煤矿拱形金属支架巷道的维修技术

【摘 要】拱形支架损坏的原因主要有巷道布置不合理、两节U型钢搭接处不能滑动、支架受局部集中载荷、侧压大等，拱形棚支护巷道维修方法主要有更换柱腿、拱形支架更换整架支架时的方法、拱形支架上下山维修的方法等。

【关键词】煤矿；拱形金属支架；巷道；维修技术

拱形支架是由U型钢构成的组合支架，根据巷道断面大小的要求弯成一定形状互相搭接，并以卡缆连接形成钓整体支架。它的重大优点是不易损坏，具有较大的可缩性。因巷道受压变形，支架阻止其变形，支架就要受力，这种力会日趋增大。在支架受力超过支架承受载荷的能力时，支架也会破坏或变形，在拱形支架未变形或破坏前，支架节的搭接部分即产生滑动，支架的断面缩小，这适应巷道围岩的移动，支架受的压力得到缓冲，而随着压力的增大，又超过支架的承载能力，搭接部分又产生滑动，循环往复，保证了支架既有提供一定支撑力，又能使支架受力不超过一定的界限，使支架损坏减少，支架可以不损坏，而实际上支架有损坏。

一、拱形支架损坏的原因

1、巷道布置不合理

拱形支架发挥支撑能力的重要条件是支架受力应均匀，这种巷道布置的位置和无巷旁支护有较大关系，支架受力均匀，承载能力较大，不容易损坏；巷道的一旁如果是采空区，在顶板冒落后，因顶板有向采空区方向的变形，拱形支架的拱部受一侧向力，支架就可能歪扭变形；在采空区的一侧加上了强有力的巷旁支护，顶板向采空区方向的变形就会减少，支架受力也就均匀，歪扭变形现象就会减小。

2、两节U型钢搭接处不能滑动

两节U型钢能不能在受到一定的载荷时相对滑动，一般取决于“卡缆”（即把两节U型钢联结在一起的卡箍）的工作状况。大量使用的“卡缆”都是用螺栓连接件，现在常用的“卡缆”，如拧紧“卡缆”的螺栓，两根U型钢就被夹紧。上下两节U型钢的外沿和内沿紧密接触，若两节支架节滑动，接触面就可能出现摩擦力。型钢接头设计如果不合理，或拱形支架节加工质量较低，型钢还未滑动就发生连接部位损坏的现象。一般的连接部分损坏有两种情况：一是“卡缆”损坏，夹板变形破断，或螺栓拉坏；二是支架节间不滑动，顶梁弯曲变形，把柱腿U型钢的端部压劈。端部劈裂后，拱形支架就会丧失可缩性，就要更换柱腿或整架支架。

3、支架受局部集中载荷

拱形支架受均匀压力，尤其是顶压较大的压力，承载能力较大，支撑效果较好。若受封不均匀的集中压力，支架发生局部压弯变形。一般是由架设支架时操作不当造成的。

（1）巷道周围岩石有突出点，直接压在支架节U型钢上，在巷道受压变形时，接触点受到较大的集中压力，支架被压弯。

（2）架设支架顶帮背得不均匀，支架受力不均，局部受力大，造成弯曲变形。

（3）在架设支架时，“卡缆”拧紧程度不同，局部支架节连接处没有夹紧，在支架受压时，变形时不一致，造成歪扭和局部弯曲。

4、侧压大

没有底梁的拱形支架抵抗侧压的能力较差，尤其是在拱形支架的断面形状选择不合理、巷道侧压力较大时，支架顶梁容易出现歪扭，柱腿容易出现弯曲变形。

金属支架的重要优点是在支架受压变形弯曲后，支架仍有一定的支撑力，只要支架节未脱落，不影响巷道使用，对安全没威胁，就不必进行维修。对损坏了的或弯曲的支架节，要等到巷道报废回收时，再取出整形修复或改制，这就减少了巷道维修工作量

二、拱形棚支护巷道维修方法

1、更换柱腿

拱形支架一帮柱腿出现严重变形或损坏，要进行维修。如果整个巷道和其他支架节，如顶梁或另一帮柱腿变形较小，就要更换一帮柱腿。在仅损坏了一架支架，其余支架较为完整，巷道压力也较小，更换柱腿时，要在这架拱形支架顶梁的最高位置打一根顶柱，把顶梁支撑牢固。若连续几架支架的柱腿都需更换，要架设一架抬板棚托住这几架支架的顶梁。抬板棚的架设方法与其他支架巷道的抬板棚架设方法一样，但它的位置在拱形的最高点，防止抬梁滑动。支架固定住以后，要回撤柱腿，通常用“软落”的方法，就要先用手镐把柱腿后煤矸掏空，拧松螺栓，卸下柱腿“卡缆”，取出柱腿。再把巷道刷大到需要宽度，挖好新的柱窝，垫上支架底座，即木墩或石墩，栽上新柱腿，拧紧“卡缆”。螺栓也要上紧、上均匀，再背好支架帮。

要注意出现过明显变形的巷道，使没更换的支架节或多或少总会有些变形，这时在选择新柱腿时，要与旧柱腿接头搭接严密。如果搭接不严密，就不能上“卡缆”，即使勉强上好，两节U型钢接触也不严。这会使支架支撑性能变坏，或降低支撑力，不能滑动，同时，重新安装的支架连接部分也可能损坏。凡柱腿和顶梁U型钢搭接不严密的，要返工。若顶梁支架节连接的一端已严重变形，不能上“卡缆”，就要更换整架支架。

拱形支架很少有更换两帮柱腿而不换支架顶梁的情况。这是由于拱形支架与木支架或混凝土支架不同，若两帮柱腿损坏达到一定要更换的程度，巷道是有了一些变形，并已经严重破坏、影响了使用，这时要全部翻修巷道。

2、拱形支架更换整架支架时的方法

虽然拱形支架是分节的，多达五节，但经过“卡缆”的连接，已成为一个整体，一个支架节出现严重变形，通常会影响其他节，这就要更换整架支架。按照顶板条件不同，更换整架支架的具体方法一般分为两种：

（1）顶板较好，经检查顶板无冒落的危险的。要用手镐刷大和掏空顶板和两帮，软落支架。在支架松动后，先卸下“卡缆”，取顶梁节，再回撤柱腿。等坏支架全部撤出，找掉浮砰，并根据支架规格的要求刷大巷道。再挖出新柱窝，垫好木墩底座，栽上新柱腿，用撑柱叉将两根柱腿支撑牢固，架上顶梁。在巷道断面大、顶梁过重时，也可用各型式的支架机，托起顶梁，把U型钢支架节两端裸在柱腿U型钢的槽内，并把顶梁稳定在支架断面规格要求的高度上，上好“卡缆”，背好顶和帮，撤去支架机。

（2）顶板破碎，回撤支架后，容易发生冒顶，这时在掏空顶和两帮的同时，边掏边插木板，木板的长度要要能确保搭在两旁不回撤的支架上。由于在顶帮上木板后不再取出，因此，软落支架刷顶帮时，巷道支架的宽度和高度要符合重新架设支架后对巷道支架的要求。顶帮刷完掏空后，卸下“卡缆”，先回撤顶梁，再回撤两帮柱腿。根据方法架设新支架。

3、拱形支架上下山维修的方法

拱形支架上、下山的维修在掏帮、撤架等方面与平巷维修相同。但架设新支架时，由于顶梁较重，连接部件操作复杂，因此，架设的操作步骤和混凝土支架在倾斜巷道的架设操作步骤大体相同。一是把支架在垂直水平面的位置上根据巷道规格组装好，柱腿落在柱窝内，上好“卡缆”。二是把支架推到垂直顶底板的位置上。三是把顶帮插严背实，回撤支架机。

为避免在推正支架的中倒架，应采用撑杆顶柱或用麻绳拴住支架进行保护。在巷道坡度不小于15°时，为确保安全，要在工作地点巷道上方10m处打护身排柱。坡度不小于25°时，底板上要下脚手横杠，方便维修人员站立操作。不管采用何种维修方法，回撤拱形支架时，均不可放炮崩柱腿和顶梁。