U型钢计算完整版.docVIP

PAGE 5 下组煤西翼专用回风巷U型钢选型计算 现下组煤西翼专用回风巷地质条件复杂，计划该巷道采用Ｕ型钢拱形可缩性支架进行加强支护，现对U型钢选型进行计算。 一、U型钢简介 Ｕ型钢可缩性支架具有结构简单、承载能力较矿工字钢大、可缩性能较好、可用于大断面等优点。在一定程度上保证了巷道的支护断面和围岩的整体性，减少了巷道维修的次数和强度。 表1 国产型钢主要断面参数表 型 号 截面面积cm2 理论 重量Gkg/m 断面主要参数 主要对比参数 Ix/cm4 Jx/cm4 Wx/cm3 Iy/cm4 Jy/cm4 Wy/cm3 W W W U18 24.10 18.90 288.8 284.2 57.40 333.2 331.3 54.30 3.0 2.9 1.06 U25 31.54 24.76 455.1 451.7 81.68 506.0 508.7 75.92 3.3 3.1 1.08 U29 37 29 612.1 616 94 770.7 775 103 3.2 3.6 0.91 U36 45.7 35.87 955.5 972 137 1237.0 1264 148 3.8 4.1 0.93 下组煤西翼专用回风巷U型钢选型计算 下组煤西翼专用回风巷毛宽5.2m,毛高3.7m，巷道沿10#煤标志层上1m掘进。 (一)巷道顶压值为： （1）计算危岩最大高度： H= 式中：H 危岩最大高度； S巷道跨度 5200mm； α1 、 β1 顶板弱面角 450 代入式中计算：H=2600mm。 则巷道顶板每米承受载荷为：Qs =R×H×S×10 式中：Qs——岩体负荷重量； R——顶板煤比重，取1.5t/m3； H——危岩高度，取2.6m； S——支护面积，S=5.2×1=5.2m2； 故：Qs =R×H×S×10=1.5×2.6×5.2×10=202KN/m （二）巷道两帮侧压值为： Qs=KU×C×r×[h×sina+b×cos(a/2)×tg(45-φ/2)] =1×1.35×15×[3.7×sin4°+ 2.6×cos(4°/2) ×tg(45-25°/2)] =38.7KN 式中：QS—两煤帮侧压值，kN/m； KU—采动影响系数，取1~5，取1； C—巷道两帮松塌破坏深度，1.35m； 巷道两帮潜在松塌区宽度C 式中：h—巷道掘进高度，取3.7m φ—煤层内摩擦角，取25° 计算得C=1.35m r—煤体容重，15kN/m3； h—巷道掘进高度，3.7m； a—煤层倾角，4°。 b—顶板潜在的冒落拱高度，2.6 m； φ—煤体内摩擦角，25°。 （三）U型钢支架承载能力计算： 选用拱顶直腿U型钢支架，＝30°，＝120°，r＝250cm，＝500 cm，200cm。支架按承受均布载荷考虑，其力学计算简图如下。 由上可知顶压和侧压值可知载荷集度为的1.7倍，该U型钢支架的承载能力如下： 设=1.7N/cm， 在，作用下，支座反力、 求柱腿内的最大正应力(wx及F以U25参数代入) 求拱梁内的最大正应力 最大弯矩位于处 求最大弯矩截面上的轴力 求载荷集度增大系数a 最大正应力发生在拱梁内，则 计算 计算支架整架承载能力P （四）U型钢支架棚距: 巷道顶压计算值为202KN/m，选用25U型钢时支架整架单架承载能力为192.8KN,支架的支护密度应达到1.1架/m，结合凯嘉集团安益、倡源煤业的U型钢使用情况，确定采用25U型的U型钢，支护排距为0.8m。 U型钢钢架参数 断面 直墙圆弧拱 搭接长度 400mm U型钢型号 U25 柱腿长度 2500mm 连接方式 腰定位 拱梁长度 6800mm（=120°=30°） 卡缆型号 25A双槽夹板式 支护排距 0.8m