圓弧拱是一種常見(jiàn)的巷道斷面形式，它由一段圓周組成，用于構(gòu)建巷道拱部。這種拱形光滑均勻，能夠有效地分散壓力，從而改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀況。由于其斷面利用率高，可以減少開(kāi)挖工作量，同時(shí)施工技術(shù)較為簡(jiǎn)單，因此在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛采用。
形狀特點(diǎn)
圓弧拱是由一段圓周組成的拱形，其特點(diǎn)是拱形光滑均勻，能夠在巷道周圍壓力的作用下均勻分布應(yīng)力，避免應(yīng)力集中的情況發(fā)生。這種拱形的設(shè)計(jì)使得支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)良好，有助于保持巷道的穩(wěn)定性。
應(yīng)用背景
在中國(guó)煤礦的回采巷道中，常用的斷面形式包括矩形、圓弧拱形和梯形等。選擇合適的斷面形式對(duì)于煤礦生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。隨著技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)步，現(xiàn)代礦井的工作面長(zhǎng)度顯著增加，這也就意味著回采巷道的服務(wù)年限也隨之延長(zhǎng)。為了確保巷道在整個(gè)服務(wù)期內(nèi)的有效支護(hù)，以及適應(yīng)大型機(jī)械化的生產(chǎn)和運(yùn)輸需求，選擇合理的斷面形式變得尤為重要。
設(shè)計(jì)與施工
圓弧拱的設(shè)計(jì)計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，施工過(guò)程中也易于控制形狀。相較于其他斷面形式，如“三心”拱和矩形斷面，圓弧拱具有更高的斷面利用率，同時(shí)也更加有利于圍巖的穩(wěn)定。特別是在“三軟”煤層的情況下，圓弧拱能夠更好地抵抗地壓，防止巷道開(kāi)裂。相比之下，矩形斷面在直墻與頂板的接觸部位易出現(xiàn)應(yīng)力集中，可能導(dǎo)致圍巖不穩(wěn)定，進(jìn)而引發(fā)巷道破壞。
經(jīng)濟(jì)效益
圓弧拱斷面相對(duì)于半圓拱斷面而言，具有更大的優(yōu)勢(shì)。在相同的高度和寬度條件下，圓弧拱的斷面積通常比半圓拱大約10%，這意味著在滿足同樣的行人和運(yùn)輸需求時(shí)，圓弧拱的斷面積可以減少約10%，從而降低了巷道的掘進(jìn)量，提升了經(jīng)濟(jì)效益。然而，圓弧拱在施工時(shí)需要注意拱墻交接處的處理，如果操作不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)度挖掘，影響支護(hù)效果。盡管如此，隨著綜合掘進(jìn)機(jī)駕駛員技術(shù)水平的提升，這個(gè)問(wèn)題正在逐漸得到解決。
參考資料 >
圓弧拱.圓弧拱.2024-10-31
圓弧拱的平面屈曲分析.豆丁網(wǎng).2024-10-31