关于煤矿顺槽组合托板钢带的桁架结构探析

【摘 要】近年来，煤矿顺槽组合托板钢带的桁架结构已经取得了非常大的发展，特别是在煤矿进行两巷支护的进程中，已经发展到了运用锚杆进行支护的环节。在运用锚杆进行煤矿支护的过程中，此种方式要明显的优越于以前的棚式支护，但是在支护结构的端头，还是使用的替棚支护。煤矿的回采是根据采煤的实际进程进行支护棚的拆卸和安装，这就造成了极大的浪费。而当煤矿中运用到了顺槽组合托板钢带的桁架结构时，就能够有效的对煤矿的采矿效益进行提高。本文重点对煤矿顺槽组合托板钢带的桁架结构进行了探析。

【关键词】组合托板；桁架支护；煤矿顺槽；连续托盘

煤矿开采在实际的工作过程中会受到很多因素的影响，其中，受到端头管理的影响最大。在以前的煤矿中就已经有了棚式支护及锚杆支护，这就对端头的支护工艺有很大的帮助，煤矿企业发展到现在，随着现代科学技术的不断发展，现代煤矿一般应用的都是具有一定强度的钢带可以仅仅使用单体柱支撑钢带而不适用铰接顶梁或背顶材料就能很好的完成安全回采。所以，当煤矿顺槽支护方案得到确定时，充分的对锚网体系中的组件功能原理进行研究对锚网支护的改善具有非常重要的意义。

1 锚网梁结构简介

煤矿顺槽锚网梁支护主要的组成部分包含有锚杆、网片、托盘、锚索以及托梁等主要部件。在整个煤矿顺槽锚网梁支护过程中，对于煤矿中所使用的组件通常情况下都是大致相同的，而相互所组成的锚网体系也基本一致。在实际的煤矿应用过程中，具体的部件选择可以依据实际的应用情况进行支护部件尺寸的确定，进而使支护效果可以达到预期目的。

1.1 锚网梁结构主体力学组件

在锚网梁结构中，主体力学组件主要包含有两个部分，即锚杆和锚索。其中，锚杆是作为锚网支护的核心部件而存在的，锚杆的主要作用就是运用自身纵向约束力来保证对地层的力学性能进行有效的改变，进而使锚网梁结构能够起到预期的支护作用。对于一些简单的井巷工程来说，支护设计如果只是简单的采用锚杆就可以保证地下结构的稳定性，这也表明了锚网梁结构中锚杆的重要性。锚杆的主要组成部分包括有杆体、锚固剂、托盘以及螺母等组成，上述所有部件组成一个整体的套件，在套件中，组成锚杆的每一个部件都具有非常大的作用。

锚网梁结构中，除了有锚杆的存在之外，同时还有锚索的存在，锚索的主要作用就是能够提供较强的高预应力，进而保证岩土体能够得到有效的加固，进而保证整体工程达到预期目标。锚索的主要构成部分包括有钢绞线、锚固剂以及托盘等。

1.2 辅助力学组件

在锚网梁结构中，除了上述两种主要的组成部分，还包括有其他的辅助力学组件，例如托梁的存在。在锚网支护体系中，锚网支护中的托梁主要的作用就是能够有效的发挥出群锚效应，当托梁被制作成为大面积进行使用时，能够有效的对围岩顶板起到良好的承托作用。

在目前我国的顺槽支护中，所使用的钢带主要有以下几种，即平钢带、W型钢带及M型钢带，此三种钢带的使用都是以大面积托梁进行承托为基础进行的。但是在实际的钢带使用过程中，虽然有大断面进行承托，但其自身的抗撕拉能力还是非常差。

1.3 护表组件

在锚网梁结构中，护表组件主要也是作为辅助型组件存在的，其自身在网片在支护体系中的应用并不是以力学的形式呈现的，通常情况下都只是起到对破碎岩块的兜起及护表。

对于锚网体系中的顶板承托结构来说，无论是上述三种钢带中的任何一种钢带，还是组合托板桁架托梁钢带，在锚网结构中的应用作用及应用位置都是完全一致的。在实际的应用过程中，虽然各种钢带的使用方式都一样，但是因为每种托梁设计结构自身的几何差别，在实际的应用过程中也存在很大的区别。

2 锚网体系力学差距

2.1 锚杆力学行为

锚杆简单的说就是一个细长的长杆，锚杆的主要功能就是在锚网体系中起一定的拉力作用，它也是作为拉力杆件存在的。锚杆在实际的应用环境中主要是应用于岩土体中进行的，锚杆经常会因为受到岩土体的应力变化而自身产生一定的形变。锚杆力学中岩体的变形主要是地应力以及其工程自身的特性所决定的。同时，锚杆在岩体中的锚固段一般都较长，能够保证与岩体形成较为统一的一体，这也就能够保证锚杆在实际的应用过程中具有非常强的抗剪能力。

在锚网体系中，锚杆的使用通常都是与托梁联合进行的，这样可以保证锚杆能够有效的形成群锚，能够更好的形成桁架，所以，锚杆因为自身作用的特性，在实际的设计中要特别突出其抗拉能力。

2.2 托梁力学作用

按照巷道顶板钢带的理论原理来说，巷道顶板一定深度在应力平衡中主要是由于水平拉应力作用而破坏。在实际的工程中，岩石的抗拉强度要远远低于抗压强度，所以，锚网系统中对巷道顶板的设计就需要另外搭配一个巷道顶板钢带，以保证能够有效的对岩土体的抗拉强度进行克服。

在以往所应用到的W钢带以及M钢带，其主要的设计原理都是以承托和抗弯为基础进行的，所以，在锚网梁结构中对W钢带梁的设计可以使锚杆孔有一定的活动范围，此活动范围要保证能够有效的适应实际施工中所存在的误差。当托梁开孔位置强度大大削弱时，就会出现托梁在实际的施工过程中出现撕裂或拉断的情况出现，这就对整个工程造成严重的危害，进而使整个锚网体系都不能满足实际的工程需要。特别是不能较好的对破碎围岩高应力地层进行适应。

3 结束语

综上所述，通过对煤矿顺槽锚网体系中的托梁进行的力学分析可知，托梁的主要作用不是依靠承托而是补强顶板的岩体抗拉力来提高顶板稳定性，而一般托梁设计注重承托面大而忽视钢带托梁的抗撕拉能力的缺陷。新的组合托板托梁设计应充分考虑抗撕拉强度与锚杆（索）的强度配套和结构配套，以便托梁与锚杆锚索连接成为铰接而使得锚网体系形成桁架结构而充分发挥体系联合作用。

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