型钢支架（共7篇）
型钢支架 篇1
1 使用U型支架的优点
1.1 抗压性强、一次成巷好
U型可缩性支架采用三根U型套袖搭接组合, 用铁卡紧固连接, 使支架结构严谨、支架所受压力分散不集中。原因是拱形弧与巷道应力自然拱形受力分布形状相似, 支架受力较为均匀, 比以往木梯棚和工字钢梯形平面支护的抗压能力强得多。
因为U型拱棚不易变形, 抗压耐用;不象木棚那样折梁断腿, 不象工字钢棚那样梁弯、崩亲口接卡而腿倒, 相对而言延长了支护时间, 减少了巷道恢复翻挑维修, 增长服务年限。
西安六区14011-I区准备溜道时, 先使用木梯形掘进到30米40架时, 后路有18架棚折梁或断腿, 几乎每个小班要换腿换梁备棚。浪费材料和人工影响掘进速度, 决定改用工字钢梯棚恢复替换木棚, 恢复到位时用之送道;同时风道开始插孔使用U型钢给棚, 10天后溜道梯形棚进道70米91架棚 (总计100米131架工字棚) , 可后路有43架棚变形严重, 32架棚产生变形;风道U型进道56米72架棚几乎没有变形, 仅用两个小班对后路进行拉底扩大断面就达到设计断面。当溜道用5天时间将变形支架处理完时, 风道掘进25米, 31架棚, 15天风道U型施工共计进米81米, 103架棚, 仅停工5个小班进行后路拉底扩大断面和更换折杆, 可见U型拱棚抗压能力强、一次成巷好, 相对延长了服务年限, 有利于质量标准化管理和安全生产。
1.2 安全系数大、抗灾能力强
工字钢和木梯棚支护梁腿靠的是咬合搭接, 三根支护材料之间固定不牢, 支架不是一体, 整体性差, 棚腿一旦被物件撞掉或被水拉悬空时, 引起支架倒塌、顶板浮货易冒落堵塞巷道, 造成后路关门, 威胁安全生产。另外木棚受压后易在亲口处劈断, 工字钢棚受压后易崩卡, 同样会有造成冒顶的危险存在。
而U型拱棚每侧用两道铁卡紧固连接, 使支架结构严谨, 梁腿紧密结合成为一体, 整体结合力强, 腿子不易被撞掉, 即使有水拉悬空, 拱棚凭自身拱形分散受压的性能, 支架不易大幅度下沉, 而倒掉造成冒顶。U型棚至2001年使用以来, 没有发生过折梁断腿现象, 仅有单道铁卡 (下卡较多) 崩断和梁腿缩膛现象, 不会导致支架一下彻底失效。比如14011-II区在用工字钢换替棚接近尾声时, 遇见响煤炮, 有三架木棚梁折断, 两架工字钢崩卡, 这5架均引起冒顶, 庆幸的是煤炮发生在交接班时间, 道口内没有人员作业, 否则后果不敢想象。再如14011-I区风道送到40米见旧巷进行充砂子填实处理时, 风道U型有3架棚腿悬空, 支架几乎没有变形;而被跑水冲过的溜道工字钢棚有一架倒落造成顶板淌货堵住巷道四分之三, 正赶上充填时, 场头无人作业。可见使用U型支护以后使支架抗灾能力增大了, 安全系数提高了, 消除了掘进后路关门的隐患。
1.3 安全畅通、行走方便
同样的中宽, 拱棚的采高比木梯棚和工字钢梯形棚都高, 相对断面积比它们都大, 对通风和行人都有好处。木棚支护折梁断腿时, 备棚、套棚或挑棚都容易缩小断面, 更有甚者缩腿缩梁人为缩小断面;恢复时帮顶易淌货造成浮货多, 影响环境不便通风和行人。而使用抗压可缩性U型钢支护压力大、采高不够时, 可采取拉底办法仍能恢复原有断面, 并且支架结构不易变动, 原有支护强度几乎不变。
施工时采高不够, 梁腿搭接长度将超过规定;中宽底宽不够时, 棚腿差角小, 梁腿搭接处长嘴不是铁卡上不上就是梁腿合不严, 这样组合的支架不达标是等外品必须重给。
自从使用U型拱棚以来消除了1.6米低矮巷道, 能大摇大摆地行走, 可见对保证安全通风、安全行人是大有好处的, 是值得推广使用的。
1.4 减少超高冒顶, 有易于消防火
井巷施工改变了煤岩体原始应力分布状态, 翻挑恢复将再次改变应力分布。如此改变越多, 支架周围煤岩体破坏程度就越是增大、自然冒落拱的高度、宽度跟着扩大, 这样的巷道帮顶越容易脱落超高, 给瓦斯积存和高温发火点的产生创造了有利条件, 相对而言为发生瓦斯和火灾事故埋下了重大隐患。
而使用U型钢支护翻挑恢复次数少, 加之顶板铺设金属网, 帮顶易冒落的可能性少了。只要一次成巷时控制好顶板、减少冒顶超高, 相对会减少瓦斯积存和着火冒烟。至2001年使用U型拱棚以来西安矿杜绝了瓦斯突出事故, 着火封区、封孔事故大幅度下降, 正向着“零”事故方向发展, 这都归功于使用U型钢拱棚支护。
1.5 支架变形小, 质量标准化易保持
由于U型棚抗压强度高, 支架保护性能好, 变形程度小, 掘进施工甚至回采时基本上保持原有状态, 加上施工时采用金属网护顶、帮顶杆“狗咬纹”交错均匀摆布刹杆和严格按“中心、腰线、棚腿、铁卡、劲木”等五条线标准操作, 给质量标准化保持经常化、持久化奠定了基础, 为实现安全稳定生产提供了质量保证。
2 使用U型注意事项
使用U型拱棚虽然有很多优点, 但也有应注意的几点:
1) 初期投资高。但从长远效益看, 它一次成巷效果好, 变形小, 维修量少, 相对会减少材料投入。提高掘进速度, 使用它是值得的。
2) 搭接处易缩膛。这正是可缩性支架的特点, 是由于梁腿钢铁接触产生塑性变形的缘故, 因此要注重搭接长度, 正负偏差控制在100毫米, 要保证梁腿搭接紧密合缝, 防止局部咬合不严, 减弱抗压强度。
3) 铁卡易崩断和松动。由于U型拱棚采高较高, 支架裸露多, 随着矿压显现变化, 两腿易向里“包饺子”, 轻者铁卡松动, 重者断卡, 这就要求每班施工前或放炮前后都要指派专人加固铁卡、崩断铁卡及时更换, 严重处采取扩帮松劲蹬腿方法恢复原状, 提高抗压强度。
4) 要注意选型与棚距调整。随着采场动压变化, 支架型号、支架结构和支架棚距也要因地制宜。压力大时可采用大型号U型钢, 软岩穿底严重可给圆形支护, 同时也可缩小棚距, 加密支护保证安全。
5) 要注意严格按标准化施工。给棚时柱窝要找到硬底或焊底脚, 给够迎山差角, 帮对应搭接处要保持水平刹杆摆布均匀, 上下山坡度大时增设铁拉条和劲木, 使支架构成一体, 增强支架整体抗压强度。
大悬臂盖梁型钢支架施工技术 篇2
1 工程概况
某桥梁项目全长6.014km,以停车区为分界分为1号桥及2号桥,桥梁全长5.4km,下部结构分为门形薄壁墩大悬臂盖梁结构及三柱式普通盖梁结构。全项目大悬臂盖梁108榀,其悬臂长为5.975和6.975m两种,宽1.7m。
2 工程特点
桥梁基础设计采用钻孔灌注桩,设2m高承台。1号桥门形薄壁墩墩柱平均高度13.6m,2号桥门形薄壁墩墩柱平均高度4.5m。大悬臂盖梁多位于鱼塘、软土区域,地基承载力不足,加之工作面受限,无法大面积搭设脚手架,出于对成本及安全文明施工考虑,针对大悬臂盖梁施工选择型钢支架施工。
3 型钢支架结构形式设计
大悬臂盖梁悬臂长度较长,结合结构本身特点及现场条件,盖梁采用悬臂式支架合理可行。通过比较分析,贝雷梁在相似结构中跨越能力最大,同时具有操作性强、装拆方便等利于施工的优点。在最大悬臂确定的前提下,重点考虑贝雷的组合形式(即确定贝雷的层数与排数),通过计算最终确定贝雷梁采用双层双拼组合形式,贝雷上部以40cm间距铺设120,贝雷之间设加强弦杆,工字钢上铺设三角托架以适应盖梁线形变化。为便于施工拆卸,设置钢砂箱直接作用于支撑柱上,支撑柱采用无缝钢管,通过与预埋在承台上的钢板焊接固定,钢支撑之间设平联保证其稳定性。其设计结构形式如图1所示。
大悬臂盖梁型钢支架施工工法适用桥梁下部构造采用大悬臂盖梁设计形式,特别对位于软土地基及悬臂长度超过2m的盖梁施工效果良好。
4 型钢支架法大悬臂盖梁施工工艺
型钢支架法大悬臂盖梁施工逐渐普及,因其经济高效也被大多数人认可,为服务于现场施工,其施工工艺如图2所示。
1)支架施工流程
安装首节钢管立柱→钢管立柱接长→纵横方向钢管柱平联、斜杆拼装→砂筒安装→贝雷梁拼装后整体吊装→I20a分配梁安装→悬臂部分托架安装→模板体系安装→盖梁施工→支架拆除。
2)支架预压
支架承载力试验采用砂袋预压法进行,按设计荷载1.2倍进行加载,以检验支撑系统的承载能力。预压时,分三级进行加载,即50%,100%和120%,荷载的堆放需模拟真实状态。每级加载后,做好测量观测并详细记录。在悬臂部分布置3排监测点,墩柱间根据间距布置1～2排监测点,每断面每排2个控制点。
3)盖梁底模板安装
盖梁底模和侧模均采用定型钢模,钢模板制作全部采用指定厂家加工。安装前,需对模板进行打磨并涂刷脱模剂,涂抹均匀,以利于脱模。底模安装需定位准确。
4)盖梁钢筋安装
底模经验收合格后,测量放线,将钢筋位置标在模板上,随后进行盖梁钢筋安装。盖梁骨架钢筋在钢筋加工场先加工成骨架片,经检查合格后,成组运至施工现场,在平台钢管架体上将骨架片和箍筋绑扎成型。钢筋绑扎成型后,用2台25t起重机整体吊装。
5)盖梁侧模安装
侧模采用定型钢模,由专业模板厂设计制作,安装完毕后,现场工程师应重点检查模板的外部尺寸、垂直度、接缝情况及螺栓的松紧情况等。模板自检合格后报监理工程师检查,现场验收合格后方可浇筑混凝土。
6)混凝土浇筑
混凝土采用分层分台阶浇筑,先浇筑墩柱顶部位,再由柱顶位置向两侧对称分层浇筑,分层厚度不宜超过30cm。
7)养护及拆除侧模
浇筑完成后迅速覆盖养护。侧模拆除前,顶面用浸水土工布覆盖养护,保持混凝土表面始终处于潮湿状态。混凝土强度达到5MPa后,拆除侧模,用塑料薄膜包裹,继续洒水养护,养护期不少于14d。
8)预应力施工流程
波纹管安装→钢绞线下料→锚垫板、螺旋筋安装→预应力钢绞线穿筋→张拉→压浆、封端。
9)拆除底模及支撑体系
盖梁钢束张拉并压浆完成后,即可拆除底模和支架。支架拆除按照“后搭先拆、先搭后拆”的原则,拆除次序如下:护栏→砂筒卸荷→托架→底模→工字钢→贝雷架→砂筒→钢立柱→按规格堆码。
5 结语
大悬臂盖梁悬臂长度较长,且受场地限制等影响,采用型钢支架法可减少投入,加快施工进度。与传统支架法相比提高了施工效率,主要体现在各工序施工不变的前提下,节约搭设脚手架和拆除时间;同时钢管支撑设在承台顶面,可保证支架体系稳定性,减少地基处理投入。
参考文献
[1]王国华.大悬臂盖梁钢支撑施工技术的应用[J].中国市政工程,2013(4):20-21,91.
[2]陆海军,李锋.长悬臂盖梁预留圆钢支撑、双层贝雷片主梁施工托架方案[J].现代交通技术,2010(S1):129-132.
型钢支架 篇3
郑煤集团公司所属矿井随着开采深度的逐渐增加, 巷道压力明显增大, 简单的锚杆支护已经不能满足要求, 柔性支护形式越来越普遍。随着矿压的增大, 柔性金属支架的型号也逐渐增大, 由原来的12#工字钢变为29#U型钢, 由29#U型钢演变为36#U型钢, 越来越笨重。多数生产矿井巷道施工仍采用手抬肩扛上梁的传统方法。这种方法用人多、工序多、工人劳动强度很大, 安全系数较低, 且容易发生顶板事故, 与煤矿倡导的“以人为本”的管理理念相悖。特别是遇到顶板压力大和巷道断面大时, 更加剧了上梁难度, 埋下了安全隐患, 所以需要一种新的上梁装置来解决这种手抬肩扛的上梁方法。基于以上考虑, 研制了矿用U型钢支架风动上梁器。
1 矿用U型钢支架风动上梁器简介
U型钢支架风动上梁器采用掘进工作面的压风作为动力来源, 具有结构简单、操作方便、稳定性高、安全性强等特点。
1.1 矿用U型钢支架风动上梁器的基本结构
U型钢支架风动上梁器的结构比较简单, 主要由悬臂摇杆、螺旋点杆、风动钻机和微型减速机4部分组成。减速机上连接有缠绕钢丝绳的滚筒, 二者连为一体, 并固定在长1 000 mm的槽钢上。上梁器示意图如图1所示。
1.1.1 螺旋点杆
螺旋点杆固定于迎头后方巷道顶底板之间, 为悬臂摇杆提升顶梁提供支点。螺旋点杆是由1根直径大一点的钢管内嵌1根直径小一点的钢管制成。每根钢管上间隔一定距离钻有1个小孔, 内嵌钢管可活动, 并且通过长条螺丝穿过不同的小孔调节点柱的长度。螺旋点杆内嵌钢管的上端安设有1节带手柄的螺旋丝杆, 丝杆用于对螺旋点杆的长度进行微调。丝杆上方焊接有1个U形槽, 用于卡住U型钢梁。螺旋点杆外侧钢管顶部以下焊接有1个连接耳, 用于连接悬臂摇杆;螺旋点杆下端站在角铁底板上, 防止与地面接触造成滑动。螺旋点杆构造如图2所示。
1.1.2 悬臂摇杆
悬臂摇杆示意图如图3所示。悬臂摇杆由1根直径大一点的钢管 (钢管1) 夹套1根直径小一点的钢管 (钢管2) 制成, 每根钢管上间隔一定距离钻有小孔, 钢管2可活动, 并且通过长条螺丝穿过不同的小孔调节摇杆的长度。钢管1的一端与螺旋点杆的连接耳相连, 另一端头在合适位置同样焊接有一个连接耳, 用于固定钢丝绳。钢管2外端焊接有U形槽, 用于固定U型钢梁。
1.1.3 风动钻机
矿用U型钢风动上梁器使用的风动钻机为掘进工作面普遍使用的ZQS-50/1.8S气动手持式钻机, 多用于交接班准备期间煤墙打注水钻孔。其额定转速为400 r/min, 额定转矩为50 N·m, 最大输出功率1.8 k W, 最小输出功率1.3 k W。掘进工作面的压风供给风钻, 为上梁器提供动力来源。
1.1.4 微型减速机
矿用U型钢支架风动上梁器使用的减速机型号为WPDS, 其转速比为30∶1, 功率为1.5 k W。其作为上梁器的传动装置与风动钻机相连, 用以降低钻机转速, 增大转矩, 将钻机的转动力转化为对梁的拉力。减速机的一端连接一个100 mm的小型滚筒, 其上缠绕钢丝绳。风钻转速经减速机降低后, 减速机带动滚筒转动, 使钢丝绳在滚筒上收缩缠绕带动悬臂摇杆提升。
1.2 矿用U型钢支架风动上梁器的工作原理
U型钢支架风动上梁器采用掘进工作面压风作为动力来源, 带动风钻转动, 风钻与减速机连接, 减速机将转速降低并带动连接在其上的滚筒转动, 使钢丝绳收缩。钢丝绳穿过于巷道顶部的导向轮与悬臂摇杆相连, 悬臂摇杆在钢丝绳的作用下, 以螺旋点杆上的连接耳为支点旋转上升, 将U型钢梁提起。
1.3 矿用U型钢支架风动上梁器的分析验证悬臂摇杆最高位置受力分析如图4所示。
U型钢支架风动上梁器中悬臂摇杆的运行轨迹为圆弧形, 但无论摇杆在何位置, 根据力矩平衡的原理则有:
式中:G1为摇臂重力, 按22 kg计算;L1为摇臂重力力臂, m;G2为U型钢梁重力, 29 kg/m×4;L2为U型钢梁重力力臂, m;F为钢丝绳牵引力, N;L3为钢丝绳牵引力力臂。
在计算钢丝绳提升过程中的受力情况时, 可选具有代表性的3处, 即:最低处受力, 水平处受力和最高处受力。显然, 最高处钢丝绳受力最大。
当悬臂摇杆处于最高位置时, U型梁与巷道顶板平行, 此时根据勾股定理可计算出L1=1.22 m, L2=2.45 m, L3=1.55 m, 将数据代入式 (1) 计算, 得F=2 007 N。
由以上结果可知, 最高处钢丝绳受力最大为2 007 N。风动钻机的额定转速为400 r/min, 减速器的传动比为30∶1。由此可算出钢丝绳提升速度V=0.07 m/s。根据功率计算公式
式中η为整个传动系统的传动效率, 取0.83。
代入式 (2) 得, 该上梁装置将U29型钢顶梁提升至最高位置所需功率P=0.17 k W。
风钻的最小输出功率为1.3 k W, 功率利用系数取0.8计算, 其值远大于0.17 k W, 故利用压风为风钻供风足以满足要求。
2 矿用U型钢支架风动上梁器的操作工艺及注意事项
2.1 矿用U型钢支架风动上梁器的操作工艺
首先将装有减速机和钢丝绳滚筒的槽钢卡固定在巷道迎头后方4 m (迎头退后7棚) 处的U型钢腿上, 然后将螺旋点杆调节好高度后固定于迎头后方3 m (迎头退后5棚) 处。此时检查滚筒上钢丝绳缠绕的松紧程度, 并将钢丝绳的一端穿过固定在迎头后方第3棚支架处的导向轮后, 绑在悬臂摇杆的连接耳上, 确认连接牢靠后, 人工将梁抬到悬臂摇杆的U形槽上, 另外一人将钻机与减速机连接。再开启风阀门供风, 使风钻运行并带动减速机运转, 将悬臂摇杆连同U型钢梁提起。当U型钢梁升起至预定位置后, (下转第188页) (上接第102页) 及时将位于迎头后方的π型钢前探梁向前推出, 以托住U型钢梁进行临时护顶, 确保U型钢梁在π型钢前探梁上稳固后, 松开风钻开关、关闭阀门。此时即可进行挖柱窝等下一步工序。
准备架第二棚时, 将悬臂摇杆的内嵌钢管往外抽出0.5 m, 即向外错一个孔的距离, 之后按照同样的工序进行上梁。
2.2 矿用U型钢支架风动上梁器操作注意事项
矿用U型钢支架风动上梁器操作过程应注意以下事项:螺旋点杆必须垂直于巷道, 不能存在夹角, 同时要与顶梁接触严密, 不能晃动;钢丝绳与悬臂摇杆连接处必须使用绳扣固定牢固;位于U形槽内的U型钢必须确保左右对称, 重心不能偏离;固定于巷道顶部的导向轮必须固定牢靠, 且要调至合适的角度, 确保能顺利提升U型钢梁;钢丝绳提梁期间螺旋点杆至迎头范围内严禁站人。
3 矿用U型钢支架风动上梁器应用效果及效益
3.1 矿用U型钢支架风动上梁器应用效果
矿用U型钢支架风动上梁器具有结构简单、操作方便、稳定性高、安全性强等特点, 已在郑州矿区某些骨干矿井掘进工作面和巷道维修工作面推广试应用。应用结果表明: (1) U型钢支架风动上梁器提高了掘进工作面的机械化水平, 降低了职工的劳动强度; (2) 采用人工上梁至少需要5人配合才能共同完成, 但使用该装置上梁后3人即可完成上梁操作, 且比传统的人工上梁节约15 min, 优化了人员配置, 提高了工效。
3.2 矿用U型钢支架风动上梁器取得效益
其效益体现在如下方面:
(1) 经济效益。据统计, 使用矿用U型钢支架风动上梁器后, 掘进工作面或巷道维修工作面进尺提高20~40 m/月, 取得了较好的经济效益。
型钢支架 篇4
目前, 对于矿山压力较大的煤矿井下工作面上、下顺槽超前替棚大多采用12#工字钢梯形对棚进行支护。首先工字钢棚支护在矿山压力的影响下梁腿搭接处容易发生错口;其次是在侧压较大的工作面, 12#工字钢腿很容易发生弯曲变形, 甚至断裂;第三, 若工作面采用倾斜布置, 上、下顺槽的12#工字钢超前替棚支护将会在矿山压力的影响下出现大量的前倾或后仰。以上三点在矿山压力较大的工作面和倾斜工作面都是较为多见的, 尤其是在三软煤层的工作面最为明显, 必须对其进行大量的维护工作。
当前煤炭行业正处于低谷, 大部分矿井处于亏损状态, 开源节流便显得很重要, 也是很多矿井一直在进行的工作, 修旧复用是矿井开源节流的一条很好的途径, 采用旧U型钢设计U型钢梯形支架不仅实现了修旧复用, 而且该支架还满足了矿山压力较大的井下工作面上、下顺槽超前替棚段的使用。
2 U型钢梯形支架的设计方案
棚腿采用旧直U型钢焊接, U型钢梯形支架棚腿焊接接口处采用长300mm U型钢短节配合两道卡缆加固;棚梁采用工字钢两端焊接U型钢短节而成, 棚梁两端先采用200mm长, 厚10mm, 宽140mm钢板焊接, 然后焊接200mm长U型钢短节作为梁爪。梁腿搭接处各采用一套U型钢卡缆加固, 棚腿焊接接口处各采用两道卡缆加固, 棚与棚之间梁腿搭接处的卡缆间各安设一块连板, U型钢梯形支架棚腿下部卡缆间各安设一块连板, 每个棚间共计安设6套卡缆和4块连板。
3 U型钢梯形支架解决的技术问题
12#工字钢对棚梁爪通常仅仅能抵抗巷帮对柱腿的侧压, 即使工字钢腿上端焊接爪槽, 但因焊接接触面积较小且受力时仅为单个爪受力容易开焊, 不能很好地预防梁腿搭接处的错口;而U型钢梯形支架梁两端是先焊接10mm厚度的钢板, 然后再焊接U型钢短节, 这样加大了焊接接触面积, 且受力时受力均匀不宜开焊, 梁腿搭接处还采用了一套U型钢卡缆进行固定, 能够很好地防止梁腿搭接处错口。
12#工字钢对棚之间采用撑木防倒, 实际应用中部分撑木会打设不牢固并随重力掉落, 且撑木不能将棚与棚之间连为一体, 本矿井曾加工过工字钢专用防倒装置并运用, 但强度不够高且将棚连接为一体的效果也不好;而U型钢梯形支架通过棚腿与棚腿之间的卡缆、连板能够将棚连为一体, 且能防止棚前倾、后仰。
通过实际应用知:采用12#工字钢棚作为超前替棚时, 棚腿弯曲变形量较大, 有些工字钢甚至会出现折断现象, 通常在工作面回采至替棚位置前, 需对工字钢棚蹬腿或抽修1次-2次, 抗巷帮侧压的能力较弱;采用U型钢梯形支架作为超前替棚时, 棚腿弯曲变形量明显变小, 回采前不再蹬腿、抽修, 只需对两帮松帮卸压, 大大降低了劳动强度和维护率。
4 U型钢梯形支架的实际应用
此支架间距通常为400mm (中-中) 为宜, 扎角通常为80° (可根据实际情况而定) , 柱窝为200mm, 迎山角根据现场具体坡度而定, 棚架好后, U型钢梯形支架棚腿焊接接口处各采用两道卡缆加固, 梁腿搭接处各采用一套U型钢卡缆进行加固, 每棚共需6套U型钢卡缆;棚与棚之间梁腿搭接处的卡缆间各安设一块连板, U型钢梯形支架棚腿下部卡缆间各安设一块连板, 每个棚间共计安设4块连板;棚与棚之间工字钢梁上中间打设一根撑木, 工字钢梁两端各打设一根撑木。
依“三软煤层”上、下顺槽超前替棚段支护经验来看, 巷道顶压非常大, 一般的支护根本达不到效果, 故需在顶梁下打设门式抬棚 (或其他抬棚) 加强顶板支护;U型钢梯形支架可在梁爪以内范围的任何位置打设门式抬棚 (或其他支护) , 一般在顶梁合适位置打设2—3列门式抬棚 (或其他抬棚) 来加强支护, 即抗顶压能力可以满足回采前的需求。
U型钢梯形支架腿部采用井下回收的旧U型钢进行焊接加工, 且焊接部分采用了U型钢短节进一步加固焊接, 另外在焊接加固的U型钢短节两端各采用一套卡缆更进一步加固, 这样腿部的强度完全可以达到抗侧压的目的。
5 经济效益对比
12#工字钢对棚和U型钢梯形支架在相同断面的情况下, 不考虑顶、帮背设及棚下抬棚打设情况, 若梁长均为4.0m, 腿长均为3.0m, 支护材料消耗对比如下:
备注:由于U型钢梯形支架中所用U型钢均为修旧复用, 故单价按照新U型钢的0.5进行计算。
由上表对比可知:同样是4.0m (梁) ×3.0m (腿) 的支架, U36型钢梯形支架比12#工字钢棚每米节省712.5元。
6 前景分析
U型钢梯形支架目前已在本矿井14180工作面、11150工作面、12090工作面使用过。
以上三个工作面均为回采工作面:14180工作面为悬移支架炮采工作面, 11150工作面为综采工作面, 12090工作面为综采工作面, 且11150综采工作面现已回采完毕。根据三个工作面U型钢梯形支架的实际应用情况分析:采用U型钢梯形支架替代原先的12#工字钢对棚具有应用效果好、成本低 (经济效益可观) 、劳动效率有所提高等优点。U型钢梯形支架在本矿井的使用得到公司领导的肯定, 并在井下进行了大力推广。
相信不久的将来在各“三软煤层”或巷道压力较大的工作面会得到更加广泛的应用。
7 总结
型钢支架 篇5
1 技术总结及其创新点
该项目围绕安阳80%采煤面使用∏型钢梁对棚支架, 以及我国量大面广的单体液压支护技术领域, 较为深入地阐明了∏型钢梁对棚支架与围岩相互作用的过程、以及该支架“支”与“护”的技术特征。已经在试点工作面, 试验矿井和同类条件的其他矿井推广应用。主要创新点如下:
(1) 该项目围绕当前安阳 (原安阳矿务局) 80%的采煤工作面, 面向我国量大面广的∏型钢梁对棚支架以及单体液压支护技术领域;更加深入地阐明了∏型钢梁对棚支架与围岩相互作用的过程、以及该支架“支”与“护”的技术特征和操作要领。对指导∏型钢梁对棚支架采煤面顶板管理和保障安全生产有重要意义。
(2) 组成产学研联合研究小组, 在多个∏型钢梁对棚支架采煤面建立矿压观测站;坚持较长时期的支架载荷、围岩变形量等相关参数的测试;记录了断层构造带、煤壁片帮、顶板冒顶、底板积水等回采条件的变化;积累了采煤面整层或分层开采时, 煤层顶底板、破碎软岩顶底板、坚硬岩层底板等地质异常现象的实测数据。工作基础扎实, 数据详实可靠, 刷新了采煤面∏型钢梁对棚支架工况试验研究的新纪录。
(3) 系统分析了的交替迈步的工艺特点、技术特点与架体结构, 研究了支架的分型方法并描述采煤面7种分型结构的特点;计算分析了支架在不同分型时的载荷分布和受力状态, 指出了分型结构中减少顶板离层量的重点梁和关键柱。分型研究和试验方法填补了我国采煤面∏型钢梁对棚支架工况研究的空白, 为同类矿井提供了可以借鉴的实用技术和科学方法。
(4) 在采煤面试验了分型支护、机头特殊支护、复杂构顶支护、异常地质环境支护的支架工况与矿压显现特征;并总结了不同围岩条件下, 支护效果以及处理好“支、护”技术经验。是提高∏型钢梁对棚支架采煤面质量标准化的水平、完善单体液支护技术评价体系的新途径。具有良好的推广应用前景。
(5) 该项目在集团公司的其他矿井推荐使用, 能够指导工人科学处理支架的支与护关系, 说服工人合理改变传统操作习惯, 强调安全检查和质检验收程序的重点, 提高采煤面劳动生产率, 保障采煤面顶板安全状况。得到了煤矿用户的好评, 3个工作面比原计划产煤量增产20余万吨。取得了较好的技术推广效果和经济社会效益。
2 经济效益计算
2.1 直接经济效益计算
该项目在工业性试验中和成果应用后, 通过对∏型钢梁对棚支架分型结构的体会和认识, 抓住重点梁和关键柱的应用;尤其是机头大棚支护技术的应用, 以及科学处理支与护的关系等。矿井质量标准化检查和验收达标率提高, 工作面支护质量和安全环境改善, 减少了维修、返修、停产时间和罚款次数, 促进全矿井煤炭产量提高。在应用该项目成果的试点矿井, 近两年时间内与上年同期相比增产 (采出) 原煤、新增产值和新增利税, 合计如下:
新增原煤产量:22.4万吨;新增产值:12 320万元;新增利税:7 392万元。
2.2 间接经济效益估算
该成果的试点工作面回采工作已经先后结束, 在矿井新的工作面推广应用该成果。在安阳其他矿井正在研究推广该项目的研究成果。如果全国∏型钢梁对棚支架采煤面有100个工作面应用推广, 每个工作面增产1%, 将增产一个工作面的产量。因此, 推广应用该成果的潜在经济效益也比较显著。
3 社会效益评述
应用该项目成果后, 可以增强矿工和管理人员对∏型钢梁对棚支架分型结构的体会和认识, 在生产实践中抓住重点梁和关键柱的作用;尤其是机头大棚支护技术的应用, 以及科学处理支与护的关系等。能够提高工作面∏钢对棚支架的支护刚度和稳定性, 减少顶板离层量, 增强全工作面支架的支护强度。提高支架矿井质量标准化检查和验收达标率, 工作面支护质量和安全环境改善, 减少了维修、返修、停产时间和罚款次数, 促进全矿井煤炭产量提高。
对采矿工程技术基础的贡献、对安全生产的保障作用、对矿工劳动环境的改善是该成果的主要社会效益。分型研究和试验方法填补了我国采煤面∏型钢梁对棚支架工况研究的空白, 为同类矿井提供了可以借鉴的实用技术和科学方法。对指导我国∏型钢梁对棚支架采煤面顶板管理和保障安全生产有重要意义。
4 结语
该项目面向我国量大面广的∏型钢梁对棚支架以及单体液压支护技术领域;深入、系统地阐明了∏型钢梁对棚支架与围岩相互作用的过程、以及该支架“支”与“护”的技术特征和操作要领。对指导∏型钢梁对棚支架采煤面顶板管理和保障安全生产有重要意义。
摘要：本节对课题的研究给以总结和评价, 包括对创新点的技术评价, 经济效益的计算, 社会效益和安全效益的总结, 技术改进和推广应用的前景展望等。Ⅱ型钢梁对棚支架”采煤面数量要占全国采煤面数量的30%以上。该项目围绕安阳80%采煤面使用∏型钢梁对棚支架, 以及我国量大面广的单体液压支护技术领域, 较为深入地阐明了Ⅱ型钢梁对棚支架与围岩相互作用的过程、以及该支架“支”与“护”的技术特征。在全国范围内, 应用“Ⅱ型钢梁对棚支架”的采煤面数量、新技术推广空间非常大。
关键词：Ⅱ型钢梁,对棚支架,技术评价
参考文献
[1]胡殿明, 林泊泉.煤层瓦斯赋存规律及防治技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2006.
[2]乔波.现代煤矿掘进新技术与现场作业技术规程使用手册[M].北京:中国文化音像出版社.
型钢支架 篇6
焦家金矿14中段焦家贯通巷工程设计掘进断面3.6m×3.4m,支护方式为喷混凝土5cm,新主竖井与盲竖井剩余140m焦家贯通巷,岩石破碎,裂隙发育,涌水达400m3/h。在先期施工过程中,含水破碎带围岩受到爆破震动影响,稳固性极差,不及时支护就出现片帮冒顶,甚至涌水事故,给施工带来很大困难。
2超前支护措施
含水破碎带给巷道施工带来安全隐患,按正常掘进施工方式无法进行,经研究,决定采取管棚联合U型钢支架超前支护措施。巷道打眼过程中探到岩石破碎且有涌水,立即停止作业,先在掌子面安装一架U型钢支架,钢支架与围岩之间用φ30圆钢固定牢靠,然后在U型钢支架上部打眼,安装钢管。打眼采用YT-28气腿式凿岩机,钻头直径50mm,钢管直径30mm,钢管长度3m。钢管间距不大于20cm,外漏长度不大于1m,保证深入岩石内深度大于2m。钢管安装完毕后,用Φ14钢筋将钢管与U型钢支架焊接牢固,形成管棚。采取短掘短支,每一炮钻眼深度不大于1m,确保放炮后剩余1m管棚仍然深入围岩中,与U型钢支架一起支撑破碎围岩。放炮后,处理完浮石后出渣,出渣结束后,立即进行钢支架支护,钢支架与上一架钢支架采取[14槽钢焊接牢靠,并用φ30圆钢固定在顶帮围岩中,顶板与两帮空隙用水泥条填实。此项工作完成后,再进行管棚施工,以此类推,直至施工完含水破碎带巷道。
2.1 U型钢支架施工工艺流程
(1)放中、腰线→挖柱窝→立棚腿→上棚梁→加固→背板。
(2)设计棚距为1m,根据中线及设计棚距找出柱窝位置,再按中腰线把柱窝深度挖够,柱底部要预埋槽钢或钢板。
(3)在柱腿上画出腰线所在位置,把立柱放在柱窝内,使柱上腰线和帮上腰线一致。
(4)用拉条固定立柱以免倾斜。
(5)检查支架的垂直度和扭斜度,超过质量标准规定的允许误差范围时要调整,根据顶梁中间放下的垂线和两个柱脚之间连线的水平间距,就能确定支架是否垂直,根据巷道中线和两立柱之间连线是否垂直,校正支架是否扭斜,并进行调整。
(6)背帮、背顶:上背板时要上一块,填一块(把背板和岩帮之间空隙用槽钢或水泥条填满),并且要目测检查所上背板是否平整,背帮时应两侧对称进行。
(7)棚子与棚子之间应用金属拉杆通过螺栓夹板或槽钢等互相紧紧拉住或打入撑柱撑紧,加强支架强度。
2.2钢棚施工工艺流程
(1)在工作面周边轮廓线腰线以上按间距100mm打一排长3m、直径φ40的超前管棚钢管,打入的方向和角度与巷道周边前掘方向、坡度显上抬外展方式,管棚外抬角度为10°,钢管外露0.5m,搭接在U型钢支架上,焊接或用铁丝绑定;剩余的管棚生在岩石内,起到护顶的作用,形成超前支护。
(2)采用一掘一架一喷混凝土的施工工艺,钻眼爆破时严格控制装药量,欠挖处使用风镐处理,喷混凝土采用锚喷网支护。
(3)严格执行“敲帮问顶”制度,每次作业前和施工过程中,要使用长短撬棍敲帮问顶,撬净浮石。
(4)每循环作业后,要仔细对U型钢支架及管棚进行安全确认,发现不稳固后,要进行加固处理。
管棚及U型钢支架结构如图1所示。
3结语
通过管棚联合U型钢支架超前支护在焦家金矿14中段焦家贯通巷含水破碎带的成功应用,14中段焦家贯通巷于2014年1月19日顺利贯通,比计划工期提起11d贯通,有效解决了深部开拓通风及作业环境温度高的问题,创造了井塔建设期间井上、井下平行作业的有利条件,为焦家金矿新主竖井8 000t/d提升能力的形成提供了保证。存在有含水破碎带施工巷道的各矿山可借鉴应用。
摘要：在含水破碎带施工中,围岩受到爆破震动影响,其稳固性差,容易出现片帮冒顶,甚至涌水事故,给施工带来很大困难。在爆破之前,必须采取超前支护措施,防止围岩冒落,避免出现安全质量事故。
关键词：管棚,超前支护,施工工艺
参考文献
型钢支架 篇7
巷道支护的稳定性取决于支护方式, 良好的支护方式能够保证巷道的围岩稳定, 有利于矿井的安全生产, 其中尤以高应力集中区域的支护问题最为突出。
耿村煤矿12220工作面上下巷属于高应力集中区域, 在此区域中巷道支护问题最为重要, 为保证井下安全生产, 防止此区域发生事故, 需要对其支护技术进行革新。
2 设计方案
在12220工作面上下巷高应力集中区域采用U型钢可缩性梯形防冲支架新式特殊支护。
3 主要内容及创新点
在 (2-3) 12220回采工作面回采过程中上下巷动压较大, 替棚后巷道采用U型钢可缩性梯形防冲支架, 该处的巷道变形得到了一定程度的控制, 对冲击地压防治起到了明显效果, 降低了巷道的变形速度, 有效的保证了工作面的正常回采。
U型钢可缩性梯形防冲支架具有较高的初撑力, 支护强度大。它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压力支架的破坏。
U型钢可缩性梯形防冲支架支护结构对巷道顶板和底板应力分布影响轻微, 通过现场试验可以看出, 采用该种支护后, 可以有效地控制围岩变形, 减少了对巷道破碎带的扩修维护, 大大提高了棚梁抗侧压能力和整体支护强度, 减少了重复扩修巷道的工程量和职工劳动强度。
U型钢可缩性梯形防冲支架是一种被动支护, 虽然初期投资较高, 但其具有良好的力学性能, 抗拉强度、抗压强度较高, 同时具有良好的韧性性能, 初撑力较高, 支护强度大, 可多次使用, 被广泛地应用于矿山巷道, 特别是在深部复杂巷道以及松软煤层巷道中, U型钢支架是一种有效、合理的支护形式。U型钢可缩性梯形防冲支架最佳的受力状态是壁后充填密实后使其均匀受压, 当作用于U型钢可缩性梯形防冲支架上的围岩压力值达到一定值时, 支架就会产生压缩, 使围岩作用于U型钢可缩性梯形防冲支架上的压力下降, 从而避免围岩压力大于U型钢可缩性梯形防冲支架的承载力而使支架破坏。根据现场具体情况, 灵活地选择U型钢可缩性梯形防冲支架的型号、结构形式和棚距, 正确指导巷道U型可缩性梯形防冲钢支架的施工, 确保其有效、可靠地工作, 对于减少巷道后期返修量, 保证安全生产, 延长服务年限, 获得较好的技术经济效益, 充分发挥支架的支护性能有着重要的意义。
(2-3) 12220工作面原采用的扩修巷道方式为36u型钢封闭式焊接做梁, 36u型钢为腿进行替棚, 由于巷道压力大, 棚腿不抗压, 棚腿及上下帮变形严重, 需重复进行扩帮换腿作业;经矿领导及技术骨干分析研究后, 现改良后的替棚方式为36u型钢封闭式焊接做梁, 废旧36u型钢为腿 (采用两截U型钢配合U型卡制成) , 该方式可以在一定程度上使压力得以缓解, 起到较好的防冲作用, 同时不需要重复进行扩帮换腿作业。现替棚方式每百米需投入80.91万元, 扣除新投入60.69万元, 可节约材料费20.22万元。在进行扩帮作业时, 每次扩帮百米需要23万元, 由于新扩修方式不需要进行重复扩帮作业, 即节约材料费23万元。
截止到目前为止, 12220工作面上下巷共采用新扩修方式312米, 共节约材料费134.85万元, 节约人工费28.19万元, 同时采用新扩修方式后, 工人的劳动强度得到了极大的降低, 巷道变形速度有所降低, 保证了工作面的正常回采。
4 应用效果分析
目前在 (2-3) 12220工作面上下巷采用U型钢可缩性梯形防冲支架, 减少了对巷道破碎带的扩修维护, 大大提高了棚梁抗侧压能力和整体支护强度, 对冲击地压防治起到了明显效果, 降低了巷道的变形速度, 减少了重复扩巷工程量及职工劳动强度, 截止到目前为止, 12220工作面上下巷共采用新扩修方式312米, 共节约材料费134.85万元, 节约人工费28.19万元。
5 推广应用情况