隨著煤炭開(kāi)采深度的增加，尤其中原地區(qū)部分煤礦已開(kāi)采到地下千米深，開(kāi)采井下環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，巷道斷面不斷增大，巷道承受礦壓也明顯增加，對(duì)巷道支護(hù)強(qiáng)度提出越來(lái)越高的要求。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，礦用U型鋼加工成的可伸縮性拱形金屬支架獲得了廣泛的應(yīng)用，該支架具有承載能力強(qiáng)、有一定的可伸縮性、維修量小、復(fù)用次數(shù)高等一系列優(yōu)點(diǎn)，還可以延長(zhǎng)巷道使用壽命，改善安全生產(chǎn)。
唐鋼中型作業(yè)區(qū)1964年開(kāi)始研制、生產(chǎn)礦用支護(hù)型鋼，先后開(kāi)發(fā)18U、25U、29U、36U、40U，材質(zhì)主要為20MnK、Q400。唐鋼中型作業(yè)區(qū)著力于U型鋼的標(biāo)準(zhǔn)制定，工藝技術(shù)的完善，產(chǎn)品規(guī)格系列化，建立了按國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)的工藝生產(chǎn)路線，形成了年產(chǎn)系列礦用U型鋼40萬(wàn)t的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的覆蓋面達(dá)40%以上，成為我國(guó)礦用U型鋼最早也是最主要的生產(chǎn)廠家。
1. 生產(chǎn)工藝
U型鋼作為制造煤礦巷道柔性金屬支架的主要型鋼，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)良的力學(xué)性能、較高的抗拉、抗壓強(qiáng)度和良好的韌性性能，有利于提高支架承載能力。唐鋼生產(chǎn)礦用U型鋼成分和性能如表1和表2。U型鋼的抗彎截面模量在縱向和橫向上比較接近，材料使用比較經(jīng)濟(jì)，同時(shí)有利于提高支架的穩(wěn)定性。U型鋼連鎖后在鎖緊和受力過(guò)程中，上下型鋼能內(nèi)外吻合，接觸面積大，滑移平穩(wěn)，并使其受力良好。U型鋼的幾何形狀還有利于鋼材軋制、支架的加工制造以及修理、搬運(yùn)[1]。因此礦用U型鋼在國(guó)內(nèi)外得到廣泛使用。
U型鋼生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。
2. 開(kāi)裂原因分析
礦用U型鋼拱形支架是由三節(jié)(或多節(jié))U型鋼構(gòu)件組成，并用螺栓箍緊如圖2所示。U型鋼可縮性支架具有良好的伸縮性，連接(卡緊)裝置有一定摩擦力，支架足夠的初撐力，斷面利用率高，承載能力比同規(guī)格的金屬支架大，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
