巷道金属支架关键加固位置的确定.pdf

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第!" 卷第# 期矿业工程研究()*+!" ,)+#
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巷道金属支架关键加固位置的确定
张宏学% !王运臣! !胡六欣#
!%+安徽理工大学理学院"安徽淮南!#!$$%* !+中煤三建二十九工程处"安徽宿州!#1$$$* #+瑞平煤电有限公司"河南平顶山 15"$$$#
摘&要!为了提高巷道金属支架的承载能力!以淮北矿业集团涡北煤矿为研究对象!对其 9!$# 机巷煤层顶底板进行现场取样
和力学参数的实验室测定!建立巷道金属支架力学模型!采用材料力学的莫尔定理求解金属支架的约束反力!从而得到内力方程!
根据内力方程判断金属支架的危险截面!确定关键加固位置+巷道金属支架的关键加固位置与巷道的断面尺寸和侧压系数有关!并
推导出巷道金属支架关键加固位置的解析解+工程实践表明!对关键加固位置采用锚杆和槽钢联合支护!保证了巷道的稳定性!并
取得了良好的效果!对巷道金属支架支护具有一定的指导意义和推广价值+
关键词!巷道支护#金属支架#超静定结构#莫尔定理#关键加固位置
中图分类号!34#8#&&&文献标识码!6&&&文章编号!%5"1 789"5"!$%!#$# 7$$%9 7$8
&&随着煤炭工业的发展"煤炭开采深度不断加大"巷型棚进行力学分析提供岩石力学参数依据"在 9!$# 机
道支护条件越来越复杂"对巷道的支护效果提出了更巷迎头随机选取破碎煤体"该煤体非常松散"所取试样
高的要求"因此"金属支架!特别是^型棚# 作为一种保持原有含水率+
有效的支护方式"受到越来越广泛地应用+金属支架与.+0/试验设备加工与测试系统
其它巷道支护方式相比"支护强度大"金属支如果形状%+!+%&试验加载设备制作
选择合适"其整体具有较高的承载能力"当围岩压力较本次试验加载设备采用壁厚为%%+8::" 内径为
大时"可与其它支护方式联合应用$%% +但是在一些支%#5+#::"高!$! ::的低碳钢制作成的圆筒" 上下
护困难的巷道中"金属支架的支护强度还是不能满足垫片高度分别为#"+8" 1%+9::" 直径为%#5 ::"
矿井安全生产的需要+笔者走访两淮地区煤矿"现场观如图%+
测发现"在千米深井巷道中"^型棚棚腿出现' 跪腿(
现象"棚顶出现严重'((形状"例如淮南矿业集团朱集
煤矿 79'% :东翼胶带机大巷*在软岩巷道中"^型棚
棚腿出现'跪腿(现象$!% "两淮地区煤矿中普遍存在这
种现象+因此"采用材料力学的莫尔定理$#% 求解金属
支架的约束反力"从而得到内力方程"根据内力方程判
断金属支架的危险截面"确定其关键加固位置"对关键
加固位置采用锚杆和槽钢联合支护"可减小金属支架
的跨度"从而提高其承载能力+
%&侧压系数测试
.+./试件取样图%&试验用金属圆筒和垫片
根据问题研究的需要"为涡北煤矿 9!$# 机巷^ HAI+!=.0?*GJ*AB<.;?B< I?);
! 收稿日期!!$%! 7$5 7!!
基金项目!安徽理工大学青年教师科学研究基金资助!%!!""#
通信作者!张宏学!