梯形可縮性金屬支架

螺栓連接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于柱腿上部可縮性搭接處腹板的兩側，然后用螺栓連接。

當擰緊螺栓后，螺栓便將縱向滑移構件與工字鋼柱腿夾緊，并在兩者之間產(chǎn)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于該摩擦力時，滑移構件會沿著柱腿向下滑動，支架頂梁也隨之下沉，實現(xiàn)垂直可縮，并使頂梁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。

工字鋼頂梁上的梁腿連接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后擰緊，滑移件則采用自由鉸接，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于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 。

工字鋼可縮性支架連接件完全取消了螺栓，無論是縱向滑移構件還是橫向夾緊摩擦塊均采用楔式連接，安裝拆卸時，只需用錘將連接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，克服螺栓連接件在井下常常銹蝕，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一般采用礦用工字鋼制做（也有用U型鋼制做的）。礦用工字鋼梯形可縮性支架是根據(jù)我國國情而發(fā)展起來的適用于采準巷道、軟巖巷道和其他復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(jié)約鋼材和支護成本均在30%以上，經(jīng)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應用范圍和發(fā)展前途。

梯形可縮性金屬支架主要為卡環(huán)式，分為雙向可縮型、頂梁可縮型、立柱可縮型三大類 。

國內外可縮性巷道支架都用U型鋼制造, 工字鋼只用于制造剛性支架。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于圍巖條件和生產(chǎn)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，又起連接件的作用，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。

在工字鋼型號、材質確定后，支架頂梁承載能力取決于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，這種特性與回采巷道圍巖變形特點相適應，即支架安設初期支架承載能力小，圍巖壓力也不大隨著支架架設時間的延長，回采工作面臨近，圍巖壓力越來越大，支架縮量也不斷增加，承載能力也逐漸增大，有效地控制巷道圍巖變形破壞。

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，具有恒阻特性圖，頂梁上的橫向夾緊摩擦塊的阻力也基本上是恒定的圖。

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于頂梁與橫向夾緊摩擦塊間的摩擦力，而且還取決于支架底部與縱向滑移摩擦塊頂端之間摩擦力的大小。在橫只需用錘將連接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，克服螺栓連接件在井下常常銹蝕，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一般采用礦用工字鋼制做（也有用U型鋼制做的）。礦用工字鋼梯形可縮性支架是根據(jù)我國國情而發(fā)展起來的適用于采準巷道、軟巖巷道和其他復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(jié)約鋼材和支護成本均在30%以上，經(jīng)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應用范圍和發(fā)展前途 。

綜上所述，拱形、環(huán)形和梯形是金屬支架的三大類型。就支架的承載能力、控制圍巖變形效果及可縮性而言，以環(huán)形支架最好，拱形支架次之，梯形支架較差；就支架結構的繁簡，支架加工、安設、回收、巷道斷面開掘難易，巷道斷面利用率和支架成本高低，以及安設支架時對頂板和圍巖的破壞情況講，則以梯形支架最優(yōu)，拱形次之，環(huán)形較差。

拱形支架在我國使用廣泛，特別是在巷道圍巖變形量和壓力較大的情況下，使用拱形支架更有其優(yōu)越性。環(huán)形可縮性金屬支架的承載能力大，能有效地控制巷道底鼓和兩幫移近，適宜在圍巖壓力大，特別是兩幫壓力大、底鼓嚴重的巷道中使用。當側壓和底鼓不甚嚴重、巷道壓力和圍巖變形亦不太大，可使用梯形可縮性金屬支架 。

環(huán)形可縮性支架又稱封閉形可縮性支架，支架各節(jié)連接后形成一個封閉的環(huán)形，故因此而得名。封閉形支架與拱形、梯形支架不同處就在于其底部是封閉的，因此帶來兩個突出的優(yōu)點：由于支架本身是一個閉合體，其承載能力較拱形、梯形支架有較大提高，支架變形損壞??；由于支架底部封閉，對巷道底鼓有良好的控制作用，對巷道兩幫也有較強的控制能力。

環(huán)形可縮性支架結構復雜、鋼材消耗多、成本高，通常只在圍巖松軟、采深大、壓力大、底鼓嚴重、兩幫移近量很大的巷道才使用這種支架。環(huán)形可縮性支架的主要架型有馬蹄形、圓形、方（長）環(huán)形等 。