文档介绍：维普资讯
煤矿现代化耳第期总第期
材料力学在矿井支护设计中的应用
山东丰源煤电股份有限公司张永东李光辉李思标潘守
摘要本文结合赵坡煤矿沿空留巷的实际,通过对支护材料的受力分析及科学计算,对沿空留巷的
支护材料进行了合理的选择,既保证了支护的效果,又节省了大量的材料购置费用。
关键词沿空留巷离层临界压力
赵坡煤矿煤工作面为对拉工作面,下面倾斜长度一般
.一..
为、上面一般为,工作面走向长约。煤厚
.,为近水平煤层。顶板为砂质泥岩,平均厚度,直接所以最大弯矩在工字钢棚梁中部,当工字钢棚梁承受最
底为粘土质泥岩,质软、易产生塑性变形,老底为第八层石灰大弯矩时,其载荷集度为
岩,平均厚度.。八灰下煤平均厚度.,与煤采
用联合布置方式开采。回采工艺为炮采。煤工作面在原工作/./
面上材料道的基础上沿空留巷,作为其接续工作面的下材料此时每根工字钢棚腿所承受的压力为:
道使用。巷道的下帮不留设煤柱,直接为采空冒落区。../.
沿空留巷的巷道断面为矩形,宽.,高.,沿空留巷. 工字钢棚腿的受力分析及强度计算
支护后巷道净断面为正梯形,上宽.,下宽.,高.。根据材料力学中,压杆稳定理论计算号矿用工字钢棚
沿空留巷所用的支护材料为:号工字钢制作的棚梁、棚腿, 腿的工作压力:
木板料,号铁丝及木楔。工字钢棚梁的长度为.,工字钢
棚腿长.,棚腿插入底板灰岩的深度不低于.;棚距
.如图所示。沿空留巷滞后工作面范围内采用
加强支护一在工字钢棚梁下增加两棵单体液压支柱。然而,
单体液压支柱撤除后,由于支护阻力不够,造成直接顶离层,
经常导致工字钢棚腿发生弯曲变形,造成巷道失修,对下一个
工作面的使用造成严重的影响,为此很有必要对原有巷道支图工字钢惯性矩示意图
护的受力情况进行研究和分析,从而选择最合理的支护方案。号矿用工字钢棚腿可以看作是一个压杆,承受字钢
棚梁传递的顶板压力,压杆的临界压力为:
原支护材料的受力分析及强度计算
.主
. 工字钢棚梁的受力分析及强度计算。:压杆的临界压力,;
根据材料力学中的弯曲应力理论,号工字钢棚梁的最:工字钢的弹性模量,;
大允许弯矩为: :号工字钢截面对中性轴的惯性矩,
.,
:号矿用工字钢棚梁最大允许弯矩.:
:号矿用工字钢许用弯曲时的正应力, :压杆长度系数,由于工字钢棚腿一端插入底板灰岩中,
:号矿用工字钢棚梁抗弯截面模量,. 所以工字钢棚腿可以看作是一端固定,一端自由的压杆。在这
种情况下,压杆的长度系数取.;
:压杆的长度,;
压杆总是在抗弯能力最小的纵向平面内弯曲失稳,由于
大于,所以,工字钢棚腿先绕轴弯曲失稳,将带入公式
进行计算:
。
根据压杆稳定条件,
≤;
图沿空留巷支架受力示意图单位:压杆的工作压力;
工字钢棚粱可以看做是一个承受均布载荷的简支梁,其:压杆的临界力;
载荷集度假设为/,则二字钢棚梁的弯矩分布图为: :规定的稳定安全系数。
由于压杆初曲率、加载的偏心、材料的不均匀等因素对临
界力的影响,所以值比一般强度安全系数要高,在静载荷作
用下,常见材料的值为:
图工宇钢棚梁弯矩分布示意图钢类.~.;
, 铸铁.