U型鋼支架破壞的形式和原因

近l0年來，U型鋼支架以其具有較高的初撐力，?增阻速度快，支護強度大 和具有一定的可縮性等優點．而被廣泛應用在鶴壁各礦的主要巷道和軟弱圍巖地段，在延長巷道的服務年限中，起著愈來愈重要的作用。但同時又因為它架設技術要求高．重量大，架設困難．更主要是因為造價太高而限制了它的進一步發展利用。加上地下條件復雜，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，合理有效的應用和維護，對延長u型鋼支架的使用壽命、減少巷道的翻修時間、翻修次數、大量節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，通過對各段u型鋼支架破壞情況的仔細觀測和分析，其破壞形式和原因主要有以下3種。??

1 柱腿的L形破壞：?? 柱腿部位遭受強大的壓力，在一側或兩側發生L形彎曲變形，甚至在彎曲處發生斷裂現象，俗稱“下跪腿”。這種現象的產生使柱腿上部分隨之向巷道中間移動，縮小了柱腿與頂粱接口到巷道中心的距離，使頂粱兩側在上部荷載的作用下，沿柱腿凹槽向下滑動，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，主要發生在潮濕的砂質泥巖處，該處或有水流通過，或在導水小斷層附近。?? ????

U型鋼支架被破壞的原因：該處巖石為軟弱泥巖．具有吸水膨脹、降低甚至喪失承載能力的特性(曾傲試驗，這種巖石在地面通風和潮濕的地方，一個月左右就會因受侵蝕而松散成一堆，體積膨脹為原來的幾倍，承載力大大降低)。當有水流通過時．巖石吸水膨脹．產生巨大的變形能，迫使柱腿向巷道中間阻力較小的或沒-N阻力的地方移動。如果柱腿栽得較牢而上部又受到頂梁的牽制時，就會使柱腿被掩埋的以上部位發生變形，柱腿伸長彎曲，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，至一定部位．因受到柱腿和卡子的限制而不能再滑。此時頂粱受上部圍巖壓力。使頂梁拱部發生位移。輕微者會使頂粱扁平，嚴重者則使之呈現出輕度的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，使之開裂破壞。通過分析發現，這種形式的破壞主要發生在受上部采煤工作面影響較大的地段。上部工作面采動時，產生采動地壓．其峰值為靜壓時的3～5倍．加之跳采形成的2個移動著的應力疊加區的影響．從而導致支架長時間處在壓力增高區內．荷載愈來愈大。U型鋼支架因頂粱承受巨大壓力而發生變形，拱部變成一字形，嚴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，我們還發現，部分鋼支架發生整體變形，呈不規則的歪s形，或頂粱被向上方、支架的一側擠出，呈現各種桃形，且這種破壞形式隨機分布在巷道各處。我們分析認為，這種形式破壞的直接原因是支架沒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。間接原因是架設支架時沒有控制好架設質量。架設u型鋼支架后，支架受力而產生變形。如果此時有空幫、空頂現象存在，支架變形就會向不受阻礙的空幫、空頂處發展，久而久之，就會把該處擠出，形成各種各樣的桃形。如果在架設鋼支架時，出現邁步現象，會使支架在兩側受壓形成力偶，造成支架整體發生扭曲，成不規則的S形。