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U型钢组合梁范文

来源：莲生三十二

作者：开心麻花

2025-09-19

U型钢组合梁范文（精选7篇）

U型钢组合梁第1篇

U型钢—混凝土组合空腹夹层板将下肋外包U型钢板，相对于普通混凝土空腹夹层板，具有结构高度小(仅为跨度的1/30～1/35)，可做到大跨度，大柱网，空腹可埋管线，施工速度快(相对于混凝土空腹夹层板)的优点。适用于跨度较大的公共建筑和多层工业建筑楼盖和屋盖[1]。已经用于我国香港主力电器(贵阳)公司厂房、黑龙江中医药大学文体中心等工程。

U型钢—混凝土组合空腹夹层板下肋为U型钢板与混凝土组合，U型钢板既可以作为下肋模板，又可以作为受力钢筋。在进行弹性阶段分析的时候，需要将下肋U型钢板—混凝土组合肋等效成一种均质的材料，通常的做法是将下肋U型截面钢根据式(1)折算为混凝土截面。

式中:AC———混凝土的截面面积;

AS———钢板的截面面积;

EC———混凝土的弹性模量;

ES———钢材的弹性模量;

IC———混凝土截面对组合截面形心轴惯性矩;

IS———钢板截面对组合截面形心轴惯性矩;

ESC———下肋等效弹性模量;

ISC———组合截面惯性矩。

对于钢—混凝土组合梁结构和钢管混凝土结构，一般采用式(2)合成法进行弹性模量的等效。

本文采用有限元数值分析的方法对U型钢板—混凝土组合下肋的弹性模量进行计算分析，并与公式法计算结果进行比较，对有限元计算结果进行回归分析，给出具有统计意义的等效弹性模量计算公式，供进行U型钢—混凝土组合空腹夹层板结构设计和分析时参考。

1 有限元模型的建立

通过有限元法计算U型钢板组合下肋等效弹性模量的基本思路:在有限元软件中建立U型钢—混凝土组合肋的实体模型。组合肋两端简支，上部作用均匀分布的面荷载进行有限元分析，计算跨中最大挠度值δ，根据材料力学给出的简支梁的挠度计算公式反算截面等效弹性模量。

在进行有限元建模分析的时候，采用以下假定:

1)钢材与混凝土均为理想弹性体。

2)忽略混凝土与钢板之间的相对滑移。

3)由于下肋钢板截面积远大于配筋面积，故不考虑下肋钢筋的作用。

在建立有限元模型时，考虑到当梁的跨度大于梁的高度的10倍时，剪力Q对梁变形的影响会很小，可以忽略。本例中所取组合肋截面见图1,b=400 mm,h=250 mm，钢板厚度t一般在4 mm～10 mm之间，跨度取为4 m。材料参数按相关规范取值。

在有限元软件ANSYS中建立不同钢板厚度的实体有限元模型，支座处简支，施加单位线荷载为q=1 k N/m=1 N/mm，计算跨中最大线位移δ。

根据材料力学中忽略剪切变形的简支梁挠度计算式(3)计算组合弹性模量ESC。

2 计算结果分析

分别采用有限元法和公式法对不同混凝土强度等级和不同钢板厚度下的简支U型钢板组合肋梁的等效弹性模量进行计算。计算结果见表1。有限元法为法一，等效公式法为法二。

104MPa

由表1可以看出，有限元法与等效公式法的计算结果有一定的差异，最大相差达到4%。绘制等效弹性模量随混凝土弹性模量变化曲线见图2。

绘制等效弹性模量随含钢率变化的曲线，见图3。

从图2，图3中可以看出，等效弹性模量与所采用的混凝土强度等级呈线性关系，与含钢率也呈线性关系。

3 回归分析

由于U型钢—组合肋等效弹性模量与混凝土弹性模量和含钢率均呈线性关系，故可假定等效弹性模量计算公式为:

式中:X,Y———与含钢率有关的函数;

EC———混凝土弹性模量。

图4给出了含钢率和混凝土强度等级对组合肋等效弹性模量的影响曲线。

由混凝土弹性模量对组合肋等效弹性模量的影响，即图4中的四条曲线，可得式(5):

对式(5)中的系数X和Y进行拟合，得到拟合线性方程为:

其中，αs为含钢率。将式(6)代入式(4)，得到组合弹性模量的拟合计算式(7):

摘要：在分析钢筋混凝土空腹夹层板的基本构造及其力学特征的基础上,将其钢筋混凝土下肋网格改为U型钢板组合下肋网格,形成新型钢—混凝土组合空腹夹层板,根据这种新型结构的构造特点,对其U型钢—混凝土组合肋的弹性模量分别用了两种方法“有限元法”和“等效公式法”进行了计算和对比,推导并提出了U型钢—混凝土组合肋的弹性模量计算公式。

U型钢组合梁第2篇

河南能源化工集团焦煤鑫珠村公司强力实施科技兴企战略, 以科技创新实现提质增效, 自主研发的“工钢柱U型钢可伸缩顶梁组合架”国家专利产品投入使用后, 不仅支护效果好, 而且节约材料费100多万元。

该公司25区胶带巷年久失修, 断面已达不到通风运输及行人要求, 需要及时修理维护。按照以往方式, 要么采用U型钢拱形棚支护, 要么采用工字钢梯形棚支护。但实际工作中, 这两种支护方式均有不足之处:U型钢拱形棚虽然具有良好的断面形状和几何参数, 以及较高的抗弯曲强度, 但材料费价格高, 并且由于巷道两侧都是采空区, 侧压大, 安装困难, 容易造成柱腿鼓出, 给安全带来隐患;工字钢梯形棚相对而言费用较低、安装方便, 但抗弯曲强度低, 不能满足大断面巷道使用。为满足生产需要、节约材料投入, 该公司技术人员经过多次现场研究和仿真试验后, 综合两种支护方式的优点, 研发出“工钢柱U型钢可伸缩顶梁组合架”, 并获得国家实用新型专利。

经验证, 该组合架投用9个月以来, 极大地提高了巷道安全系数, 保证了支护效果, 至今没有任何变形现象。同时, 组合架较U型钢拱形棚和工字钢梯形棚每架综合成本降低1 080元。25区胶带巷已安装组合架1 074架, 节约材料费115.99万元。

U型钢棚交叉点锚索梁应用第3篇

青东煤矿是典型的埋藏深、地压大、地质构造复杂的高瓦斯、双突矿井, 主采7、8、10煤层, 7煤层为解放层开采, 是矿井达产、稳产的关键, 煤层和软岩巷道均采用29U型钢大断面支护, 因通风、瓦斯抽排、设备安装、生产接替等因素, 巷道及交叉点设计较多。传统工字钢扶抬棚加木垛施工工艺, 存在工期长, 稳定性差, 易离层, 后期维护量大等诸多不利因素。

1 U型钢抬棚受力分析

U型钢架抬棚主要承受来自顶板离层后产生的松动地压及其后的岩石塑性变形压力。交叉点断面大, 压力集中, 巷道变形和支架收缩量也较大。采用锚索配合托梁对棚梁进行补强, 对棚梁进行悬吊加固, 形成二次复合支护结构, 达到有效加固棚梁目的。

2 锚索及托梁 (以巷道断面4926mm×3200mm, 叉点开口3000mm为例)

2.1 锚索

根据交叉点开口棚梁布置, 一般需托梁3根 (每根托梁布置3根锚索) , 分别位于梁中和两侧上卡缆200mm左右呈3×3布置, 每根托梁布置3根锚索。锚索要垂直于棚梁±15·打设, 长度根据顶板岩性和外露选取, 一般选取6300mm×17.8mm钢绞线。

2.2 加工托梁

根据交叉点开口尺寸, 根据经验以4000mm托梁为例, 沿工字钢高轴线加工长孔 (50mm×25mm) , 长孔按等距离布置, 两端距梁头500mm, 中间等间距1500mm。

3 施工工艺

3.1 在交叉处点好锚索眼位, 用锚杆钻机打设锚索孔, 孔深以探入老顶和外露确定锚索的有效长度。

3.2 锚索安装过程中, 锚固剂选用K2550一卷和Z2550两卷, 按顺序装入并充分搅拌, 保证锚固强度。

3.3 锚索插入托梁长孔内并紧贴棚梁面, 安装锚索托盘和锚具, 适当张拉。托梁安装顺序与锚索安装应一致, 确保锚固时间。

3.4 摘棚腿, 拔门扶双工字钢门棚。

4 应用效果通过726、728工作面巷道使用后对比

4.1有效缩短了单个抬棚施工工期, 传统工字钢木垛抬棚需5个小班, 锚索梁扶抬棚只需2个小班。

4.2提高抬棚的整体稳固性, 棚梁与顶板组成一个整体, 通过改变岩石压力重新分布, 巷道变形和下沉量相比减小1/3以上。

4.3避免材料投入, 每处抬棚可减少工字钢插横梁、棚腿18根和2m3木料的使用。

5 施工关键

5.1锚索有效锚固

首先要合理选取钻孔、锚索、树脂药卷的直径, 达到三径匹配, 其次要根据上覆顶板岩性合理确定锚索长度。锚索安装要保证质量, 锚索孔打好后, 应对钻孔进行检查, 对塌孔、掉块等堵孔进行清理或处理。

5.2托梁选配

通过14#槽钢和矿用11#工字钢实践对比, 托梁选取首先要满足其承载能力后的变形量, 其次要满足托梁所支护的跨度, 托梁支护跨度与托梁上锚索间距不能太大, 一般不超过2m, 否则托梁受力跨度大造成影响支护效果, 因此托梁采用矿用11#工字钢。锚索与托梁使用锚索配套的托盘和锁具紧固。

5.3适度张拉预紧

采用锚索和工字钢托梁对棚梁进行加固时, 工字钢托梁与棚梁接触面必须接实, 锚索的初张拉预紧要适度, 要保证托梁与棚梁紧密接触承载, 又要防止张拉过度造成棚梁二次移位。待扶好抬棚后, 必须进行锚索二次张拉, 否则锚索托梁补强加固达不到预期效果。

结论

通过锚索与工字钢托梁配合使用, 对大断面、围岩稳定性差、交叉点等特殊地段进行补强支护, 取得了预期的支护效果, 达到安全稳固、缩短工期、提高效率的目的。

摘要：介绍通过施工U型钢棚交叉点锚索工字钢梁工艺, 了解悬吊加固复合支护技术, 改变传统扶抬棚工艺, 达到快速、安全、高效的施工目的。

关键词：U型钢,交叉点,锚索梁

参考文献

[1]王喜知.新编煤田矿开采工程技术全书[M].2010.

U型钢组合梁第4篇

关键词：U型钢棚,安全快速,巷道返修,注化学浆

引言

U型钢棚支护广泛应用于矿山二期及三期矿压大、围岩破碎等不稳定围岩巷道掘进施工。由于地压大或受采动影响, U型钢棚支护巷道也经常会发生变形和破坏, 影响巷道使用功能, 因此需要进行巷道返修施工。在返修施工过程中, 顶帮煤岩极易片落、冒顶, 施工安全风险大, 施工速度慢。

经过不断研究和实践, 在赵固一矿东翼胶带运输大巷、赵固二矿辅助回风大巷、古汉山矿东翼轨道大巷等巷道的返修施工中, 形成了一套成熟的U型钢棚支护巷道安全快速返修施工技术。该技术采取超前预注化学浆, 搭设移动式工作平台, 超前金属骨架支护, 先松钢棚螺栓释放压力再拆钢棚, 锚网支护架新钢棚, 喷射混凝土封闭钢棚及壁后注浆充填平行作业施工方式, 在实现了安全和快速施工的前提下, 返修后巷道整体抗压能力大幅增强, 节约了重复巷修的费用。

1 施工工艺特点

1.1 注化学浆

进行巷道返修施工的区域, 围岩往往破坏比较严重, 特别是巷道顶板围岩松软破碎, 返修施工时如不采取措施极易发生冒顶、片帮事故。使用普通的锚网或者锚索支护加固, 存在打眼困难、无法锚固等问题, 施工难度大, 安全风险高, 支护效果不理想。

采用化学注浆加固的方法, 使化学浆液和煤、岩体凝固生产高强度、有韧性的固结体, 对围岩进行加固, 能有效防止拆棚返修施工期间发生冒顶、片帮事故, 同时还可以提高返修施工进度。注化学浆采用波雷音加固材料, 波雷因高分子双液型注浆材料具有燃点高、反应温度低, 不易氧化自燃, 使用安全等优点。注化学浆采用压注法将化学浆液注入到煤、岩体中, 化学浆液反应产生粘结、挤压及锚固等多重作用。固化后的材料在破碎煤岩体内形成网状整体, 加固材料对周围破碎岩块具有较高的粘结力, 使破碎岩块形成一个新的整体。加固过程中化学浆液靠泵压及自身反应膨胀压力, 对破碎煤岩节理裂隙具有较强的渗透挤压作用, 使加固后的破碎煤岩体完整性系数显著提高。顶板围岩由水平拉应力向压应力转化, 增大了体系的平衡稳定性。钻孔内注浆管与加固材料及固结的破碎煤岩形成一体, 沿孔深方向拉住被挤压的松散体, 对控制裸露煤岩体的脱落起重要作用。

返修施工前, 首先根据需返修巷道的破坏程度和地质情况, 确定需要注化学浆的区段, 制定化学注浆方案, 对需要进行化学注浆的区段进行注浆加固, 防止拆棚返修施工期间发生冒顶、片帮事故, 给返修施工创造有利条件。

1.2 搭设移动式工作平台

为了方便风镐扩刷、拆棚、架棚、锚网、锚索支护等作业, 同时在不影响原巷道皮带或轨道运输的条件下, 使用3寸钢管、钢丝绳套和木板在返修施工地点搭设移动式工作平台。移动式工作平台高度与宽度要满足皮带或轨道运输需要。

使用吊挂在U型钢棚或锚索上的准12.5钢丝绳套及专用钢丝绳卡将沿巷道前进方向布置3根3寸4m钢管进行悬吊 (每根不少于2个吊挂点) , 钢管上铺设厚度50mm的木板, 并用铁丝把木板整体固定在钢管上形成工作平台。每段巷道返修结束, 先将3根钢管分别向前移动, 然后用绳套从新固定, 最后铺板形成整体, 满足移动施工需要。

1.3 施工超前金属骨架

围岩较破碎时, 首先沿返修巷道轮廓线外, 巷道上倾15°施工超前金属骨架钻孔, 然后在钻孔内打入准25mm3000mm长螺纹钢筋或1寸钢管作为超前金属骨架。金属骨架从巷道正顶向两肩窝方向按间距200~300mm均匀布置;实现超前支护作用, 防止拆除原支护时出现冒顶情况。

1.4 临时支护

巷道返修前, 首先使用前探梁临时支护措施, 前探梁间距800mm。根据巷道断面大小, 使用3~5根3m长前探梁。前探梁应采用准50mm、厚度不少于4mm的无缝钢管制做。逐棚返修过程, 前探梁超前临时支护长度不小于1架棚距。前探梁采用专用吊环, 固定在U型钢棚焊接好的专用螺丝孔内。

1.5 先松钢棚螺栓释放压力, 后拆钢棚

拆除钢棚前, 首先将3~5架钢棚卡缆螺栓使用废油润湿;使用风动扳手将巷道拱部钢棚卡缆螺栓提前松动5mm左右 (螺丝剩余连接长度不小于10mm) , 以便于变形钢棚自然释放压力, 防止拆棚期间螺栓突然弹起释压发生意外。

每次拆除钢棚控制一架棚距。返修巷道发生底鼓的, 拆棚前要先把巷道底板卧底至设计高度再进行拆棚作业。拆棚时, 首先使用8号铁丝将拱部U型钢与顶板锚杆、锚索进行临时固定, 然后施工人员站在作业平台上使用风动扳手拆除钢棚卡缆螺栓, 按照先拱后墙的顺序逐节拆除U型钢棚。

1.6 全断面扩刷并锚网和架棚支护

根据巷道中腰线, 采用G10型风镐自上而下逐段进行断面扩刷, 扩帮够一排锚杆距离支护一排。采用MQT-120锚杆机打设锚杆、锚索支护。底板以上扩刷至设计位置后开始挖底拱坑, 底拱坑挖至设计深度后及时补打底脚锚杆、挂网。

锚网支护完毕后, 按照设计尺寸架设带有底拱设计的新钢棚, 提高巷道的支护强度。

1.7 喷射混凝土封闭和棚后注浆充填

钢棚架设完毕、底拱回填结束, 及时进行喷射混凝土封闭和棚后注浆充填加固, 防止巷道再次压坏, 减少反复维修巷道成本。

喷射混凝土、注浆充填和拆棚架棚可以平行作业。架棚施工20m后可以开始喷射混凝土;喷射混凝土30m左右可以开始注浆充填。

巷道棚后采用单液水泥浆注浆充填加固。注浆管布置为间排距3000mm3000mm, 五花布置, 注浆孔深1600mm, 底角注浆管与巷道底板成30°, 其余注浆管均与巷道周边轮廓成垂直布置。

2 工艺原理和优越性

U型钢棚支护巷道安全快速返修施工技术针对返修施工的各个工序工步的安全风险点和能够增强巷道抗压能力的技术要点制定了一套行之有效的返修作业流程。此种施工工艺存在如下优点:

(1) 提高了施工的安全性

U型钢棚支护巷道进行返修前, 先注化学浆加固顶、帮;采用超前金属骨架支护和临时支护措施, 有效预防了拆棚时发生冒顶、片帮事故发生, 提高了施工安全性。

(2) 采用移动式工作平台, 操作方便

使用钢丝绳套将钢管组合作业平台吊挂在U型钢棚, 保证原返修巷道内皮带或轨道运输系统正常运行。返修施工过程, 采用提前设置吊挂点前后移动工作平台较为方便, 有利于作业人员安全施工和提高工作效率。

(3) 优化拆、架棚顺序, 保证拆、架棚安全

采用“先超前支护后拆棚;先松螺栓释放压力再拆棚;短掘短支”的施工方法, 由拱向墙的施工顺序进行拆除、架设钢棚安全可靠。

(4) 采用喷射混凝土和棚后注浆充填加固围岩

在架设新钢棚后及时进行喷射混凝土封闭和壁后充填注浆, 大幅增加巷道抗压能力, 确保巷道经久耐用。

(5) 分区平行作业, 施工速度快

返修坚持由外向里的顺序, 采取超前预注化学浆, 确保工作面安全的前提下, 返修架棚和喷射混凝土注浆分区平行作业, 提高了工作面的利用率, 加快了返修进度。

(6) 作业流程详细, 适用性强

U型钢棚支护巷道返修施工, 工序多, 安全风险高, 该施工技术制定了详细的施工操作方法和安全措施, 适用性广。

3 结语

U型钢棚支护巷道安全快速返修施工技术针对返修施工的各个工序工步的安全风险点和能够增强巷道抗压能力的技术要点制定了一套行之有效的返修作业流程, 该技术施工安全系数高, 灵活性大, 施工速度快, 效率高, 虽然返修施工成本有所增加, 但是巷道抗压强度大幅增加, 巷道服务年限大幅提高, 节约了反复巷修的成本, 经济效益突出。

该技术可以广泛应用于井下U型钢棚支护巷道的返修施工, 具有较高的推广应用价值。

参考文献

[1]邢福康.煤矿支护手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.

[2]董长龙, 郝建斌, 陈亮, 等.巷道壁后波雷音化学注浆治水实践[J].建井技术, 2012 (5) :21~23.

U型钢支护技术在煤矿巷道中的应用第5篇

关键词：U型钢支护技术,煤矿巷道,应用

煤炭作为我国最重要的能源, 在现代化建设中发挥着重要作用。煤矿是开采煤炭资源的重要来源地, 确保煤矿安全是确保煤炭资源有效供应的最重要保障。随着煤矿开采的深入, 矿井也越来越深, 煤矿巷道也越来越多, 来自于各个方向的压力也越来越大, 这就对巷道抗压能力提出了更高的要求, 煤矿巷道在煤矿矿井中占据着重要的地位, 确保煤矿巷道的安全是保障整个矿井安全的重要内容, 在此背景下, U型钢支护技术在煤矿巷道中正在得到推广和应用。

1 U型钢支护及在煤矿巷道中应用的背景

U型钢是一种横截面像英文字母“U”的钢铁。目前在我国实行的最新标准是2008发布的, 从2009年4月1日开始执行的国家推荐标准GB/T 4697-2008。其具有承受压力大、支撑时间久、易安装不易变形等特点, 近些年来在煤矿巷道中逐步应用和推广。煤炭资源关系到国家经济社会的健康有序发展, 矿井的安全与否对国民经济的发展和社会发展都具有重大的作用。随着浅层煤炭资源开采日益枯竭, 煤矿逐步向更深的方向发掘、矿井越深承受的来自与各个方向的压力也就越大, 煤矿巷道的变形与否直接与煤矿安全开采有重大的关联。特别是近些年来, 煤矿事故不断发生, 也成为了媒体关注的焦点。如何才能够确保整个煤矿矿井的安全, 这就要求我们应该从大局出发, 从煤矿矿井的点点滴滴抓起, 尤其是在煤矿矿井巷道上不能出现差错, 为了抵抗来自各个方面的压力, 确保煤矿巷道安全, U型钢支护技术具有承受压力大、支撑时间久、易安装不易变形等特点, 在煤矿巷道中正在得到推广和应用。

2 煤矿巷道中U型钢支护技术的应用

U型钢技术在煤矿巷道中的应用主要是为了抗击来自煤矿巷道中各个方向的压力, 确保煤矿巷道不变形, 不变质, 能够抵住各种压力, 从而确保煤矿巷道的安全。从理论上来说, 对付煤矿压力可以采用“抗压”、“让压”、“躲压”和“移压”等四种方式, 但是由于煤矿巷道的特殊性, 通常绝大多数都是采用抗压的方式来进行布设的。抗压的方法主要是通过提高支架的支撑能力或支护密度, 用加强支护的手段去抑制或减少围岩移动, 增强巷道抗变形能力以对付矿压的作用。U型钢技术主要可以分为U型钢拱形可缩性支架和U型钢梯形可缩性支架, 在煤矿巷道中经常应用的是U型钢拱形可缩性支架。

2.1 煤矿巷道中U型钢拱形可缩性支架应用的优点。

随着煤矿矿井开采深度的增加, 受矿井所占区域地质构造和生产条件的影响, 深层矿井的开口和巷道以及变形巷道不断地增加, 来自于各个方面的压力也越来越大, 伴随而来是面临各种安全隐患方面的挑战, 为了确保煤矿矿井的安全, 对巷道支护技术要求越来越高。煤矿巷道中U型钢拱形可缩性支架的结构相对较简单, 一般是由顶梁、柱腿、连接件、架间拉杆、背衬材料等五个部分组成, 拱形的支护技术能够承载的压力比一般的矿工钢大, U型钢的可缩性能比较好, 具有应用大断面等优点。深层煤矿矿井巷道具有较大的压力, 一般的支护难以承受, 同时在特殊的地质构造和水文环境下, 对煤矿巷道的支护技术都提出了更高的要求, U型钢拱形可缩性支架能够在较大断面的煤矿巷道中应用, 同时具有较好的伸缩性, 能够很好地承受较大的压力。

2.2 煤矿巷道中U型钢拱形可缩性支架应用的不足。

U型钢拱形可缩性支架在煤矿巷道中使用的技术难度相对较大, 在建设过程中投资比较高, 巷道支架在运输、架设和回收等过程中都不是很容易的。当前在煤矿巷道支护中使用的U型钢支架支护承受的压力寿命和使用寿命相对较短。U型钢支护在煤矿巷道中的使用在一些技术上还存在一些难以克服的难题, 比如说U型钢支护在煤矿巷道中使用时主要是先利用矿用的工字钢对已经开口的煤矿巷道的顶梁进行联锁加固, 在此基础上再通过用U型钢棚双向开口的设计方法对巷道的十字口支护进行处理, 这种设计很容易引起顶部顶板因施工固定的不结实而发生顶煤冒落等方面的问题, 从而导致U型支架变形, 当U型钢拱形可缩性支架出现变形时进行相应的设备维护也是比较困难的。

2.3 煤矿巷道中U型钢支护技术的具体实践应用。

煤矿矿井巷道中U型钢拱形可缩性支架一般是由顶梁、柱腿、连接件、架间拉杆、背衬材料等五个部分组成的, 按照支架的节数可以分为三节、四节、五节。在具体的煤矿矿井巷道应用中, 从理论上来说, 当煤矿矿井巷道的断面不是很大时, 侧面的压力也比较小时, 一般采用的是三节;随着煤矿矿井巷道断面的增大和侧面压力的增加, U型钢拱形可缩性支架的节数是随之增加的, 是呈正相关的关系。U型钢支护技术按照柱腿的曲直情况可以分为直腿式和曲腿式两种。根据在煤矿矿井巷道中U型钢支护技术的施工设计, 在煤矿矿井巷道施工进行到巷道开口处时, 需要迅速地进行U型钢支护的转换, 要用特殊的, U型钢支架支护, 等到这种特殊的U型钢支架施工完成后, 应该在开口的中心位置及对帮分别联锁2道和1道抬棚梁, 在此基础上再通过打锚索用托板加固法来对特殊U型钢支架的分差点进行加固。

参考文献

[1]程章允, 王维德.U型钢支护技术在应力集中区巷道维修中的应用[J].水力采煤与管道运输, 2007 (02) .

[2]董明陶, 张宏军, 孙志伟, 赵登科, 王振江.锚网喷U型钢支护技术在应力集中区巷道维修中的应用[J].水力采煤与管道运输, 2006 (01) .

U型钢组合梁第6篇

米村矿260071工作面掘进范围内煤层为二1煤, 黑色, 粉末状, 光亮型、半金属光泽;据附近已揭露地质资料, 预计掘进范围内煤层最小厚度为0.8 m, 最大厚度为10.1 m, 平均厚度为4.8 m;煤层厚度变化较大, 无夹矸。基本顶为中粒砂岩, 平均厚2.23 m;直接底和直接顶为砂质泥岩, 平均厚分别为9.2, 8.6 m;伪顶为灰质泥岩, 平均厚0.7 m;基本底为L8灰岩, 平均厚2.0 m。其直接顶板物理性质为:真密度2.66 g/cm3, 视密度2.56 g/cm3, 孔隙率1.02%, 含水率为4.7%;其力学性质见表1。

2外部环境

米村矿260071工作面北部和南部分别为正在回采的260051工作面和26071工作面, 运输巷、回风巷与采空区净煤柱仅2 m, 受回采动压影响, 顶压及侧压均会比较大, 预计掘进中巷道收缩将会比较剧烈。

3支护形式的确定

根据地质生产条件以及外部环境, 影响260071工作面正常掘进的地质因素主要包括几个方面:①受回采动压影响比较明显, 巷道收缩剧烈;②据煤底板等高线形态、钻孔资料及附近已得地质资料总体分析, 260071工作面地质构造条件相对较复杂, 断裂、褶皱构造发育, 且局部煤底板起伏变化明显, 对正常掘进造成影响;③260071工作面掘进范围内存在2条正断层, 位置分别为辅助巷开口向里9 m处以及运输巷第1变向点向里218 m处, 将会对切巷正常掘进造成影响。综上分析, 根据以往在此类巷道中的掘进经验, 采用加大帮扎角度的新U型钢可缩性支架支护。

4U型钢支护参数确定

U型钢可缩性支架支护是一种广泛应用于矿山巷道的支护方式, 其具有较高的初撑力, 支护强度大, 主要有直墙拱、内曲腿和外曲腿3种结构。U型钢可缩性支架的最大优点是, 当围岩作用于支架上的压力达到一定值时, 支架便产生屈服缩动, 缩动的结果使围岩作用于支架上的压力下降, 从而避免了围岩的压力大于支架的承载力而导致支架的破坏, 所以U型钢可缩性支架越来越多地被应用在煤矿的主要巷道和软岩地段。

(1) 确定支架初始断面尺寸。

一般根据巷道用途 (通风、运输、行人、设备布置等) 先设定一个基本矩形断面, 再加上预留支架可缩面积得出支架初始矩形断面。也可以直接运用设备大小、行人安全间隙以及巷道围岩允许变形的测定, 来确定支架初始断面尺寸。

(2) 确定搭接长度C。

搭接长度C的确定方法有2种:①按支架初始净断面积S净选取 (表2) 。②按支架跨度来确定。搭接长度主要是为保持支架稳定性而设计的, 而影响其稳定性的参数是支架跨度及构件的长短。因此, 可用支架初始净宽B为参变量来选定搭接长度C (表3) 。

(3) 确定拱顶圆心角α1。

拱顶圆心角是影响支架承载能力和保证支架可缩性能的重要参数之一。拱顶圆心角的选定应根据巷道围岩的特性来确定, 若巷道顶板压力P1与侧帮压力P2的比值较大, 拱顶圆心角选大些;反之, 则选小些。拱顶圆心角的取值范围应在90～140°之间。

(4) 确定顶拱曲率半径R1及侧拱曲率半径R2。

为使支架具有较好的承载能力和良好的可缩性能, R1应满足:N=R2/R1=1.0～1.4。其中, 当顶板压力P1与侧帮压力P2相等时, 取N=1.0, 支架承载能力最好, 即在承受均压时的半圆拱。

通过现场实际操作, 确定参数为:弧形顶梁曲率半径R1=2 000 mm, 弧长L梁=3 945 mm;两柱腿上端曲率半径R2=2 500 mm, 柱腿直线部分为1 133 mm, 弧形部分为1 699 mm;顶梁与柱腿的搭接长度C=400 mm;拱顶圆心角α1=110°。确定参数后的U型钢支护如图1所示。

5结语

(1) 合理的支护形式及其参数的设计, 结合过硬的工艺实施技术和强有力的安全管理制度, 能有效地减少巷道冒顶、片帮事故的发生。

(2) 科学选择金属可缩性支架的参数, 可以充分发挥支架的承载能力, 减少维修费用, 增加支架的使用次数。

(3) 合理设计U型钢可缩性支架的结构, 合理使用和维护支架, 对矿井安全生产和提高经济效益具有重要意义。

参考文献

[1]汪成兵, 勾攀峰, 韦四江.U型钢可缩性支架支护设计及应用研究[J].有色金属 (矿山部分) , 2006 (5) :30-34.

[2]徐树.井巷掘进[M].北京:煤炭工业出版社, 1992.

浅谈大断面U型钢支护柱腿固定方法第7篇

U型钢支护是煤矿巷道支护中广泛采用的一种方式,适用于围岩变形较大的巷道。由于巷道施工过程中会造成巷道规格较大,所以支设U型钢时需采用较大规格断面。支设大断面U型钢时,U型钢存在容易失稳、柱腿变形严重等一些列问题,会导致巷道需要多次整修,破坏已形成应力的平衡状态,并造成一定的经济损失。要想防止U型钢柱腿发生变形,则必须要进行加固。

具体做法是:在已施工巷道基础上架设U36型钢,采用U型钢卡子与锚杆固定柱腿。

2 巷道概况

主井底车场绕道位于井田西北部,巷道沿煤层顶板施工,矩形断面,大断面巷道规格为:宽4.5 m,高4.1 m;小断面巷道规格为:宽4.3 m,高4.3 m,锚网喷支护。巷道开口段施工过程中架设U36型钢,柱腿未加固。巷道施工过程中揭露落差为4 m的正断层,原岩应力遭到严重破坏。

就巷道顶底板及两帮岩性来看,直接顶:石灰岩,厚度3.5 m,灰色;老顶:石灰岩,厚度6.2 m,深灰色;直接底:泥岩,厚度3.5 m,灰黑色;两帮岩性:上部为煤,下部为泥岩。

主井底车场绕道施工结束后,1～2个月之内,巷道变形严重,巷道两帮喷层面开裂,两帮向巷道内侧凸出。在断层附近,巷道变形更为严重。

3 巷道支护方案

巷道支护分为原巷道架设U36型钢加固和U型钢柱腿加固两部分。

3.1 原巷道架设U36型钢加固

在已成型锚网喷支护巷道基础上采用架设U型钢支护加固巷道,大断面U型钢规格为宽4.5 m,高3.8 m,小断面U型钢规格为宽3.6 m,高4.0 m。U型钢采用直腿半圆拱形,两柱腿向巷道内侧倾斜3°,增加了U型钢柱腿的稳定性。U型钢搭接长度为450 mm,U型钢基础300 mm,间距700 mm。采用抗阻燃塑料网配木板梁裱褙U钢,背木间距0.4 m(中-中),U钢两拱间及柱根处加设撑木。U钢与围岩之间的空隙采用木板粱裱褙严实,接顶靠帮,严禁空顶。巷道喷射混凝土,混凝土层面与U型钢表面齐平。详见图1、图2.

3.2 U型钢柱腿加固

U型钢柱腿较长,小断面U型钢柱腿达2.6 m,这会降低U型钢的稳定性,使U型钢易弯曲。通过U型钢柱腿,采用U型钢卡子与锚杆联合支护的方法来加同柱腿,可以增强U型支架的稳定性。

大断面:第一道卡子距硬化面300 mm,第二道卡子距地面1 300 mm,间距700 mm。详见图1、图3.

小断面:第一道卡子距硬化面300 mm,第二道卡子距地面1 800 mm,间距700 mm。详见图2、图3.

4 矿压规律

4.1 柱腿变形情况

通过对巷道开口段架设未固定柱腿的U型钢进行观测,发现U型钢在形成1～2月内变形严重,变形剧烈期间,柱腿变形速度最大为4 mm/d。加固后,柱腿变形基本趋于稳定,变形量较小,最大时期柱腿变形速度为1.6 mm/d,经过长时间的监测,柱腿变形量逐步减少。

4.2 数据对比

数据对比见图4.

5 实施效果

5.1 支护稳定性

经过数据对比分析,对架设U型钢柱腿采用U型钢卡子配锚杆加强支护后,变形量明显减小,变形也在U型钢变形要求范围内。通过长时间对U型钢观测、总结得出,U型钢卡子与锚杆加固对阻止U型钢变形起到很大的作用,U型钢柱腿发生较小变化。这说明该设计很合理。