梯形、拱形支架

架设棚式支架进行巷道支护是煤矿井下常用的支护形式。

棚式支架俗称棚子，由一梁(顶梁)两柱(柱腿)组成。常用于巷道围岩十分破碎不稳定，不适宜采用锚喷支护，而且巷道服务年限不长(8a～10a)，砌碹又不合算的梯形断面的巷道。

按棚式支架的材料构成，可分为木支架、金属支架和装配式钢筋混凝土支架三种;按巷道断面形状可分为梯形支架和拱形支架等;按支架结构可分为刚性支架和可缩性支架。

(一)梯形支架

梯形支架可用木支架、金属支架及装配式钢筋混凝土支架。一般由一梁两柱组成。

架设梯形支架，应用四个角楔把梁腿接口处与顶板围岩之间楔紧。这个地方又称为“肩窝”，挤压力较大，岩石比较容易片落，故支架的梁腿接合处不仅受力集中，并且要通过它使支架构件相互传递作用力。因此，此处接合得是否紧密，肩窝处处理是否得当，会直接影响整个支架的稳定性。(风险世界网https://www.360docs.net/doc/b01361768.html, 专业研究安全风险管理,安全员的门户网站!)

背板通常可用板皮、次木材或荆条棍，它的作用是使地压能均匀地分布到顶梁和柱腿上，并防止破碎矸石掉落下来。根据顶帮、围岩的坚固程度，背板有密集布置的，也有间隔放置的，背板后面和围岩间若有空隙，应用矸石或废木料填实。

每架支架的平面应和巷道的纵轴相垂直。根据围岩压力的情况，支架一般每米架设1～3架。为了增加各架支架的稳定性，支架之间应设撑木或拉杆。

架棚前首先看好中线、腰线，量取棚距，并按中线接三角线找正架棚方向，确立棚腿位置，挖够腿窝深度，清出实底，栽好柱腿再上梁，并严格做到梁腿亲口结合严密，不得出现前吊、后缺、错口等不合标准现象，上梁后再一次校正中腰线，然后才能盘帮刹顶，刹紧背实，打好支撑，刹杆不得出现单数。若木质构件不直，必须弓形朝上朝帮。

倾斜巷道架棚时，作业人员必须站在棚子的上方操作，并保证有符合质量标准要求的迎山角，上好撑木或拉钩。

1.木支架

木支架以梯形结构为主，由一根顶梁、两根棚腿以及背板、木楔等组成，坑木的直径一般为16mm～22mm，按照顶梁与柱腿的连接形式有亲口棚子和鸭嘴棚子两种。亲口棚子顶梁和柱腿的连接为相互咬合的亲口接合形式，这种方法最简单，可以在各种地压条件下使用。鸭嘴棚子顶梁与柱腿的连接是采用相互搭接的鸭嘴式接合形式，只能承受来自顶板方向的压力，而且柱腿容易臂裂，很少使用。

在井下加工梯形木棚时，应遵守下列规定：

(1)用量具准确度量棚梁和棚腿的尺寸。

①柱腿用料时，要将料的粗端在上，超长的坑木只准截去细端：

②按作业规程中规定的接口方式和规格量，画好勒口线，柱口和梁口的深度不得大于料径的1/4;

③用弯料时，必须保证料的弓背朝向巷道顶帮。

(2)锯砍棚料时的注意事项：

①锯砍棚料时，应将木料放平稳，不许发生滚动;

②砍料时，要注意附近人员和行人的安全，。斧头和斧把不能碰在障碍物上;

③砍料人不得将脚伸到砍料处近旁;

④及时清除粘连在斧头上的木屑，注意木料上的木节、钉子，避免砍滑伤人;

⑤锯、砍料的地点，应避开风、水管路和电缆。

木支架重量轻，加工容易，易架设和具有一定强度，能适应多变的地质条件，同时，当地压突增时还会发出警号声响，所以，它在井下巷道支护使用得最早，应用也最广。但是，木支架有很多缺点，如强度小，易腐朽，不耐火和不防火，不能阻水，不防围岩风化和使用年限短且木材资源紧张等，故使用逐渐减少。

2.金属支架

金属支架具有坚固、耐用、防火、架设方便，可制成各种构件，可回收复用等优点。

金属梯形支架有两种类型，一种为梯形刚性支架，另一种为梯形可缩性支架，一般多用梯形刚性支架，梯形可缩性支架应用较少。

梯形刚性支架为一梁两柱结构。常用18kg/m～24kg/_m钢轨，16～20号工字钢及11号和12号矿用工字钢制作。梁柱连接方式多采用在柱腿上焊接一块槽板，梁上焊接一块挡块，限制梁和柱腿接口处的移位。为了防止柱腿受压陷入底板，可在腿下焊一块钢板底座。

梯形可缩性支架，也是一梁两柱结构。顶梁用矿用工字钢，柱腿用U型钢，由两节构件组成，用卡缆连接，具有可缩性能。

架设梯形金属支架时应遵守下列规定：

(1)严禁混用不同规格、型号的金属支架，棚腿无钢板底座的不得使用，卡缆构件要齐全。

(2)严格按中、腰线施工，并及时返线，保证巷道的坡度和方向。

(3)柱腿要靠紧梁上的挡块，不准打砸梁上焊接的矿用工字钢挡块。

(4)梁、腿接榫处不吻合时，应调整梁腿倾斜度和方向，严禁在缝口处打入木楔。

(5)按作业规程规定背帮背顶，并用木楔刹紧，前后棚之间必须上紧拉钩和打上撑木。

(6)固定好前探梁及防倒器。

3.装配式钢筋混凝土支架

装配式钢筋混凝土支架简称钢筋混凝土支架。它可分为两大类，一类是普通混凝土支架，另一类是预应力混凝土支架。

钢筋混凝土支架构件断面有矩形、T形、梯形、工字形、槽形、空心矩形和管形等。选择断面形状时，应充分利用混凝土抗压强度大的特点，在抗弯构件中，应使受压和受拉区断面配合适当，使受拉钢筋距中性轴有较大的距离，以便在同样材料消耗情况下，能抵抗更大的弯矩，目前最常用的断面是矩形、工字形和T形，顶梁和柱腿一般采用相同形式的断面。

钢筋混凝土支架背帮顶常用钢筋混凝土背板。背板有板形和槽形两种。

钢筋混凝土支架均适应于地压稳定，服务年限长及断面小于12一的巷道，但应避免用于受采动影响的巷道。

架设混凝土支架必须遵守下列规定：

(1)所用支架构件应无开裂、露筋现象，支架接口处要垫上经防腐处理的20mm～30㈣厚的木垫板。

(2)找正支架时，不准用大锤直接敲打支架，必须敲打时，应垫上木块等可塑性材料，保护支架不被损坏。

(3)混凝土支架巷道一般采用预制水泥板背顶背帮，梁、柱不准直接与顶、帮接触。

(4)在煤岩和软岩巷道中，混凝支架紧跟工作面时，必须采取防炮崩的加固措施，确保不崩倒、崩坏混凝土支架。

(二)拱形支架

金属拱形支架可分为两类，即普通金属拱形支架和u型钢拱形支架。普通金属拱形支架多采用工字钢、矿用工字钢或轻型钢轨制造，没有可缩性，一般仅作巷道临时支护和锚喷支架巷道联合支护用。U型钢拱形支架采用U型钢制造，具有可缩性，多用于地压大，受采动影响显著的采区巷道。

普通金属拱形支架分为无腿、有腿和铰接三种。无腿拱形支架适用于两帮岩石较为稳定的巷道，用托架承托梁，因无腿不妨碍砌墙工作，简化了工序，有利于安全，不易被掘进放炮崩倒，有腿拱形支架采用18kg/m旧钢轨、槽钢或矿用工字钢制作，其构件有架梁、架肩、架腿5节的和只有架梁、架腿3节的两种，5节的多用于宽度较大的巷道。铰接拱形支架由3～5节支架组成，支架节间采用铰接形式，具有可缩让压的性能，连接方式也较简单。该支架适用于岩层松软和受采动影响较大的采区巷道。

U型钢拱形支架可分为半圆拱、直腿拱和曲腿三心拱三种。

常用的拱形可缩性支架的架设方法按照升梁方式可分为三种，即支架器上梁支架方法、前探梁托梁支架方法和掘进机截割臂方法。

支架器上梁方法。在掘进工作面放炮、出煤结束后，搬运支架器安置稳妥，架设支架由外向里逐架进行，架设时需先把支架顶梁放到支架器上。3节支架可以直接把一根顶梁放上，4节支架需先2根顶梁连接好，5节支架需先把3节顶梁连接好，再放到支架器上。巷道需要铺设金属网的，在这同时要把金属网连接好。然后，开始升支架器把顶梁升到位，搬运支架到位，使梁腿搭线吻合，达到规定的连接长度，上紧连接件，最后穿上背板，掘进工打紧所有木楔。

前探梁上梁方法。掘进工作面放炮结束，立即向掘进迎头撺前探梁，然后再把顶梁放到前探梁上，前探梁上可以放2～3架支架的顶梁。顶梁上好后，在梁上穿背板、背笆片，再铺设金属J网，尔后打紧木楔。上梁护顶工作结束后，开始出煤，出完煤，把柱腿放到位，使梁腿搭接吻合，达到规定的连接长度，上紧连接件。补齐两帮的背板，打紧所有的木楔。

三、砌碹支护

砌碹支护是指用料石、混凝土或钢筋混凝土砌筑而成的连续整体式支架。煤矿经常采用的主要形式是直墙拱顶式。它由拱、墙和基础三部分组成。

拱的作用是承受顶压，并传给墙和基础。做成拱形是为了使拱的各个截面都承受压应力，充分利用石材抗压强度高而抗拉强度低的特性。至于截面中产生的弯矩，可通过采用调整拱形，使其尽量减少。如弧形拱比半圆拱、三心拱为优。

墙的作用是支承和抵抗侧压，在拱基处传给墙的压力是斜的，要求壁后必须充密实，防止拱与墙开裂，侧压过大时，可用弯曲的墙。

基础的作用是把墙传来的载荷和自重均匀传给底板。当底板岩石坚硬时，墙与基础可以等宽(厚)度;底板若比较软时，基础必须加宽，如果底板有底鼓时，还可以砌底拱。

砌碹支护是一个连续支护体，对围岩能够起到封闭防止风化的作用。该支护具有坚固、耐久、防火、阻水、通风阻力小、材料来源广、便于就地取材等优点。缺点是施工复杂，劳动强度大，成本高，进度慢。

砌碹一般使用在巷道服务年限超过10年以上，围岩十分破碎，同时很不稳定，且有大面积淋水和部分淋水，及水质有化学腐蚀的地段。在用各种锚喷联合支护不易实施时，可根据现场具体情况，加以选用。料石砌碹支护工序较多，在进行砌碹作业前应首先拆除临时支架。

拆除临时支架应分两步进行。在巷道压力不大，围岩比较稳定时，可先卸去临时支架两帮背板，处理两帮活矸，再拆下支架的架腿，其架顶、架肩部分则仍托在托钩上或在无托钩的临时支架架肩处打上临时顶柱，待砌拱时再拆除。在顶压较大、围岩破碎时，必须将顶和帮维护好后再拆柱腿和梁，防止冒顶。掘砌基础。在临时支架的保护下，先将两帮底板浮石清理干净，再用风镐按设计将基础坑挖出。岩石坚硬风镐挖不动时，可打浅眼、少装药将岩石崩松后再挖。打眼放炮时，必须符合《煤矿安全规程》规定，确保安全。

按巷道中、腰线放上边线。将基础沟槽内的积水排净，在硬底上先铺上50111m左右厚的砂浆，当基础坑的深度大于设计要求时，也可在硬底上铺一层碎石混凝土，然后在其上砌石材基础。

砌筑碹墙。砌筑料石墙，垂直缝要错开，横缝要水平，灰缝要均匀、饱满。用荒料石或片石砌筑时，砌缝间的凹凸不平，应用片石垫平咬紧，使砌块与灰浆紧密结合。砌石材墙应做到横平、竖直。随砌随将壁后空隙充填密实。

砌碹拱。包括拆除临时支架的架肩、架顶、过梁、立碹胎、搭工作台和砌碹拱。拆除临时支架时，先用长钎子处理顶、帮浮石，必要时局部打上顶柱或架过顶梁管理顶板。此项作业时，人员一定站在安全地点。确认安全后，便可按中、腰线稳立碹胎和模板。碹胎顶端高度应比设计高30mm～50mrn。碹胎柱一定要立牢，不得下沉。碹胎立好后，用拉钩拉紧、稳固，再测量校正一次位置，便可搭稳固的工作台，开始砌拱。砌拱必须从两侧拱基向拱顶对

称进行，使碹胎两侧受力均匀，以防碹胎向一侧歪斜变形，随砌随铺放模板，砌块应垂直于拱的辐射线，在拱背上用石片楔紧。同时应做好壁后充填。封顶时，最后的砌块必须位于正中，并由内向外进行;封拱顶时，最后一块砌块应在四周和顶充满砂浆用力推进去后固定。混凝土拱封顶时，水灰比应适当减掘进工

每砌筑一段拱、墙，都应留有台阶式咬合碴，以便下次砌筑接合密实。

拆模清理。砌碹完毕后，要待拱、墙稳定后，才能拆除碹胎和模板。拆模时切忌用大锤敲打，以免碹胎、模板损坏变形;拆下的碹胎、模板应洗刷、整理，堆放起来，损坏变形的要及时修理，以便复用。砌碹表面质量不足之处，如灰缝不饱满、局部有蜂容麻面等，应用砂浆勾缝、抹面，或必要时进行挖补处理。

倾斜巷道的操作顺序和方法基本上和水平巷道相同。主要要求是：砌块要和巷道倾斜角度平行，立碹胎要和巷道底板垂直。同时应有以下安全技术措施：

在上山掘进和砌碹平行作业时，在砌碹工作面上方5m～10m，要设置安全挡。在下山掘进和砌碹平行作业时，除了在下山上部设置安全挡以外，砌碹和掘进工作面的上方5m～10m 处，也要设置，以防跑车。同时对砌碹处的材料和工具等都要有安全存放措施，防止向下滚动伤人。