唐芙蓉,刘 娜,郑西贵

(1．中国矿业大学理学院,江苏徐州 221116;2．中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116)

直墙半圆拱U型钢封闭支架控底力学模型及应用

唐芙蓉1,刘 娜2,郑西贵2

(1．中国矿业大学理学院,江苏徐州 221116;2．中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116)

针对深部巷道底臌治理难题,建立了直墙半圆拱整体支架的力学模型,运用极限载荷法推导了高应力条件下的支架承载能力和反拱临界失稳载荷,将反拱拱高与半径的比值定义为反拱控底影响因子ζ,研究了ζ在0～0．7范围内不同巷道宽度的反拱支架受力特征及稳定性。计算表明:对于净宽为5 m的巷道,反拱矢跨比宜取值在0．2～0．3,反拱控底影响因子和反拱半径的最佳取值分别为0．2和4 m,在淮南矿业集团丁集矿西11-2开拓巷道50 m试验段工程实践表明该支架对底臌具有良好的控制能力,2 a期的巷道底臌小于50 mm,且不需要卧底返修。

直墙半圆拱;U型钢封闭支架;反拱控底影响因子;深井巷道;底臌

目前我国东部矿区已经全面进入深部开采阶段,据不完全统计[1],全国已有 47对矿井埋深均超过1 000 m,对于这些深井巷道尤其是开拓巷道[2-3], 90%以上巷道断面形状为直墙半圆拱形,巷道宽度从4～6 m不等。淮南矿区中13对矿井开拓巷道年掘进量达200 km[4],巷道宽度多以5 m为主,这是目前深部大型矿井主流断面跨度,目前这类巷道通常所采用的支护方式为U型钢拱形可缩支架。U型钢拱形可缩金属支架于20世纪80年代引进中国并发展成9种架型,131种规格的支架,包括梯形、拱形和环形支架等[5-6]。……