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U 型鋼支架改進(jìn)的必要性。近幾年來， 隨著礦井開采深度的不斷增加， 開采條件日趨惡化， 巷道維護(hù)難度增加， 維護(hù)成本， 礦壓也隨著深度的增加而越來越大， 在深部高應(yīng)力地壓的作用下，圍巖移動較淺煤層更為劇烈， 巷道由于壓力過大導(dǎo)致變形破壞的事情越來越嚴(yán)重。 在超過 700 米的深層礦井中， 巷道礦壓問題普遍存在， 且巷道變形比較嚴(yán)重， 礦井深度超過 1000 米時， 其失修率約為同等條件下500米到 600 米深度巷道失修率的 2-14 倍。
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U 型鋼支架主要用于礦井巷道、礦井巷道二次支護(hù)、以及穿山隧道的支撐支護(hù)等用途。使用 U 型鋼支架有效降低冒頂、片幫等事故的發(fā)生，提高了礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。 選用 U 型鋼可縮性支架，較好解決了 掘進(jìn)支護(hù)的難題。U 型鋼支架介紹：U 型鋼支架是一種橫截面形狀像英文字母“U”的鋼鐵。 各國生產(chǎn)的 U 型鋼的斷面形狀、幾何參數(shù)以及材質(zhì)等有所不同。
目前中國生產(chǎn)的 U 型鋼型號主要有 U18、 U25、 U29、 U36 這四種。 其中 U18 和 U25 屬腰定位； U29、 U36 屬耳定位。 U18 由于承載能力很低， 現(xiàn)很少生產(chǎn)。U 型鋼支架具有高初撐力、 支護(hù)強(qiáng)度大、 安裝簡易、 不易變形等優(yōu)點(diǎn)， 因此常用于制造巷道可縮性金屬支架， 作礦井巷道、 礦井巷道二次支護(hù)、 以及穿山隧道的支撐支護(hù)等用途。使用 U 型鋼支架有效降低冒頂、 片幫等事故的發(fā)生，提高了礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。
選用 U 型鋼可縮性支架， 較好解決了 掘進(jìn)支護(hù)的難題。U 型鋼支架結(jié)構(gòu)組成：頂梁。頂梁為圓弧拱形， 其數(shù)量視巷道斷面大小、 支架受力、 運(yùn)輸條件的不同有 1 節(jié)和多節(jié)之分。柱腿。柱腿有 3 種形式， 一種是上部為圓弧形， 下部為直線段； 第二種是全部為曲線形， 且只有一個曲率半徑； 第三種是全部為曲線形， 但有兩個曲率半徑。 柱腿下面焊有底座， 底座的大小視底板軟硬而定。
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U 型鋼支架結(jié)構(gòu)組成：連接件。連接件是支架節(jié)與節(jié)間的卡緊裝置， 可以起節(jié)間的連接作用， 還可以將連接的兩節(jié)型鋼接頭部分壓緊， 提供預(yù)緊力， 使 U 型鋼之間具有摩擦力， 從而保證拱形支架具有一定的工作阻力和一定的可縮量。架間拉桿。架間拉桿的作用是增強(qiáng)支架整體相對穩(wěn)定性， 將支架從縱向聯(lián)接起來， 形成整體。背襯材料。背襯材料是 U 型鋼支架與圍巖之間的填充材料。
背襯材料的目的是在于使 U 型鋼支架與圍巖接觸緊密，改善支架的受力狀況， 提高其承載能力并保持圍巖的穩(wěn)定性。U 型鋼支架產(chǎn)品特點(diǎn)：U 型鋼支架承受壓力大,支撐時間久,具有易安裝不易變形等特點(diǎn)。U 型鋼支架較其他剛性支架具有可縮性和的承載能力適應(yīng)松軟圍巖的載荷和變形。 U 型鋼支架斷面利用率高支架支回方便維修量小。U36型鋼支架回收復(fù)用率高,減少坑木使用,環(huán)保效益十分明顯。
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通過分析發(fā)現(xiàn)，U型鋼支架破壞的原因是巖石軟，變形快，原錨噴支護(hù)基本失去作用，U型與圍巖之間未緊密接觸，背面不密實(shí)，形成帶你接觸，U型鋼支架受力不均勻，由于螺桿與上型鋼的接觸為線接觸，接觸面積小，在U型鋼支架受力將要下滑時，連接件發(fā)生歪斜，擠壓型鋼，附加阻力急劇增大，因而出現(xiàn)初始阻力急劇上升的現(xiàn)象，由于連接件是歪斜，螺桿有了較大伸長，所以一旦當(dāng)兩個U型鋼支架滑移后，連接件即卸壓，工作阻力急劇下降，接頭阻力可達(dá)30~350KN，超過了U型鋼支架屈服強(qiáng)度，因而在U型鋼未滑移之前，U型鋼支架已經(jīng)彎曲變形甚至破壞，而連接件因變形也損壞嚴(yán)重，致使頂板冒落。
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