架棚巷道使用新型前探梁掛卡的研究

摘 要:在礦井巷道掘進過程中經常需要架棚支護，架棚支護的臨時支護都是使用前探梁，而前探梁掛卡對前探梁的固定又起到了關鍵作用，所以在前探梁掛卡的方便牢固可靠關系到架棚巷道的施工安全和掘進效率。

關鍵詞:架棚巷道新型前探梁掛卡臨時支護

中圖分類號:TD353文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0001-02

新集三礦屬急傾斜煤層，低瓦斯礦井，礦井于1996年10月投產，設計年產量60萬噸。該礦目前每年的掘進進尺中回采和準備巷道都是采用工字鋼梯形棚支護，當掘進隊在進行架棚巷道施工時都要用上前探梁作為施工時的臨時支護，同時在巷道改棚、擴棚等修護作業頭面也必須要用到前探梁。而該礦以前的前探梁掛卡使用笨重，不方便，自從在架棚巷道施工過程中使用新型前探梁掛卡后取得了較好的效果。

1 研究背景

該礦以前的前探梁掛卡一般使用直徑為10mm的鋼筋加工而成的大號“U”卡子，該卡子在施工過程中需要用力插入棚梁與巷道頂板的夾縫之間，由于巷道壓力和前后棚梁間距的限制，無論是插入還是取出，卡子都不能方便移動位置，和調整與前探梁之間的間隙，許多時候需要使用錘砸等辦法進行處理，給井下施工帶來諸多不便，同時也因此而產生了一系列衍生的安全隱患。

2 研究目的

提高前探梁的安全性，從而保證架棚施工的安全、施工效率，有效減化作業工序。消除對原有巷道腰背的破壞。

3 研究思路

根據現場施工環境與條件，對前探梁卡子進行革新，詳見附圖，分析及思路如下:

由于工字鋼獨特的自身的結構，該掛卡可以不與巷道頂板直接接觸，通過卡在工字鋼上而掛在巷頂;

該構件以鋼板和軸銷子為加工材料，結構簡單，加工工藝簡單。

4 理論計算

掛卡結構受力分析如下:

按直徑為的Q235鋼筋進行計算。

(1)、掛鉤爪子處需要計算抗彎能力

單個爪子受力為:F=P/4

Q235鋼彎曲應力[]=40MPa力矩:l=35mm

彎曲應力:按最大力矩進行設計計算，所以有彎矩:M=F·L

(一)四個爪子拉桿要計算抗拉能力

鋼筋的截面系數為:斷面面積其中d=20mm，查表可取抗拉強度為

所以可以承受的拉力為:

(二)轉動爪子采用軸銷聯接，對聯接件進行最小直徑設計:

仍采用Q235號鋼，抗剪切應力為 ，由以上受力分析知道，拉力取小值

。

以上分析可以知道，該前探梁掛卡可以承受的最大拉力為

支撐螺栓直徑設為，抗壓應力(屈服強度:當材料所受應力超過彈性極限后，變形增加較快，此時除了產生彈性變形外，還產生部分塑性變形。當應力達到一個值后，塑性應變急劇增加，曲線出現一個波動的小平臺，這種現象稱為屈服。這一階段的最大、最小應力分別稱為上屈服點和下屈服點。由于下屈服點的數值較為穩定，因此以它作為材料抗力的指標，稱為屈服點或屈服強度。Q235就是屈服強度)為P=4F，所以有:

，

取螺栓直徑為16mm

5 工作原理

該卡子為張合方式，以一軸轉動，采用帶鉤的可轉動桿件以機械自鎖方式進行固定，拆卸安全、簡易、快捷;

正下方有一緊固梯形紋螺栓，用于加固和控制前探梁的高度，操作方面簡易，圖1;

6 結語

該種新型前探梁掛卡使用起來安全、簡易、快捷，所以該種新型前探梁掛卡已經在該礦全面推廣使用，它的成功使用不僅提高了施工的安全系數，同時也減化作業工序，提高了施工效率。