U型钢支架破坏原因

近l0年来，U型钢支架以其具有较高的初撑力， 增阻速度快，支护强度大 和具有一定的可缩性等优点．而被广泛应用在鹤壁各矿的主要巷道和软弱围岩地段，在延长巷道的服务年限中，起着愈来愈重要的作用。但同时又因为它架设技术要求高．重量大，架设困难．更主要是因为造价太高而限制了它的进一步发展利用。加上地下条件复杂，矿山压力大等原因，使u型钢支架受到不同程度的损坏．甚至失去作用。因而，合理有效的应用和维护，对延长u型钢支架的使用寿命、减少巷道的翻修时间、翻修次数、大量节省巷道维修资金具有重要的意义。

U型钢支架遭受破坏的主要形式及原因在三水平轨道下山的翻修中，通过对各段u型钢支架破坏情况的仔细观测和分析，其破坏形式和原因主要有以下3种。  

1 柱腿的L形破坏：   柱腿部位遭受强大的压力，在一侧或两侧发生L形弯曲变形，甚至在弯曲处发生断裂现象，俗称“下跪腿”。这种现象的产生使柱腿上部分随之向巷道中间移动，缩小了柱腿与顶粱接口到巷道中心的距离，使顶粱两侧在上部荷载的作用下，沿柱腿凹槽向下滑动，从而造成巷道围岩位移增大，断面收缩。以这种形式破坏的u型钢支架，主要发生在潮湿的砂质泥岩处，该处或有水流通过，或在导水小断层附近。       

分析其破坏原因为：该处岩石为软弱泥岩．具有吸水膨胀、降低甚至丧失承载能力的特性(曾傲试验，这种岩石在地面通风和潮湿的地方，一个月左右就会因受侵蚀而松散成一堆，体积膨胀为原来的几倍，承载力大大降低)。当有水流通过时．岩石吸水膨胀．产生巨大的变形能，迫使柱腿向巷道中间阻力较小的或没-N阻力的地方移动。如果柱腿栽得较牢而上部又受到顶梁的牵制时，就会使柱腿被掩埋的以上部位发生变形，柱腿伸长弯曲，直至变成L形状，使支架受到损坏。   

2 顶梁一字形和v形破坏顶粱在上部均布荷载的作用下．沿柱腿上凹槽向下滑动，至一定部位．因受到柱腿和卡子的限制而不能再滑。此时顶粱受上部围岩压力。使顶梁拱部发生位移。轻微者会使顶粱扁平，严重者则使之呈现出轻度的V形。而且这种变形还可能将压力传递给柱腿。在顶粱与柱腿接口处形成压力集中，使之开裂破坏。通过分析发现，这种形式的破坏主要发生在受上部采煤工作面影响较大的地段。上部工作面采动时，产生采动地压．其峰值为静压时的3～5倍．加之跳采形成的2个移动着的应力叠加区的影响．从而导致支架长时间处在压力增高区内．荷载愈来愈大。U型钢支架因顶粱承受巨大压力而发生变形，拱部变成一字形，严重的使之变成平缓的v形。   

3 u型钢支架的s形和磺粱的桃形破坏在整修巷道时，我们还发现，部分钢支架发生整体变形，呈不规则的歪s形，或顶粱被向上方、支架的一侧挤出，呈现各种桃形，且这种破坏形式随机分布在巷道各处。我们分析认为，这种形式破坏的直接原因是支架没有受到均衡载荷或虽受到均衡载荷而支架两腿之间存在力偶矩。间接原因是架设支架时没有控制好架设质量。架设u型钢支架后，支架受力而产生变形。如果此时有空帮、空顶现象存在，支架变形就会向不受阻碍的空帮、空顶处发展，久而久之，就会把该处挤出，形成各种各样的桃形。如果在架设钢支架时，出现迈步现象，会使支架在两侧受压形成力偶，造成支架整体发生扭曲，成不规则的S形。