U型鋼支架的破壞形式

近l0年來(lái)，U型鋼支架以其具有較高的初撐力，?增阻速度快，支護(hù)強(qiáng)度大 和具有一定的可縮性等優(yōu)點(diǎn)．而被廣泛應(yīng)用在鶴壁各礦的主要巷道和軟弱圍巖地段，在延長(zhǎng)巷道的服務(wù)年限中，起著愈來(lái)愈重要的作用。但同時(shí)又因?yàn)樗茉O(shè)技術(shù)要求高．重量大，架設(shè)困難．更主要是因?yàn)樵靸r(jià)太高而限制了它的進(jìn)一步發(fā)展利用。加上地下條件復(fù)雜，礦山壓力大等原因，使u型鋼支架受到不同程度的損壞．甚至失去作用。因而，合理有效的應(yīng)用和維護(hù)，對(duì)延長(zhǎng)u型鋼支架的使用壽命、減少巷道的翻修時(shí)間、翻修次數(shù)、大量節(jié)省巷道維修資金具有重要的意義。U型鋼支架遭受破壞的主要形式及原因在三水平軌道下山的翻修中，通過(guò)對(duì)各段u型鋼支架破壞情況的仔細(xì)觀測(cè)和分析，其破壞形式和原因主要有以下3種。

1 柱腿的L形破壞：柱腿部位遭受強(qiáng)大的壓力，在一側(cè)或兩側(cè)發(fā)生L形彎曲變形，甚至在彎曲處發(fā)生斷裂現(xiàn)象，俗稱“下跪腿”。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生使柱腿上部分隨之向巷道中間移動(dòng)，縮小了柱腿與頂粱接口到巷道中心的距離，使頂粱兩側(cè)在上部荷載的作用下，沿柱腿凹槽向下滑動(dòng)，從而造成巷道圍巖位移增大，斷面收縮。以這種形式破壞的u型鋼支架，主要發(fā)生在潮濕的砂質(zhì)泥巖處，該處或有水流通過(guò)，或在導(dǎo)水小斷層附近。?? ????

分析其破壞原因?yàn)椋涸撎帋r石為軟弱泥巖．具有吸水膨脹、降低甚至喪失承載能力的特性(曾傲試驗(yàn)，這種巖石在地面通風(fēng)和潮濕的地方，一個(gè)月左右就會(huì)因受侵蝕而松散成一堆，體積膨脹為原來(lái)的幾倍，承載力大大降低)。當(dāng)有水流通過(guò)時(shí)．巖石吸水膨脹．產(chǎn)生巨大的變形能，迫使柱腿向巷道中間阻力較小的或沒(méi)-N阻力的地方移動(dòng)。如果柱腿栽得較牢而上部又受到頂梁的牽制時(shí)，就會(huì)使柱腿被掩埋的以上部位發(fā)生變形，柱腿伸長(zhǎng)彎曲，直至變成L形狀，使支架受到損壞。??

2 頂梁一字形和v形破壞頂粱在上部均布荷載的作用下．沿柱腿上凹槽向下滑動(dòng)，至一定部位．因受到柱腿和卡子的限制而不能再滑。此時(shí)頂粱受上部圍巖壓力。使頂梁拱部發(fā)生位移。輕微者會(huì)使頂粱扁平，嚴(yán)重者則使之呈現(xiàn)出輕度的V形。而且這種變形還可能將壓力傳遞給柱腿。在頂粱與柱腿接口處形成壓力集中，使之開(kāi)裂破壞。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，這種形式的破壞主要發(fā)生在受上部采煤工作面影響較大的地段。上部工作面采動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生采動(dòng)地壓．其峰值為靜壓時(shí)的3～5倍．加之跳采形成的2個(gè)移動(dòng)著的應(yīng)力疊加區(qū)的影響．從而導(dǎo)致支架長(zhǎng)時(shí)間處在壓力增高區(qū)內(nèi)．荷載愈來(lái)愈大。U型鋼支架因頂粱承受巨大壓力而發(fā)生變形，拱部變成一字形，嚴(yán)重的使之變成平緩的v形。??

3?u型鋼支架的s形和磺粱的桃形破壞在整修巷道時(shí)，我們還發(fā)現(xiàn)，部分鋼支架發(fā)生整體變形，呈不規(guī)則的歪s形，或頂粱被向上方、支架的一側(cè)擠出，呈現(xiàn)各種桃形，且這種破壞形式隨機(jī)分布在巷道各處。我們分析認(rèn)為，這種形式破壞的直接原因是支架沒(méi)有受到均衡載荷或雖受到均衡載荷而支架兩腿之間存在力偶矩。間接原因是架設(shè)支架時(shí)沒(méi)有控制好架設(shè)質(zhì)量。架設(shè)u型鋼支架后，支架受力而產(chǎn)生變形。如果此時(shí)有空幫、空頂現(xiàn)象存在，支架變形就會(huì)向不受阻礙的空幫、空頂處發(fā)展，久而久之，就會(huì)把該處擠出，形成各種各樣的桃形。如果在架設(shè)鋼支架時(shí)，出現(xiàn)邁步現(xiàn)象，會(huì)使支架在兩側(cè)受壓形成力偶，造成支架整體發(fā)生扭曲，成不規(guī)則的S形。