7、金属支架支护7,1,一般规定7、1 1.本条说明如下 1、煤矿井巷断面和交岔点设计原则上应符合国家标准 工程岩体分级标准,GB T,50218、2014 其理由详见第6 1,1条的说明、原煤炭工业部针提出的。缓倾斜、倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分类方案,除对煤矿缓倾斜,倾斜煤层回采巷道围岩按其稳定性进行分类外、还提出了不同类别围岩宜采用的金属支架类型与参数、对缓倾斜 倾斜煤层回采巷道金属支架的选型与设计有一定的指导意义 因此.本条规定.金属支架支护巷道的围岩分级.缓倾斜。倾斜煤层回采巷道可采用.缓倾斜，倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分类方案 其他巷道应符合现行国家标准，工程岩体分级标准，GB.T。50218.2014。2。缓倾斜,倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分类方案，该方案以顶板单轴抗压强度σ顶。煤层单轴抗压强度σ煤。底板单轴抗压强度σ底.直接顶厚度与采高比值N,巷道埋深H，护巷煤柱宽度W,与护巷煤柱宽度X相关、岩体完整性指数D 直接顶初次垮落步距L.等7项作为分类指标、采用模糊聚类分析方法、将缓倾斜、倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分为非常稳定。类.稳定,类。中等稳定。类 不稳定。类 和极不稳定，类，5类。确定围岩类别的过程包括分类指标原始数据的预处理、数据标准化 分类指标回权处理、标定及聚类等5个步骤。主要工作借助计算机完成。7个分类指标的权值见表1、表1.分类指标的权值.分类指标按照以下规定选取 1、三个围岩强度指标σ顶、σ煤、σ底.围岩强度是指围岩的单向抗压强度,单位为MPa 顶板强度取两倍巷道高度范围内的各层岩石强度的加权平均值，底板强度取一倍巷道高度范围内的各层岩石强度的加权平均值.2 埋深H、巷道埋深是指巷道所在位置距地表的深度.单位为m、3.岩体完整性指数D,岩体完整性指数D以直接顶初次垮落步距L表示。单位为m 初次垮落步距是.冒高大于1,0m，1。5m 冒落长度大于工作面全长的1。2,从开切眼的煤柱侧到工作面切顶排柱之间的距离、如果工作面长度不足80m时 可取等效步距即 式中,a.工作面长度、m，b。直接顶初次垮落步距,m。对生产矿井、L取值可参考同一煤层其他工作面直接顶初次垮落步距值,对于未开采煤层和新建矿井，L值可参考表2选取、表2，直接顶初次垮落步距值续表2,4，直接顶厚度与采高比值N，可从地质柱状图中直接量取直接顶厚度、但应根据具体条件分析直接顶的范围 直接顶是直接位于煤层或伪顶之上.强度小于60MPa 80MPa，一般随回柱而冒落的岩层,当N大于4时 取N等于4.5。护巷煤柱宽度X、护巷煤柱宽度X是指顺槽侧的实际煤柱宽度.单位为m。当巷道两侧为实体煤时。取X为100m,当无煤柱护巷时，取X为零.7,1.2。金属支架的支腿要承受来自巷道侧帮的水平压力、本条规定是为了保证支腿足够的抵抗巷道侧帮水平压力的能力 7、1.3.在金属支架间设置牢固的撑杆或拉杆.可以使互不联系的平面结构支架变成一个相互联系的立体支撑结构.加强其沿巷道轴线方向的稳定性和整体支护能力 支架与巷道顶 帮之间用背板和楔子塞紧背实、既能确保支架架设牢固。又可实现对围岩的及时支撑,有效地控制围岩的变形与破坏 可缩性金属支架的卡缆,可缩性连接装置 用机械或力矩扳手拧紧,是为了确保支架有足够的初撑力。及时有效的控制围岩的变形与破坏，在具体的工程设计中 应对撑杆，拉杆、背板的结构及其布置做出规定。7,1.4、裸露的金属支架及其附件在空气和水的作用下会发生腐蚀.导致承载能力降低 因此 服务年限较长的金属支架及其附件应采取防腐蚀措施.7.2 金属支架类型与支护参数7.2 1 本条规定了选择金属支架类型的依据和一般原则.按支架是否具有可缩性.金属支架可分为可缩性金属支架与刚性金属支架两种类型,回采巷道，受动压影响的准备巷道,以及围岩条件差。矿压大的巷道 巷道的变形较大,因此应选用可缩性金属支架支护 7 2,2.巷道的支架与围岩是一个矛盾的统一体、巷道开挖后围岩的应力变化以及由此而产生的围岩变形与破坏,和支架的支护抗力与收缩性能之间互相作用，形成矛盾统一的关系 初撑力过小。允许变形量过大的支架不能有效地阻止围岩变形,破坏。但支架的允许变形量过小将导致围岩对支架的压力急剧升高,致使支架损坏而失去阻止围岩变形，破坏的能力.只有支护特性、主要是支护抗力和允许变形量。与围岩条件和矿压特点相适应的支架、才能取得最佳的支护效果 因此.本条规定.可缩性金属支架的最大允许变形量应与围岩条件和矿压特点相适应。7，2、3.金属支架及其支护参数的设计,无矿压观测资料时宜采用工程类比法,有矿压观测资料时应根据矿压观测资料设计，其理由见本规范第1。0,4条的条文说明 表7，2.3是根据原煤炭工业部提出的.缓倾斜.倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分类方案。中的相关表格编制的,表中的围岩分级采用，缓倾斜。倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分类方案 中的围岩分类、但本规范将.分类、改称为，分级、该表对无矿压观测资料的缓倾斜，倾斜煤层的回采巷道有一定的参考价值 因此，无矿压观测资料的缓倾斜,倾斜煤层的回采巷道的金属支架的类型、以及支护强度 支架间隙.可缩量等参数,可按该表选取、7，2 4.现行煤炭行业标准,巷道金属支架系列.MT，143.1986、是在对国内外使用金属支架的经验进行理论分析,计算和科学实验的基础上提出 经多次全国性会议讨论修改后完成的。反映了煤矿井巷支护多年的相关研究成果和工程实践经验、该标准包括了9种架型131种规格的支架.其内容包括支架的结构及参数，设计计算方法、承载能力计算。支架的选择方法与步骤等、并附有支护钢材的材质、规格与参数.以及卡缆,拉杆 背板和配套机具等资料 对金属支架的设计有重要的参考价值.也可用于金属支架的选型 因此,本条规定,选用定型金属支架时应符合该标准。但该标准编制时间较早.未能反映煤矿矿井巷道金属支架最新的技术发展成果。也不可能完全符合现行规程规范的要求.在使用时应注意吸收最新的技术发展成果和经验。并要满足现行规程规范的要求，7。3 金属支架材料7。3、1、矿用工字钢和矿用U形钢是煤矿井下支护的专用钢材 和普通工字钢相比、矿用工字钢具有翼缘宽、高度小。腹板厚的特点 稳定性能好.更能适应井下复杂多变的受力情况 矿用U形钢的特殊截面形状使其具有良好的搭接性能,专门用于制造可缩性支架,煤矿井巷工程多年的实践表明、矿用工字钢和矿用U形钢力学性能好，加工制作方便.材料来源广 是制作金属支架的理想钢质型材,两者相比,矿用工字钢价格便宜 但难以制作成的可缩性结构,U形钢的优缺点则正好与之相反 因此，不需要可缩性结构的刚性金属支架和梯形可缩性金属支架的顶梁。宜选用矿用工字钢制作.拱形,马蹄形可缩性金属支架和梯形可缩性金属支架的支腿必须具有可缩性，宜选用矿用U形钢制作,7 3，2，7.3 3，矿用工字钢的型号有新旧两种、旧型号矿用工字钢有9号。11号 12号3个型号，原煤炭科学研究总院北京开采所设计的新型矿用工字钢型号为16H、24H 28H 其抗弯截面模量与承载能力分别相当于9号、11号 12号矿用工字钢，但重量较轻、耗钢量较小 矿用U形钢的型号有18U,25U。29U 36U 4种，由于9号.16H矿用工字钢和18U矿用U形钢抗弯截面模量小,承载能力低，一般不宜用于制作金属支架。现行煤炭行业标准,巷道金属支架系列、MT.143。1986中的支架也没有采用9号矿用工字钢和18U矿用U形钢 因此，规定制作金属支架的矿用工字钢宜选用11号.12号。或24H.28H,制作金属支架的矿用U形钢宜选用25U。29U,36U.7,3,4、支架附件是金属支架不可缺少的组成部分，其材料应符合强度大。耐腐蚀,加工运送与安设方便的要求,而且材料来源广，价格便宜 本条规定就是根据上述要求和煤矿井巷工程的实际经验做出的,煤矿井巷工程也曾使用过木质撑杆.木质背板和钢筋混凝土背板.由于木质撑杆与木质背板强度低 易腐蚀,钢筋混凝土背板加工不便。运送时易损坏,因此不宜采用,