梯形可縮性金屬支架一般採用礦用工字鋼製做（也有用U型鋼製做的）。礦用工字鋼梯形可縮性支架是根據我國國情而發展起來的適用於采準巷道、軟岩巷道和其他複雜條件巷道的一種新型支架。
基本介紹
- 中文名：梯形可縮性金屬支架
- 外文名：Trapezoidal compressible metal support
- 學科：煤炭工程
- 領域：開採
- 製作：採用礦用工字鋼製做
- 套用：采準巷道、軟岩巷道等
簡介,國內現狀,螺栓連線件式支架結構和原理,楔緊連線件式支架結構和原理,梯形可縮性金屬支架力學性能,
簡介
梯形可縮性金屬支架一般採用礦用工字鋼製做（也有用U型鋼製做的）。礦用工字鋼梯形可縮性支架是根據我國國情而發展起來的適用於采準巷道、軟岩巷道和其他複雜條件巷道的一種新型支架。礦工鋼梯形可縮性支架與U型鋼可縮性支架相比，結構簡單、裝卸容易、造價較低，平均節約鋼材和支護成本均在30%以上，經濟效益顯著。
梯形可縮性支架比拱形可縮性支架的承載能力小，但它不破壞頂板，能保持頂板的完整性，且斷面利用率高。故在一定條件下梯形可縮性金屬支架也有較廣泛的套用範圍和發展前途。
梯形可縮性金屬支架主要為卡環式，分為雙向可縮型、頂梁可縮型、立柱可縮型三大類。
國內現狀
國內外可縮性巷道支架都用U型鋼製造, 工字鋼只用於製造剛性支架。我國型鋼貨源緊張（只占工字鋼30%-40%），價格偏高（比工字鋼高15%-20%）。
工字鋼可縮性巷道支架適用於圍岩條件和生產技術條件較差的梯形巷道。這種支架由工字鋼和可縮性構件組成，其中縱向可縮性滑移構件代替了部分柱腿工字鋼的長度，既是支架的組成部分，又起連線件的作用，因而結構簡單，成本降低。支架的工作阻力可在20-30kN調整，可縮量為180-500mm。
螺栓連線件式支架結構和原理
螺栓連線件式工字鋼可縮性支架結構，由柱腿墊板、柱腿、螺栓、縱向滑移構件、橫向夾緊摩擦塊、頂梁和螺栓組成。
可縮的核心部件是縱向滑移構件和橫向夾緊摩擦塊，它們均為鑄鋼件。安裝時，先將兩件縱向滑移構件分別置於柱腿上部可縮性搭接處腹板的兩側，然後用螺栓連線。
當擰緊螺栓後，螺栓便將縱向滑移構件與工字鋼柱腿夾緊，並在兩者之間產生摩擦力，為支架頂梁提供工作阻力。當頂梁作用在柱腿上的壓力大於該摩擦力時，滑移構件會沿著柱腿向下滑動，支架頂梁也隨之下沉，實現垂直可縮，並使頂樑上的部分作用力得到釋放，避免支架頂梁承受過大的壓力而損壞。
工字鋼頂樑上的梁腿連線裝置具有側向可縮性能。支架橫向夾緊摩擦塊與縱向滑移構件用螺栓鉸接，增加支架的整體性。安裝時，將橫向夾緊摩擦塊扣緊在工字鋼頂梁的翼緣上，螺栓穿過橫向夾緊摩擦塊後擰緊，滑移件則採用自由鉸接，使這種支架的安裝和拆卸都比較容易。在一般情況下，柱腿可承受一定的側向壓力，阻止巷道兩幫的變形破壞當柱腿受到的側壓力大於橫向夾緊摩擦塊與頂梁翼緣、頂梁底部與縱向滑移構件頂端之間的摩擦力時，柱腿便推動摩擦塊向巷道空間移動，形成側向可縮，釋放棚腿上的部分壓力，避免柱腿受力過大而損壞。
楔緊連線件式支架結構和原理
工字鋼可縮性支架連線件完全取消了螺栓，無論是縱向滑移構件還是橫向夾緊摩擦塊均採用楔式連線，安裝拆卸時，只需用錘將連線件楔子打緊或卸下即可。不使用螺栓，簡化支架安裝和拆卸工序，克服螺栓連線件在井下常常鏽蝕，支架拆除困難的缺點，使支護成本進一步降低。
梯形可縮性金屬支架力學性能
在工字鋼型號、材質確定後，支架頂梁承載能力取決於頂梁長度支架柱腿承受側壓的能力與柱腿長度和縱向滑移構件強度有關。設計縱向滑移構件尺寸時使其強度要和柱腿工字鋼的承載能力相適應，保證滑移構件不影響柱腿承受側壓能力。這樣柱腿的承載能力就只與長度有關。
工字鋼可縮支架的最終承載能力比同型號剛性支架大，這種特性與回採巷道圍岩變形特點相適應，即支架安設初期支架承載能力小，圍岩壓力也不大隨著支架架設時間的延長，回採工作面臨近，圍岩壓力越來越大，支架縮量也不斷增加，承載能力也逐漸增大，有效地控制巷道圍岩變形破壞。
以工字鋼可縮性支架在實驗室試驗的力學性質為例，試驗支架柱腿垂直承載能力、橫向夾緊摩擦塊可縮性試驗和支架整體力學性能試驗等。
試驗表明，擰緊力矩一定條件下，支架柱腿可縮性構件的工作阻力基本上不隨可縮量的加大而變化，具有恆阻特性圖，頂樑上的橫向夾緊摩擦塊的阻力也基本上是恆定的圖。
力學試驗和理論分析一致，認為支架側向工作阻力不但取決於頂梁與橫向夾緊摩擦塊間的摩擦力，而且還取決於支架底部與縱向滑移摩擦塊頂端之間摩擦力的大小。在橫只需用錘將連線件楔子打緊或卸下即可。不使用螺栓，簡化支架安裝和拆卸工序，克服螺栓連線件在井下常常鏽蝕，支架拆除困難的缺點，使支護成本進一步降低。
