[科普中国]-U型钢环形可缩性支架

U型钢环形可缩性支架又称封闭形可缩性支架，支架各节连接后形成一个封闭的环形，故因此而得名。环形可缩性支架结构复杂、钢材消耗多、成本高，通常只在围岩松软、采深大、压力大、底鼓严重、两帮移近量很大的巷道才使用这种支架。

简介U型钢环形可缩性支架又称封闭形可缩性支架，支架各节连接后形成一个封闭的环形，故因此而得名。封闭形支架与拱形、梯形支架不同处就在于其底部是封闭的，因此带来两个突出的优点：由于支架本身是一个闭合体，其承载能力较拱形、梯形支架有较大提高，支架变形损坏小；由于支架底部封闭，对巷道底鼓有良好的控制作用，对巷道两帮也有较强的控制能力。

环形可缩性支架结构复杂、钢材消耗多、成本高，通常只在围岩松软、采深大、压力大、底鼓严重、两帮移近量很大的巷道才使用这种支架。环形可缩性支架的主要架型有马蹄形、圆形、方（长）环形等1。

U型可缩性支架抗压性强、一次成巷好U型可缩性支架采用三根U型套袖搭接组合，用铁卡紧固连接，使支架结构严谨、支架所受压力分散不集中。原因是拱形弧与巷道应力自然拱形受力分布形状相似，支架受力较为均匀，比以往木梯棚和工字钢梯形平面支护的抗压能力强得多。

因为U型拱棚不易变形，抗压耐用：不像木棚那样折梁断腿，不象工字钢棚那样梁弯、崩亲口接卡而腿倒，相对而言延长了支护时间，减少了巷道恢复翻挑维修，增长服务年限。

U型可缩性支架安全系数大、抗灾能力强工字钢和木梯棚支护梁腿靠的是咬合搭接，三根支护材料之间固定不牢，支架不是—体，整体性差，栅腿一旦被物件撞掉或被水拉悬空时，引起支架倒塌、顶板浮货易冒落堵塞巷道，造成后路关门，威胁安全生产。另外木棚受压后易在亲口处劈断，工字钢棚受压后易崩卡，同样会有造成冒顶的危险存在。

而U型拱棚每侧用两道铁卡紧固连接，使支架结构严谨，梁腿紧密结合成为—体，整体结合力强，腿子不易被撞掉，即使有水拉悬空，拱棚凭自身拱形分散受压的性能，支架不易大幅度下沉，而例掉造成冒项。使用U型支护以后使支架抗灾能力增大了，安全系数提高了，消除了掘进后路关门的隐患2。

U型可缩性支架安全畅通、行走方便同样的中宽，拱棚的采高比木梯棚和工宇钢梯形棚都高，相对断面积比它们都大，对通风和行人都有好处。木棚支护折梁断腿时，备棚、套棚或挑棚都容易缩小断面，更有甚者缩腿缩粱人为缩小断面：恢复时帮顶易淌货造成浮货多，影。向环境不便通风和行人。而使用抗压可缩性U型钢支护压力大、采高不够时，可采取拉底办法仍能恢复原有断面，并且支架结构不易变动，原有支护强度几乎不变。

施工时采高不够，梁腿搭接长度将超过规定；中宽底宽不够时，棚腿差角小，梁腿搭接处长嘴不是铁卡上不上就是梁腿合不严，这样组合的支架不达标是等外品必须重给。

自从使用U型拱棚以来消除了1.6米低矮巷道，能大摇大摆地行走，可见对保证安全通风、安全行人是大有好处的，是值得推广使用的。

U型可缩性支架减少超高冒顶，有易于消防火井巷施工改变了煤岩体原始应力分布状态，翻挑恢复将再次改变应力分布。如此改变越多，支架周围煤岩体破坏程度就越是增大、自然冒落拱的高度、宽度跟着扩大，这样的巷道帮顶越容易脱落超高，给瓦斯积存和高温发火点的产生刨造了有利条件，相对而言为发生瓦断和火灾事故埋下了重大隐患。

而使用U型钢支护翻挑恢复次数少，加之顶板铺设金属网，帮顶易冒落的可能性少了。只要一次成巷时控制好项板、减少冒顶超高，相对会减少瓦斯积存和着火冒烟。使用U型拱棚杜绝了瓦斯突出事故，着火封区、封孔事故大幅度下降，正向着“零”事故方向发展，这都归功于使用U型钢拱棚支护。

U型可缩性支架变形小，质量标准化易保持由于U型棚抗压强度高，支架保护性能好，变形程度小，掘进施工甚至回采时基本上保持原有状态；加上施工时采用金属网护顶、帮顶杆“狗咬纹”交错均匀摆布刹杆和严格按“中心、腰线、棚腿、铁卡、劲木”等五条线标准操作，给质量标准化保持经常化、持久化奠定了基础，为实现安全稳定生产提供了质量保证3。

使用U型钢环形可缩性支架注意事项使用U型钢环形可缩性支架虽然有很多优点，但也有应注意的几点：

1.初期投资高。但从长远效益看，它一次成巷效果好，变形小，维修量少，相对会减少材料入。提高掘进速度，使用它是值得的。

2.搭接处易缩膛。这正是可缩性支架的特点，是由于梁腿钢铁接触产生塑性变形的缘故，因此要注重搭接长度，正负偏差控制在100毫米，要保证梁腿搭接紧密合缝，防止局部咬合不严，减弱抗压强度。

3.铁卡易崩断和松动。由于U型拱棚采高较高，支架裸露多，随着矿压显现变化，两腿易向里“包饺子”，轻者铁卡松动，重者断卡，这就要求每班施工前或放炮前后都要指派专人加固铁卡、崩断铁卡及时更换，严重处采取扩帮松劲蹬腿方法恢复原状，提高抗压强度。

4.要注意选型与棚距调整。随着采场动压变化，支架型号、支架结构和支架棚距也要因地制宜。压力大时可采用大型号U型钢，软岩穿底严重可给圆形支护，同时也可缩小棚距，加密支护保证安全。

5.要注意严格按标准化施工。给棚时柱窝要找到硬底或焊底脚，给够迎山差角，帮对应搭接处要保持水平刹杆摆布均匀，上下山坡度大时增设铁拉条和劲木，使支架构成—体，增强支架整体抗压强度2。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学