巷道U型鋼支架的工作特性

煤礦巷道支護經歷了木支護、砌碹支護、型鋼支護到錨桿支護的漫長過程。多年來國內外的實踐經驗表明，錨桿支護是經濟、有效的支護技術，與棚式支架支護相比，錨桿支護顯著提高了巷道支護效果，降低了巷道支護成本，減輕了工人勞動強度。更重要的是錨桿支護大大簡化了采煤工作面端頭支護和超前支護工藝，保證了安全生產，為采煤工作面的快速推進和煤炭產量的大幅度提高創(chuàng)造了良好條件。用于小型豎井或淺井的支護和圓形豎井的臨時支護，有井圈背板支護和金屬掩護筒支護。
金屬掩護筒支護。采用型鋼和鋼絲網或鋼板制成筒形結構物，吊掛在掘進工作面上方，并隨下掘而下放的支護方法，適用于穩(wěn)定圍巖和采用平行作業(yè)方式的井筒支護，金屬掩護筒按構造分柔性掩護筒和剛性掩護筒兩種。柔性掩護筒采用型鋼制成比掘進直徑小200mm的多層圓形骨架，其間距為1m，用鋼絲繩相連，在骨架外圍敷設三層鍍鋅鋼絲網，構成一個柔性圓筒;剛性掩護筒由采用型鋼、鋼板制成的外、內兩層掩護筒和懸吊裝置組成。金屬掩護筒懸掛在吊盤的下層盤，隨吊盤下降而下降
1 巷道U型鋼支架的工作特性：
從總的規(guī)律看，巷道上覆巖體的重量由巷道U型鋼支架承擔的僅占1％～2％，其余的完全由巷道周圍巖體承受。研究表明，巷道U型鋼支架的工作特征與一般地面工程結構有著根本性區(qū)別，U型鋼支架受載的大小不僅取決于本身的力學特性（承載能力、剛度和結構特征），而且與其支護對象—圍巖本身的力學性質和結構有密切關系，也就是“U型鋼支架-圍巖”相互作用關系。

2 “U型鋼支架-圍巖”相互作用的基本狀態(tài)：
①當巷道頂板巖石與上覆巖層離層或脫落時，支架僅受到離層或脫落巖石自重壓力作用，支架處于給定載荷狀態(tài)。
②當巷道頂板巖石與上覆巖層沒有離層或脫落時，支架的受載和壓縮變形將取決于上覆巖層的運動狀態(tài)。這種情況下僅靠支架本身的支撐力無法阻止上覆巖層的運動，只有當上覆巖層下沉過程中受到采空區(qū)已冒落矸石或充填物阻擋時，支架的收縮變形才能停止，這時支架處于給定變形狀態(tài)。

3 “U型鋼支架-圍巖”相互作用原理：
現有的各種巷道U型鋼支架，在“支架-圍巖”力學平衡系統(tǒng)中，只能承擔極其有限的一小部分載荷，支架在圍巖內部應力平衡關系中所起的作用是微小的，更不能企圖依靠支架去改變上覆巖層的運動狀態(tài)。然而支架的這個微小的支撐力又是極其重要和必不可少的，支架的工作阻力，尤其是初撐力在一定程度上能相當有效地抑制直接頂板離層，控制圍巖塑性區(qū)的再發(fā)展和圍巖的持續(xù)變形，保持圍巖的穩(wěn)定。因此，巷道支架系統(tǒng)必須具有適當的強度和一定的可縮性，才能有效地控制和適應圍巖的變形。