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摘要：随着经济的发展，U型钢在煤矿生产领域得到广泛的使用，为了确保煤炭生产的安全性，需要提高U型钢架棚支护巷道的抗压强度。为此，本文通过创新U型钢棚子顶撑子的连接方式，提高抗压强度，进而丰富了U型钢架棚支护技术。
关键词：支护技术 U型钢 抗压强度
目前，在煤矿生产领域，U型钢架棚支护已经无处不在，它主要应用于顶板破碎、压力较大、支护困难的回采巷道及准备巷道，应用成本较高，是煤矿生产投入资金较大的一部分。其主要原因是受工作面压力的影响，投入到一个工作面使用过后，就基本上变形的不能复用，需要不断的投入新棚子，经济投入巨大。甚至在很多工作面，不等到采面回采结束，巷道就基本上受压变形损毁到不能满足生产需求，这就需要不断的去维修或者更换新棚，浪费了大量的人力及物力，甚至制约了生产和工作计划的有序布置。另外，在维修期间，维修难度较大，给施工人员也造成了很多的不安全因素。所以，如何在基本上不增加经济成本的基础上，极大限度的提高U型钢架棚支护巷道的抗压强度，是解决问题的关键所在。本人根据这些年来对U型钢拱形棚变形原因的追踪分析，认为目前常规的U型钢架棚支护技术存在着很大的弊端，通过改变架棚方式后，可极大的提高U型钢拱形棚的抗压强度，现已在我矿南、北大巷及皮带下山初步试验成功，效果显著。
本项目详细的科学技术内容就是通过对煤矿井下U型钢架棚支护巷道变形的追踪调查分析，运用新的技术方法提高棚子的承压能力。在改善以前旧的施工技术方法的同时，对新的技术方案给予实验验证。具体详细的技术改进原理及技术方案如下：
提高U型钢棚梁的整体抗压能力，实现棚子的均衡受压。传统的U型钢棚架设方式为梁口搭接一致型，这样棚梁的承压很容易集中在巷道的一侧，使下搭接承压梁快速变形。因为，通过受力分析及巷道变形观察来看，只要是巷道的正顶或两囊的来压，下搭接承压梁承受力最大，在两梁搭接口处变形也最严重，应力变形到一定程度的时候，整架棚子就会扭曲变形。长时间以后，因局部出现的这种冲压区，就会导致整个巷道或者巷道部分段的棚子出现扭曲变形的后果。如果改变为左右梁上下交替压茬的支护方式后，一架棚子的承压梁在左侧，另一架棚子的承压梁就会在右侧，这样，在任意两架棚子之间形成一个支撑平衡。以此类推，整个巷道棚梁受力左右均衡交替，也从而实现整条巷道棚子两侧的受力均衡，达到支护抗压的目的。
改变U型钢棚子顶撑子的连接方式。习惯上U型钢棚子顶撑子的连接方式为直线型一字撑，这样的连接方式，施工人员在施工时随意性较大，再加上巷道测点易动的情况下，巷道施工的直线度很难有保证，多多少少、大大小小都会出现U型钢棚腿里出外进、基准线或大或小的情况，巷道质量没有保障，需要每班棚子架过后不断的校正，浪费了大量的施工时间。另外，如果在巷道直线度没有保证的情况下，巷道的整体抗压能力就会大大减弱，犹如建房时地基不正、不稳一样，很容易形成线大的U型棚子段局部受压、迅速应力变形，最终形成很大一部分棚子联锁变形的现象。如果改变为斜型人字撑后，在棚梁的搭接尺寸及U型卡缆的固定位置不变时，再根据棚档的大小，很容易算出斜撑的标准固定尺寸。这样，施工人员在施工过程中，如果出现基准线错的情况下，梁与梁中间的斜撑就基本上不能安装上，从而在施工源头紧紧把握住了工程的质量，增加了整体巷道的抗压能力。
1 立项背景（相关科学技术及其存在问题、立项原因及推荐理由）
目前，在煤矿生产领域，U型钢架棚支护已经无处不在，它主要应用于顶板破碎、压力较大、支护困难的回采巷道及准备巷道，应用成本较高，是煤矿生产投入资金较大的一部分。其主要原因是受工作面压力的影响，投入到一个工作面使用过后，就基本上变形的不能复用，需要不断的投入新棚子，经济投入巨大。甚至在很多工作面，不等到采面回采结束，巷道就基本上受压变形损毁到不能满足生产需求，这就需要不断的去维修或者更换新棚，浪费了大量的人力及物力，甚至制约了生产和工作计划的有序布置。另外，在维修期间，维修难度较大，给施工人员也造成了很多的不安全因素。所以，如何在基本上不增加经济成本的基础上，极大限度的提高U型钢架棚支护巷道的抗压强度，是解决问题的关键所在。本人根据这些年来对U型钢拱形棚变形原因的追踪分析，认为目前常规的U型钢架棚支护技术存在着很大的弊端，通过改变架棚方式后，可极大的提高U型钢拱形棚的抗压强度，现已在我矿初步试验成功，效果显著。
2 详细科学技术内容（技术与原理、关键、技术方案和主要指标）
本项目详细的科学技术内容就是通过对煤矿井下U型钢架棚支护巷道变形的追踪调查分析，运用新的技术方法提高棚子的承压能力。在改善以前旧的施工技术方法的同时，对新的技术方案给予实验验证。具体详细的技术改进原理及技术方案如下：
2.1 提高U型钢棚梁的整体抗压能力，实现棚子的均衡受压。传统的U型钢棚架设方式为梁口搭接一致型，这样棚梁的承压很容易集中在巷道的一侧，使下搭接承压梁快速变形。因为，通过受力分析及巷道变形观察来看，只要是巷道的正顶或两囊的来压，下搭接承压梁承受力最大，在两梁搭接口处变形也最严重，应力变形到一定程度的时候，整架棚子就会扭曲变形。长时间以后，因局部出现的这种冲压区，就会导致整个巷道或者巷道部分段的棚子出现扭曲变形的后果。如果改变为左右梁上下交替压茬的支护方式后，一架棚子的承压梁在左侧，另一架棚子的承压梁就会在右侧，这样，在任意两架棚子之间形成一个支撑平衡。
2.2 改变U型钢棚子顶撑子的连接方式。习惯上U型钢棚子顶撑子的连接方式为直线型一字撑，这样的连接方式，施工人员在施工时随意性较大，再加上巷道测点易动的情况下，巷道施工的直线度很难有保证，多多少少、大大小小都会出现U型钢棚腿里出外进、基准线或大或小的情况，巷道质量没有保障，需要每班棚子架过后不断的校正，浪费了大量的施工时间。如果改变为斜型人字撑后，在棚梁的搭接尺寸及U型卡缆的固定位置不变时，再根据棚档的大小，很容易算出斜撑的标准固定尺寸。这样，施工人员在施工过程中，如果出现基准线错的情况下，梁与梁中间的斜撑就基本上不能安装上，从而在施工源头紧紧把握住了工程的质量，增加了整体巷道的抗压能力。 2.3 在地面加工U型钢棚腿时，用U型钢废料大约100mm左右，用电焊镶嵌在梁与腿搭接处，距腿顶部400mm左右，焊紧焊牢。这样在架棚子时，梁与腿之间就多了一块抗缩块，不至于在梁与腿之间的U型卡子上不紧或顶部来压时，U型钢棚子很快缩性变形，最终导致巷道不断收缩，从而影响生产巷道断面的需求。
2.4 按照“黄金分割”比例原理，棚子高宽比例设计为0.618：1，根据巷道断面尺寸要求，高2.8m，宽4.53m，或者高3m，宽4.85m，完全满足生产的需要。另外，此规格尺寸的棚子用到回采巷道的风巷后，就不在用单独设计车场，整个巷道尺寸能基本上保持一致性，增加了巷道的美观程度。此设计还比较符合煤矿工程设计手册的抗压设计原理，能全面提高棚子的抗压强度。
2.5 交岔点组合型桥式抬棚梁的应用，完全符合拱形桥梁的设计思想。它主要的设计原理为梯形棚与拱形棚的组合运用，在原来梯形抬棚梁下架拱形棚梁，然后再用卡子把两款棚子可靠联锁，使抬棚梁形成强有力的支撑力。这样，既满足交岔点施工时空间的需求，又满足以前交叉点施工后抬棚梁抗压能力弱的缺点。
3 存在问题及改进措施
目前，据了解在新阳煤业多架U型钢棚子的巷道，基本上都是以前传统的施工方法，很少有从改变施工方法上来提高同类型U型棚子的施工质量和抗压强度。传统的施工方法，在施工过程中随意性较大，工程质量很难保证，总是在施工完毕后再进行维修，这样不仅浪费时间，而且维修质量不高，造成巷道整体抗压强度下降。改变施工工艺后，不仅从施工源头保证了质量，而且从多方面环节上提高了巷道的整体抗压强度。但主要的制约因素是对棚子的加工质量及精度要求相对较高，不然会给职工在施工中造成困难。
4 经济效益
①该施工方式大大的加快了施工进度，提高了生产效率，保证了施工质量。
②减少了工人维修时的劳动强度及风险，提高了采面推进时的安全系数，确保了安全生产的顺利进行。
③减少了巷道后期维修中物料的投入，降低了生产成本，加快了采面的推进度，提高了经济效益。
准备在我矿所有工作面中推广应用。
参考文献：
[1]何力强.煤巷锚杆支护技术研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009（06）.
[2]李志超.综采工作面停采的顶板支护技术研究[J].价值工程，2013（21）.
[3]梁文进.浅谈工程施工质量管理[J].广西质量监督导报，2010（07）.
关键词：支护技术 U型钢 抗压强度
目前，在煤矿生产领域，U型钢架棚支护已经无处不在，它主要应用于顶板破碎、压力较大、支护困难的回采巷道及准备巷道，应用成本较高，是煤矿生产投入资金较大的一部分。其主要原因是受工作面压力的影响，投入到一个工作面使用过后，就基本上变形的不能复用，需要不断的投入新棚子，经济投入巨大。甚至在很多工作面，不等到采面回采结束，巷道就基本上受压变形损毁到不能满足生产需求，这就需要不断的去维修或者更换新棚，浪费了大量的人力及物力，甚至制约了生产和工作计划的有序布置。另外，在维修期间，维修难度较大，给施工人员也造成了很多的不安全因素。所以，如何在基本上不增加经济成本的基础上，极大限度的提高U型钢架棚支护巷道的抗压强度，是解决问题的关键所在。本人根据这些年来对U型钢拱形棚变形原因的追踪分析，认为目前常规的U型钢架棚支护技术存在着很大的弊端，通过改变架棚方式后，可极大的提高U型钢拱形棚的抗压强度，现已在我矿南、北大巷及皮带下山初步试验成功，效果显著。
本项目详细的科学技术内容就是通过对煤矿井下U型钢架棚支护巷道变形的追踪调查分析，运用新的技术方法提高棚子的承压能力。在改善以前旧的施工技术方法的同时，对新的技术方案给予实验验证。具体详细的技术改进原理及技术方案如下：
提高U型钢棚梁的整体抗压能力，实现棚子的均衡受压。传统的U型钢棚架设方式为梁口搭接一致型，这样棚梁的承压很容易集中在巷道的一侧，使下搭接承压梁快速变形。因为，通过受力分析及巷道变形观察来看，只要是巷道的正顶或两囊的来压，下搭接承压梁承受力最大，在两梁搭接口处变形也最严重，应力变形到一定程度的时候，整架棚子就会扭曲变形。长时间以后，因局部出现的这种冲压区，就会导致整个巷道或者巷道部分段的棚子出现扭曲变形的后果。如果改变为左右梁上下交替压茬的支护方式后，一架棚子的承压梁在左侧，另一架棚子的承压梁就会在右侧，这样，在任意两架棚子之间形成一个支撑平衡。以此类推，整个巷道棚梁受力左右均衡交替，也从而实现整条巷道棚子两侧的受力均衡，达到支护抗压的目的。
改变U型钢棚子顶撑子的连接方式。习惯上U型钢棚子顶撑子的连接方式为直线型一字撑，这样的连接方式，施工人员在施工时随意性较大，再加上巷道测点易动的情况下，巷道施工的直线度很难有保证，多多少少、大大小小都会出现U型钢棚腿里出外进、基准线或大或小的情况，巷道质量没有保障，需要每班棚子架过后不断的校正，浪费了大量的施工时间。另外，如果在巷道直线度没有保证的情况下，巷道的整体抗压能力就会大大减弱，犹如建房时地基不正、不稳一样，很容易形成线大的U型棚子段局部受压、迅速应力变形，最终形成很大一部分棚子联锁变形的现象。如果改变为斜型人字撑后，在棚梁的搭接尺寸及U型卡缆的固定位置不变时，再根据棚档的大小，很容易算出斜撑的标准固定尺寸。这样，施工人员在施工过程中，如果出现基准线错的情况下，梁与梁中间的斜撑就基本上不能安装上，从而在施工源头紧紧把握住了工程的质量，增加了整体巷道的抗压能力。
1 立项背景（相关科学技术及其存在问题、立项原因及推荐理由）
目前，在煤矿生产领域，U型钢架棚支护已经无处不在，它主要应用于顶板破碎、压力较大、支护困难的回采巷道及准备巷道，应用成本较高，是煤矿生产投入资金较大的一部分。其主要原因是受工作面压力的影响，投入到一个工作面使用过后，就基本上变形的不能复用，需要不断的投入新棚子，经济投入巨大。甚至在很多工作面，不等到采面回采结束，巷道就基本上受压变形损毁到不能满足生产需求，这就需要不断的去维修或者更换新棚，浪费了大量的人力及物力，甚至制约了生产和工作计划的有序布置。另外，在维修期间，维修难度较大，给施工人员也造成了很多的不安全因素。所以，如何在基本上不增加经济成本的基础上，极大限度的提高U型钢架棚支护巷道的抗压强度，是解决问题的关键所在。本人根据这些年来对U型钢拱形棚变形原因的追踪分析，认为目前常规的U型钢架棚支护技术存在着很大的弊端，通过改变架棚方式后，可极大的提高U型钢拱形棚的抗压强度，现已在我矿初步试验成功，效果显著。
2 详细科学技术内容（技术与原理、关键、技术方案和主要指标）
本项目详细的科学技术内容就是通过对煤矿井下U型钢架棚支护巷道变形的追踪调查分析，运用新的技术方法提高棚子的承压能力。在改善以前旧的施工技术方法的同时，对新的技术方案给予实验验证。具体详细的技术改进原理及技术方案如下：
2.1 提高U型钢棚梁的整体抗压能力，实现棚子的均衡受压。传统的U型钢棚架设方式为梁口搭接一致型，这样棚梁的承压很容易集中在巷道的一侧，使下搭接承压梁快速变形。因为，通过受力分析及巷道变形观察来看，只要是巷道的正顶或两囊的来压，下搭接承压梁承受力最大，在两梁搭接口处变形也最严重，应力变形到一定程度的时候，整架棚子就会扭曲变形。长时间以后，因局部出现的这种冲压区，就会导致整个巷道或者巷道部分段的棚子出现扭曲变形的后果。如果改变为左右梁上下交替压茬的支护方式后，一架棚子的承压梁在左侧，另一架棚子的承压梁就会在右侧，这样，在任意两架棚子之间形成一个支撑平衡。
2.2 改变U型钢棚子顶撑子的连接方式。习惯上U型钢棚子顶撑子的连接方式为直线型一字撑，这样的连接方式，施工人员在施工时随意性较大，再加上巷道测点易动的情况下，巷道施工的直线度很难有保证，多多少少、大大小小都会出现U型钢棚腿里出外进、基准线或大或小的情况，巷道质量没有保障，需要每班棚子架过后不断的校正，浪费了大量的施工时间。如果改变为斜型人字撑后，在棚梁的搭接尺寸及U型卡缆的固定位置不变时，再根据棚档的大小，很容易算出斜撑的标准固定尺寸。这样，施工人员在施工过程中，如果出现基准线错的情况下，梁与梁中间的斜撑就基本上不能安装上，从而在施工源头紧紧把握住了工程的质量，增加了整体巷道的抗压能力。 2.3 在地面加工U型钢棚腿时，用U型钢废料大约100mm左右，用电焊镶嵌在梁与腿搭接处，距腿顶部400mm左右，焊紧焊牢。这样在架棚子时，梁与腿之间就多了一块抗缩块，不至于在梁与腿之间的U型卡子上不紧或顶部来压时，U型钢棚子很快缩性变形，最终导致巷道不断收缩，从而影响生产巷道断面的需求。
2.4 按照“黄金分割”比例原理，棚子高宽比例设计为0.618：1，根据巷道断面尺寸要求，高2.8m，宽4.53m，或者高3m，宽4.85m，完全满足生产的需要。另外，此规格尺寸的棚子用到回采巷道的风巷后，就不在用单独设计车场，整个巷道尺寸能基本上保持一致性，增加了巷道的美观程度。此设计还比较符合煤矿工程设计手册的抗压设计原理，能全面提高棚子的抗压强度。
2.5 交岔点组合型桥式抬棚梁的应用，完全符合拱形桥梁的设计思想。它主要的设计原理为梯形棚与拱形棚的组合运用，在原来梯形抬棚梁下架拱形棚梁，然后再用卡子把两款棚子可靠联锁，使抬棚梁形成强有力的支撑力。这样，既满足交岔点施工时空间的需求，又满足以前交叉点施工后抬棚梁抗压能力弱的缺点。
3 存在问题及改进措施
目前，据了解在新阳煤业多架U型钢棚子的巷道，基本上都是以前传统的施工方法，很少有从改变施工方法上来提高同类型U型棚子的施工质量和抗压强度。传统的施工方法，在施工过程中随意性较大，工程质量很难保证，总是在施工完毕后再进行维修，这样不仅浪费时间，而且维修质量不高，造成巷道整体抗压强度下降。改变施工工艺后，不仅从施工源头保证了质量，而且从多方面环节上提高了巷道的整体抗压强度。但主要的制约因素是对棚子的加工质量及精度要求相对较高，不然会给职工在施工中造成困难。
4 经济效益
①该施工方式大大的加快了施工进度，提高了生产效率，保证了施工质量。
②减少了工人维修时的劳动强度及风险，提高了采面推进时的安全系数，确保了安全生产的顺利进行。
③减少了巷道后期维修中物料的投入，降低了生产成本，加快了采面的推进度，提高了经济效益。
准备在我矿所有工作面中推广应用。
参考文献：
[1]何力强.煤巷锚杆支护技术研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009（06）.
[2]李志超.综采工作面停采的顶板支护技术研究[J].价值工程，2013（21）.
[3]梁文进.浅谈工程施工质量管理[J].广西质量监督导报，2010（07）.