掘进工作面临时支护管理标准

掘进工作面临时支护管理标准

一、临时支护形式： 1、金属前探梁:

巷道断面净宽4000mm以下的使用3根前探梁，净宽4000mm及其以上的使用4根前探梁（扩帮不在此列）。金属前探梁使用直径φ54mm（即2吋）无缝钢管制成，长度4000mm，壁厚不小于4.0mm；背木使用长度1600mm、厚度不小于50m和宽度不小于100mm的实木；吊环采用厚8mm的钢板弯曲而成，上焊M20螺帽，将螺帽与前探梁中心错开60mm的距离，下部为可以上下调动的螺栓。前探梁临时支护最大控顶距离为2000mm，最小控顶距离均为400mm，严禁人员在空顶下作业。

2、轻型单体支柱：

采用DWB28-30/100轻型单体支柱（2500mm或2800mm）配合3400m长或3600mm长π型梁架棚进行支护，沿巷道倾向布臵，使用一梁二柱，排距800mm，单体支柱与巷道高、低帮距离均为500mm，巷道低帮使用2500mm长单体支柱，巷道高帮使用2800mm长单体支柱。单体为内注式，压力介质为矿静压水，迎头压力水压力必须达到2.0MPa以上。顶板破碎时在π型梁上方用圆木、半圆木或背板背紧刹紧。使用单体柱临时支护时最大控顶距离为2600mm，最小控顶距离为400mm，严禁人员在空顶下作业。

3、弧形前探梁：

采用弧形金属前探梁支护, 弧形前探梁弧长为2500mm，宽度为1200mm或800mm，弧形前探梁伞柱采用Φ40mm无缝钢管加工，伞缘及撑杆采用Φ25.4mm镀锌钢管加工，支腿采用Φ80mm无缝钢管模仿耙矸机支腿制作。采用弧型前探梁临时支护时，最大控顶距离1600mm，最小控顶距离400mm。

4、带帽点柱：

1

煤(半煤岩)巷跨度≤2400mm时打一排，跨度>2400mm时打两排，跨度＞3200mm打三排，打多排点柱时排距800mm；岩石巷道跨度≤2600mm时打一排，跨度>2600mm时打两排，跨度＞3600mm打三排，打多排点柱时排距800mm。点柱选用直径不小于150mm的圆松木或轻型单体支柱，点柱上要戴帽(帽规格500×200× 50mm的优质木料)，并用木楔楔紧。点柱要打设及时，并打在实底上，无法打在实底上要垫木料或枕木。使用轻型单体支柱时，水压必须达到2.0MPa。

二、临时支护理论计算： (一)金属前探梁： 1、顶梁计算

掘进工作面空顶范围的顶压，可根据松散介质理论计算：

P?(kf)?a2??

式中:P—顶压，kN/m；

f—冒落拱范围内顶板岩石硬度系数，f值取4； k—顶压系数，中硬岩取k=4/3； a—巷道跨度之半，a=1.8m；

γ—冒落范围内顶板岩石密度，取γ=22kN/m3。 代入上式计算的：

P=23.8kN/m

2、前探梁承受载荷计算

由于掘进工作面一般使用3根金属前探梁，则每根前探梁所承受的载荷为P/3，即7.9kN/m3，掘进工作面的最大空顶距离b为2.0m，每根前探梁上的线载荷

q=(P/3)×b=(23.8/3)×2.0=15.9kN 3、前探梁强度计算

前探梁的力学模型简化为悬臂梁，可计算出前探梁的最大弯矩 M=（q/2）×b=15.9/2×2.0=15.9kN〃m

2

前探梁承受的最大应力为：

??MW

其中W为前探梁的抗弯模量，经计算W=8.9×10-6m3

??MW?15.9/(8.9?10?6)?1.78?106Pa

而前探梁梁体的许用应力[?]=2.4×106Pa，所以前探梁的强度满足要求。

（二）轻型单体支柱：

在松散岩体介质及中硬以下岩石，以及小跨度地下巷道（跨度一般小于6m），可以利用M.M.普罗托奇雅可诺夫的抛物形压力拱理论估计冒落带高度：

当f≥4时，H=B/2f=4.0/(2×4)= 0.50m 式中 H——冒落带高度，m；

B——巷道掘进宽度，取4.0m；

f——岩石坚固性系数，施工的直接顶为砂岩，取4。 单体支柱需要支撑的岩石重力为：

Rmax=ρ×g×L×S×H=2.2×103×9.8×0.8×3.6×0.50=31.0 kN 式中：

ρ——顶板冒落带范围内岩石密度，取2.2×103kg/m3； g——重力加速度，取9.8 N/kg ； L——临时支护排距，取0.8m ； S——π型梁长度，取3.6m ； H——冒落带高度，取0.50m 。 轻型单体支柱的初撑力（指压强）为：

P≥Pmax=Rmax/[2×π×（d/2）2]=31.0/[2×3.14×（0.1/2）

2

]=1.97MPa

式中：

2——在π型梁上打设2根单体支柱；

3

d——单体支柱柱体的直径，取100mm=0.1m 。

考虑一定富裕量，要求煤巷掘进工作面使用轻型单体柱作为临时支护时，轻型单体柱供液压力不小于2.0MPa。

（三）弧形前探梁

静力学计算分析，简单的中心加载方式。 材料尺寸及性能参数：

①、②、③和④四根无缝钢管采用内径Φ51mm，壁厚8mm，即外径Φ67mm，丝杠⑥最小内径Φ52mm，丝杠对应的外部连接钢管⑤外径Φ80mm，内径Φ60mm以上钢管材料均选用27SiMn高强度无缝钢管，材料属性：

弹性模量?b?210GPa，抗拉强度?b?1020MPa，屈服点

?s?850MPa。

丝杠材料为40Cr等合金结构钢，屈服极限?s?785MPa。 具体结构如图1所示

F图1弧形前探梁结构图

因为该前探梁主要起临时支护作用，忽略动态特性，在不考虑偏载的情况下，直接简化为轴向受载的静力学分析，通过对图1所示的结构图分析可以知道，在存轴向载荷作用下工作时主要存在以下两个

4

正丝反丝

薄弱环节：钢管③截面处和钢管⑤截面处。

1、直接受压计算： 钢管③截面处强度校核：

在载荷F作用下，该处截面压应力

??F4F4F ??A3?(D2?d2)?(0.0672?0.0512)安全系数 n?当n=3时， F??s ?s?850MPa ?4n?420.14kN

?(0.0672?0.0512)?s钢管⑤截面处强度校核：

在载荷F作用下，该处截面压应力

??F4F4F?? A5?(D2?d2)?(0.082?0.062)?s ?s?850MPa ?安全系数 n?当n=3时，F??(0.082?0.062)?s4n?623.08kN

2、轴心载荷稳定性计算

为安全起见，把前探梁简化为只有钢管③和钢管⑤承受轴向载荷，即形成一个变截面压杆稳定性问题，来求解该简化模形的临界载荷，如图2 所示： 这里

L1?900mm?0.9m L2?60mm?0.06m

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vumh.html