摘 要:在矿井巷道掘进过程中经常需要架棚支护,架棚支护的临时支护都是使用前探梁,而前探梁挂卡对前探梁的固定又起到了关键作用,所以在前探梁挂卡的方便牢固可靠关系到架棚巷道的施工安全和掘进效率。
　　关键词:架棚巷道新型前探梁挂卡临时支护
　　中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(c)-0001-02
　　
　　新集三矿属急倾斜煤层,低瓦斯矿井,矿井于1996年10月投产,设计年产量60万吨。该矿目前每年的掘进进尺中回采和准备巷道都是采用工字钢梯形棚支护,当掘进队在进行架棚巷道施工时都要用上前探梁作为施工时的临时支护,同时在巷道改棚、扩棚等修护作业头面也必须要用到前探梁。而该矿以前的前探梁挂卡使用笨重,不方便,自从在架棚巷道施工过程中使用新型前探梁挂卡后取得了较好的效果。
　　
　　1 研究背景
　　该矿以前的前探梁挂卡一般使用直径为10mm的钢筋加工而成的大号“U”卡子,该卡子在施工过程中需要用力插入棚梁与巷道顶板的夹缝之间,由于巷道压力和前后棚梁间距的限制,无论是插入还是取出,卡子都不能方便移动位置,和调整与前探梁之间的间隙,许多时候需要使用锤砸等办法进行处理,给井下施工带来诸多不便,同时也因此而产生了一系列衍生的安全隐患。
　　
　　2 研究目的
　　提高前探梁的安全性,从而保证架棚施工的安全、施工效率,有效减化作业工序。消除对原有巷道腰背的破坏。
　　
　　3 研究思路
　　根据现场施工环境与条件,对前探梁卡子进行革新,详见附图,分析及思路如下:
　　由于工字钢独特的自身的结构,该挂卡可以不与巷道顶板直接接触,通过卡在工字钢上而挂在巷顶;
　　该构件以钢板和轴销子为加工材料,结构简单,加工工艺简单。
　　
　　4 理论计算
　　挂卡结构受力分析如下:
　　按直径为的Q235钢筋进行计算。
　　(1)、挂钩爪子处需要计算抗弯能力
　　单个爪子受力为:F=P/4
　　Q235钢弯曲应力[]=40MPa力矩:l=35mm
　　弯曲应力:按最大力矩进行设计计算,所以有弯矩:M=F·L
　　
　　(一)四个爪子拉杆要计算抗拉能力
　　钢筋的截面系数为:断面面积其中d=20mm,查表可取抗拉强度为
　　所以可以承受的拉力为:
　　
　　
　　(二)转动爪子采用轴销联接,对联接件进行最小直径设计:
　　仍采用Q235号钢,抗剪切应力为 ,由以上受力分析知道,拉力取小值
　　。
　　
　　以上分析可以知道,该前探梁挂卡可以承受的最大拉力为
　　
　　支撑螺栓直径设为,抗压应力(屈服强度:当材料所受应力超过弹性极限后,变形增加较快,此時除了产生弹性变形外,还产生部分塑性变形。当应力达到一个值后,塑性应变急剧增加,曲线出现一个波动的小平台,这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度。Q235就是屈服强度)为P=4F,所以有:
　　
　　,
　　取螺栓直径为16mm
　　
　　5 工作原理
　　该卡子为张合方式,以一轴转动,采用带钩的可转动杆件以机械自锁方式进行固定,拆卸安全、简易、快捷;
　　正下方有一紧固梯形纹螺栓,用于加固和控制前探梁的高度,操作方面简易,图1;
　　
　　6 结语
　　该种新型前探梁挂卡使用起来安全、简易、快捷,所以该种新型前探梁挂卡已经在该矿全面推广使用,它的成功使用不仅提高了施工的安全系数,同时也减化作业工序,提高了施工效率。