 ,直墙拱形巷道断面采用 U 型钢可缩性支架支护效果较好 。在 数值模拟计算结果的基础上 ,采用理论计算的方法对鹤壁四矿 2 126 综放回采巷道 U 型钢可缩性支架的支护参 数进行了设计 ,并进行了现场工业性试验 。 　　关键词 : U 型钢可缩性支架 　数值模拟 　承载能力 　支护设计 　　U 型钢可缩性支架是一种广泛应用于矿山巷道 黑色砂质泥岩 ,含砂量 由下而上逐渐减少 , 厚 3m 。 的支护方式 ,其具有较高的初撑力 ,支护强度大 ,主 老底为深灰色中粒砂岩 , 中间夹薄层黑色泥质包裹 要有直墙拱 、内曲腿和外曲腿 3 种结构 〔1 〕。U 型钢 体 ,层面含云母碎片 ,平均厚 90m 。二 煤及顶底板 1 可缩性支架的最大优点是当围岩作用于支架上的压 岩石力学性质见表 1。 力达到一定值时 ,支架便产生屈服缩动 ,缩动的结果 表 1 各岩层岩石力学参数 使围岩作用于支架上的压力下降 ,从而避免了围岩 厚度 3 ( ) μ ( ) φ( ) 层位 岩性 E GPa C MPa ° γ( t/m ) 〔2 〕 (m ) 的压力大于支架的承载力而导致支架的破坏 ,所 老顶 中粒砂岩 6. 0 4 1. 5 0. 22 3. 2 3 1 2. 62 以 U 型钢可缩性支架越来越多地被应用在煤矿的 直接顶 砂质泥岩 3. 5 29. 3 0. 2 2. 9 29 2. 46 主要巷道和软岩地段 。因此合理设计 U 型钢可缩 伪顶 泥岩 0. 5 16. 7 0. 32 2. 1 27 2. 4 1 性支架的结构及支护参数 ,对矿井安全生产和提高 煤 8. 0 6. 0 0. 3 0. 4 20 1. 3 经济效益具有重要的意义 。