常用巷道支架形式
第八章巷道维护原理和支护技术.ppt
软岩巷道围岩变形规律 1.软岩巷道变形的影响因素 （1）岩石本身的强度、结构、胶结程度等； （2）自重应力场、构造应力场、扰动应力场； （3）遇水膨胀性； （4）采掘扰动； （5）软岩的流变性。 2.软岩巷道变形规律 （1）具有明显的时效性； （2）多表现为环向受压、呈现出非对称性； （3）变形随埋深的增加而增加； （4）在不同应力作用下具有明显的方向性。
锚杆长度、杆体直径、锚杆的间排距等。
（3） 系统设计法 系统设计方法包括6个基本部分： ① 地质力学评估，主要是围岩应力状态和岩
体力学性质评估。 ②初始设计，以有限差分数值模拟分析为主要
手段，辅以工程类比和理论计算法 。 ③按初始设计选定的方案进行施工 。 ④现场监测 。 ⑤信息反馈与修改、完善设计 。 ⑥重复进行由初始设计至信息反馈与修改、完
表8-6 各种金属支架架型的力学特性和适用条件
支架架型 梯形刚性支架 梯形可缩性支架 半圆拱可缩性支架 三心拱直腿可缩性支架 三心拱曲腿可缩性支架 多绞摩擦可缩性支架 马蹄形可缩性支架
圆形可缩性支架
方(长)环形可缩性支架
主要力学特性 不可缩，承载能力较小 垂直、侧向均可缩，承载能力较小
承载能力较大，特别是在均压时
第四节 巷道锚杆支护
一、锚杆种类和锚固力 锚杆是锚固在岩体内维护围岩稳定的杆状
结构物。对地下工程的围岩以锚杆作为支护 系统的主要构件，就形成锚杆支护系统。单 体锚杆主要由锚头（锚固段）、杆体、锚尾 （外锚头）、托盘等部件组成。
1．锚杆的分类 最基本的分类方法是按锚杆的锚固方式划分： ① 机械锚固式锚杆包括胀壳式锚杆、倒楔式
3—穹形球体；是4—目托前盘国；内外用的最广 5—塑料1—硬木泛内的楔一2种—
木杆体；3—木托板； 4—硬木外楔；5—竹杆 体增压垫圈；6—驱动螺 母
煤矿支护方式
混凝土支架
使用混凝土浇筑而成，具有强度高、耐久性好等优点，但 施工周期较长。
锚杆支护
通过在巷道围岩中打入锚杆，利用其锚固力来维护巷道稳 定。具有主动支护、支护效果好等优点，是现代煤矿中常 用的支护方式。
02
木支护方式
木支柱
木支柱是煤矿中常用的支护方式之一，由圆木或方木加工而成，具有结构简单、安 装方便、成本低廉等优点。
为提高支护效果，可采用部分锚杆与棚式支架联合支护 的方式。
优点是可以提高巷道稳定性、减少围岩变形等。
适用于顶板破碎、稳定性差的巷道。 缺点是成本较高、施工难度较大。
锚杆与注浆联合加固
为增强锚杆支护效果，可 采用锚杆与注浆联合加固 的方式。
适用于顶板破碎严重、稳 定性极差的巷道。
通过注浆将破碎的岩石胶 结成一个整体，提高岩体 的承载能力。
煤矿支护方式
目 录
• 煤矿支护方式概述 • 木支护方式 • 金属支护方式 • 锚杆支护方式 • 混凝土支护方式 • 其他支护方式
01
煤矿支护方式概述
煤矿支护的定义
煤矿支护是指为维护煤矿井下巷道稳 定和安全，在巷道周围施加各种支撑 物的技术措施。
支护的主要目的是防止巷道顶板垮落 、侧帮位移和底鼓等，确保采煤作业 和运输工作的正常进行。
优点是支护效果好、可以 大幅度提高巷道稳定性。
05
混凝土支护方式
素混凝土支护
总结词
强度高、成本低
详细描述
素混凝土支护采用纯混凝土进行支护，具有较高的抗压强度和耐久性，适用于 围岩稳定性较好的巷道。由于不添加钢筋，其成本相对较低。
钢筋混凝土支护
总结词
强度高、稳定性好
详细描述
钢筋混凝土支护在混凝土中加入钢筋，以提高支护结构的抗拉和抗剪切能力，使 支护结构更加稳定。适用于围岩稳定性较差的巷道。
简述煤矿巷道支护类型的选择
简述煤矿巷道支护类型的选择煤矿事业是推动我国经济建设与发展的重要产业，但是煤矿开采作业具有一定危险性，随着社会的进步，人们越来越关注煤矿开采过程中的安全问题。
安全可靠的煤矿巷道直接关系到作业人员的人身安全，合理选择煤矿巷道的支护类型，是保障巷道稳定与人员安全的重要手段。
基于此，本文结合我国煤矿发展现状，深入研究煤矿巷道的支护类型以及具体选择，并提出巷道支护过程中需要注意的事项。
标签：煤矿巷道；支护类型；选择一、前言煤矿巷道在实际使用过程中，会受到来自自然平衡拱、岩石原始应力以及围岩应力分布等因素的破坏，影响煤矿巷道的安全质量，因此，科学合理的选择煤矿巷道支护类型具有重要意义。
煤矿巷道支护包括木支架、金属支架、石材支护以及锚喷支护等类型，需要结合不同巷道类型合理选择巷道支护类型，并做好巷道支护作业，保障煤矿巷道支护的可靠性。
二、我国煤矿发展现状我国的煤矿开采占到我国能源生产总量的七成左右，在社会不断发展过程中，煤矿开采数量会持续增加。
由于煤矿开采环境的特殊性，开采作业当中具有一定危险性，而目前我国煤矿生产当中还存在诸多安全问题。
一方面，我国地质情况较为复杂，煤矿资源分布地区自然条件具有较大的复杂性和多变性，很多客观因素都会对煤矿开采作业产生较大影响。
在煤炭开采作业当中，经常会遇到地质构造等复杂的地质条件，并且一些区域瓦斯含量巨大，随时面临着爆炸危险，导致开采难度加大。
而在这些区域当中进行开采工作，需要对煤矿进行侧面开采，从而对地层结构造成一定损坏，导致煤矿上方存在岩石松动等问题，严重影响巷道支护的安全[1]。
另一方面，煤矿企业不够重视煤矿巷道的支护，在这一方面缺乏充足的技术和装备投入，整体建设力度较为薄弱，技术人才欠缺，导致支护工作不积极且工作效率低下，难以保障巷道支护的质量。
在这种情况下如果出现矿井火灾或者瓦斯爆炸等紧急情况，将对人民生命与财产安全造成严重威胁。
三、煤矿巷道支护类型煤矿巷道支护主要是为了优化并改进围岩稳定状况，并对围岩运动以及发展速度进行合理化控制，保障工作空间的安全与可靠。
煤矿巷道断面图册说明
煤矿巷道断面图册说明-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1煤矿巷道断面图册说明一、巷道断面形状及支护形式根据矿区的地质特征、巷道的用途、服务年限以及各矿井巷道使用实践，矿区矿井巷道的岩巷一般采用半园拱锚（锚网）喷支护，半煤巷一般采用梯形金属支护或U型金属支护，煤巷一般采用U型金属支护。
二、巷道断面尺寸主要根据《煤矿安全规程》的有关规定、矿井目前在用运输设备尺寸（8吨蓄电池电机车，轨距600，长×宽×高=2000×880×1550；1吨固定矿车，轨距600，长×宽×高=4500×1060×1150）及未来推行采掘机械化主要设备尺寸，行人宽度和安全间隙等，并满足矿井工作面风量需要进行设计，根据实践使用经验，矿井巷道断面尺寸一般确定为：（一）岩巷1.主要运输巷：水平顶（底）运输大巷、主运输石门、采区轨道上山，巷道规格要求净高不小于2.5m，净宽不小于2.6m。
支护形式：对稳定、稳定性较好岩层直接喷浆支护，喷浆厚度分别为20-30mm和50-70mm,对中等稳定或稳定性较差岩层，采用锚网喷支护。
（见图4）2.车场及硐室：机采工作面采区上、中部车场、区段运输石门（无机车运行），巷道规格净高不小于2.5m,净宽不小于3.2m；水平运输大巷车场、采区变电所及采区下部车场（有机车运行），巷道规格净高不小于2.8m，净宽不小于3.6m；中央变电所，巷道规格净高不小于3.0m，净宽不小于4.0m。
支护形式：对稳定、稳定性较好岩层直接喷浆支护，喷浆厚度分别为20-30mm和70-100mm，对中等稳定或稳定性较差岩层，采用锚网喷支护。
（见图5、6、7）3.区段运输中巷：区段顶（底）运输巷、石门，巷道规格要求净高不小于2.4m，净宽不小于2.4m；支护形式：对稳定、稳定性较好岩层直接喷浆支护，喷浆厚度分别为20-30mm和50-70mm,对中等稳定或稳定性较差岩层，采用锚网喷支护。
(完整版)巷道支护基础理论课件
适用条件：巷道服务期较短、 压力小、断面积不大
工字钢可缩性梯形支架井下应用
埋深小于400m的煤巷，支护没有问题
工字钢可缩性梯形支架结构
适用巷道：
•围岩比较稳定 •受动压影响 •变形200—500mm
工字钢梯形支架破坏形式
U型钢可缩性拱形支架
两相邻采空区周围的应力分布
开采形成的支承压力
老顶断裂前的结构形式及其周围的应力再分布 A—应力增高区; B—应力降低区; C—应力不变区
煤巷上方应力升高
围岩松软破碎； 受采动强烈影响，地应力大； 巷道剧烈变形；
煤柱底板应力分布
英国煤柱应力测量结果
煤柱应力
圆形巷道受均布载荷围岩应力
圆形巷道受不等载荷围岩应力
不同类型覆岩开采后的破坏情况
1—冒落带; 2—裂隙带 a—覆岩为软岩层; b—覆岩为中硬岩层; c—覆岩为坚硬岩层
开采后上覆岩层分区与分带
A— 煤壁支撑影响区(a—b); B—离层区(bc); C—重新压实区(cd); I—冒落带; II—裂隙带; III—弯曲下沉带; —支撑影响角
工作面周围应力集中
巷道影响区
是指巷道周围岩体中由于掘进巷道而使 应力比原岩应力发生明显变化(大于5％) 的地区。
松脱压力可采用松散介质极限平衡理论或块 体极限平衡理论进行分析和估算。
变形压力
是指由于围岩产生指向巷道(硐室)的位移时挤压支护 体而造成的压力。
它在围岩与支护体相互作用过程中施加于支护体上。 在“围岩–支架”力学体系中，只要围岩变形而支护体 又限制其变形，围岩就对支护体施加变形压力。
变形压力和支护体的刚度有关。在一定的条件下，支 护体刚度越大，变形压力也越大。围岩变形不仅包括 弹性变形，塑性变形，而且还包括与时间有关的流变 变形。对于松软岩体尤为明显，其值远比弹、塑性变 形大，而且随时间而不断增加,因而支护体所受到的变 形压力也不断增加。
巷道支护
挤压加固拱的力学特征:锚杆预应力的作用，一方面在锥 形体压缩区内产生压应力，增加节理裂隙面或岩块间的摩 阻力，防止岩块的转动和滑移，这意味着增大了岩体的粘 结力，提高了破碎岩体的强度；另一方面，锚杆通过锚头 和垫板对围岩产生的压应力，改善了围岩的应力状态，使 压缩带内的岩石处于三向受力状态，从而使岩体强度得到 提高。
木棚主要用于地压不大，断面较小，服务年限短的巷道， 或用作临时支护。 2.金属支架
(1)梯形金属支架 金属支架常用18—24kg/m钢轨或16—20号工字钢制 作，最好采用矿用工字钢，其结构如图所示。每架棚子中 的梁腿连接要求牢固，简单，拆卸方便。图b所示接头比 较简单，但不够牢固，支架的稳定性差；a与c所示的接头 比较牢固，但拆装不便。为了防止棚腿陷入巷道底板，可 在其下端焊一块钢垫板或加垫木。金属支架一般都要设置 背板。 金属棚子的优点是强度大，体积小，坚固耐用、防火， 可以制成各种形状的构件，虽然初期投资大，但巷道维修 工作量小，且可重复使用，最终成本还是经济的。缺点是 不能阻水和防止岩石风化．在有酸性水腐蚀的地区不宜使 用。
3）柔性支护结构作用
4）组合拱作用 3喷射混凝土厚度
当岩体变形小，稳定性较好时，如果选用拱形断面， 一般只需喷射混凝土，不必打锚杆,喷50-150mm.
当岩体变形较大时。混凝土喷层将不能有效的进行支护。 实验证明当喷层厚度超过150mm时，不但支护能力不能 提高，而且支护成本明显提高，因此应选用锚喷联合支护。 这时以锚杆为主，喷混凝土只对锚杆间表面岩石进行局部 支护和防止围岩风化。
4喷射混凝土施工
4.1喷射机具 1)混凝土喷射机(分为干喷与湿喷） 2）混凝土搅拌机 3）喷射机械手
4.2喷射泥凝土的材料及配合比 1）水泥：优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，水泥标号不 得低于325号。 2）砂子：坚硬干净的中砂或粗砂； 3）石子：卵石或碎石，最大粒径在允许范围内。 4）水：洁净不含杂质。 5）外加剂：通过实验确定 6）配合比：混凝土具有足够抗拉、抗压和黏结强度、收缩变形 小，回弹率低。
巷道支护中的金属支架与支护技术分析
巷道支护中的金属支架与支护技术分析摘要：本文首先介绍了对金属支架材料的要求，然后介绍了金属矿巷道支护理论，接着介绍了两种应用广泛的矿井支护技术以及LI前金属矿巷道技术在使用的过程中存在的现状及问题，最后介绍了金属支架运输及处理方式和可缩性金属支架与锚注结合的应用。
关键词：巷道支护，金属支架，支护技术—、前吕在金属矿生产中巷道支护可以稳定圉岩状况、控制围岩运动的发展速度，维护工作空间安全。
好的支护技术能够保证生产的安全。
二、对金属支架材料的要求矿井一般都使用矿用工字钢和型钢来制成金属支架，矿用工字钢被用于刚性金属支架的制作中，而型钢通常被用于制作可缩性金属支架。
因为井下有着十分复杂的围岩条件，并且有着不均匀的矿山压力，釆动和巷道交岔口也会影响到巷道支架，那么采用的井下金属支架的材料就需要满足多方面的要求，比如抗弯曲、抗拉、抗压.抗剪等等，还需要满足防绣、防腐等方面的要求；要合理的选择设置支架型刚断面的形状，同时，在对釆准巷道金属支架进行选择时，还需要充分的考虑支架有着较为频繁的架设以及回拆等特点。
矿用工字钢因为有着较高的稳定性，因此井下的载荷状况即使是十分的复杂和多变，也可以满足，而U型钢因其断面形状和儿何参数相对来讲，具有较好的优越性，搭接型钢收缩较为容易，只要合理的型钢选型和设计支架，准确的进行连接，用U型钢来制作支架，就可以保证支护力学性能符合相关的要求。
三、金属矿巷道支护理论山于巷道支护对金属矿安全生产的重要性，所以一直是金属矿安全领域研究的重点，其技术和相关设备也在不断发展之中，经过多年的不断研发，取得了丰硕的研究成果，下面介绍儿种应用较广.较为经典的支护理论：新奥法支护理论：是在奥法支护理论的基础上，经过大量的实践研究和改进, 同其他学科的硏究成果，尤其是地质动力学的相关研究成果进行交义融合而形成的效率更高、可鼎性更强的一种支护技术，其特点是：釆用早强喷射混凝土及时封闭巷道周边，实施密贴支护；对圉岩釆取预先加固措施，可将未来发生的隐患及早排除，釆用锚喷支护提高其承受力能力；对已加固的围岩进行评佔，若有需要可实施二次支护；若发生围岩裂痕、破碎的现象，主动实施注浆加固；在设计阶段预先考虑环境影响因素，建立动态自适应的设计模型，在施工过程中动态调整施工方法和工艺，更合理的满足巷道支护的需求。
煤矿巷道支护技术
煤矿巷道支护技术随着煤矿行业的发展，煤矿巷道支护技术扮演着至关重要的角色。
煤矿巷道是矿井的重要组成部分，为了确保矿工的生命安全和矿山的正常运转，完善的巷道支护技术不可或缺。
本文将重点介绍煤矿巷道支护技术的相关内容，包括巷道支护的目的、常见的巷道支护材料和方法，以及巷道支护技术的发展趋势。
一、巷道支护的目的巷道支护的主要目的是保障矿工的生命安全和巷道的稳定。
在煤矿开采过程中，由于地质条件的复杂性和煤与岩石的变形，巷道往往面临着塌方、顶板下沉等问题。
巷道支护的主要目的是通过采取相应的措施，确保巷道的稳定，防止事故的发生，从而保障矿工的安全。
二、常见的巷道支护材料和方法1. 巷道支架巷道支架是常见的巷道支护材料之一，它主要由支柱、横梁和连接件组成。
支架的作用是支撑巷道顶板和两侧墙壁，分散并传递地压力，提供足够的稳定性。
常见的巷道支架有钢支架、木支架和混凝土支架等。
其中，钢支架具有力学性能好、稳定性高等优点，被广泛应用于煤矿巷道支护领域。
2. 巷道衬砌巷道衬砌是一种防止巷道岩石崩落的重要措施。
常见的巷道衬砌材料有混凝土、钢板和聚合物材料等。
巷道衬砌的作用是保持巷道的形状和稳定性，防止岩石崩落导致的伤亡事故发生。
衬砌材料的选择应根据煤矿巷道的具体情况来确定，以确保其具备足够的强度和稳定性。
3. 巷道锚杆巷道锚杆是一种常见的巷道支护方法，它主要通过加筋和加固地层，增强巷道的稳定性。
常用的巷道锚杆材料有钢材、玻璃钢等，其形状可以是直杆形、锚网形或锚框形等。
巷道锚杆的作用是减小巷道变形和破坏，提高巷道的承载能力和稳定性。
三、巷道支护技术的发展趋势随着科技的不断进步，巷道支护技术也在不断发展和创新。
以下是一些巷道支护技术的发展趋势：1. 自动化技术的应用随着自动化技术的快速发展，越来越多的自动化设备被应用到巷道支护工作中。
例如，自动化支架可以根据地质条件和巷道状态进行自动调节，提高支架的稳定性和效率。
自动化巷道衬砌系统可以实现对衬砌过程的自动监控和控制，提高施工的质量和效率。
第八章巷道维护原理和支护技术
3）沿空掘巷的三种方式
完全沿空掘巷
留小煤墙沿空掘巷
保留部分老巷
第一节 无煤柱护巷
四、沿空留巷的矿压显现规律
1. 采动使其的受力状况
沿空留巷是在上区段工作面采过后，通过 加强支护或采用其它有效方法，将上区段 工作面运输平巷保留下来，供下区段工作 面回采时作为回风平巷。
第一节 无煤柱护巷
最新整理巷道石材、钢筋混凝土与金属支架各适用于什么条件
巷道石材、钢筋混凝土与金属支架各适用于什么条件井下巷道推广锚喷支护以前，在交岔点、硐室和主要巷道，广泛采用石材(片石或料石)砌磁支护。
砌磁巷道的断面形状主要有半圆拱形和三心拱形，拱的作用主要是承受顶压，并将它传给侧墙和两帮。
如果用混凝土均匀密实地填满磁板，使巷道磁成一个整体，能防火、阻水，抗压强度更高，使用寿命长。
钢筋混凝土支架是在地面预制成梁、腿和背板，在巷道中架设的棚式支架。
其中梯形混凝土支架适用于顶板稳定的巷道，拱形梁适用于顶压较大的巷道。
金属支架是巷道支护的一种主要支架类型，它强度大，体积小，操作简便，有刚性和可缩性两种。
刚性金属支架用钢轨、矿用工字钢制成，没有可缩性，适用于运输大巷和采区巷道，刚性支架又分为：①无腿支架；适用于岩石坚硬、跨度不太大的巷道；②带腿三心拱支架：适用于顶帮岩石破碎、压力大和较宽的巷道；③带腿半圆拱支架；④梯形支架：适用于压力和宽度不太大的巷道；⑤拱形梁梯形支架：能提高支撑能力，适用于压力较大的梯形巷道。
可缩性金属支架用U型钢制成，它的结构一般为拱形。
因为拱梁和棚腿搭接一定长度并用卡紧装置卡紧，顶帮岩层移动时，支架可以自顶板或两帮压缩，产生可缩性。
所以它用在矿山压力明显、底板坚硬的巷道内效果最好。
有些矿在采区动压巷道里使用，很适应顶帮岩层移动变形的需要。
但为适应拱梁的要求，有时必须挑顶，容易破坏顶板的完整性。
内容总结〔1〕巷道石材、钢筋混凝土与金属支架各适用于什么条件井下巷道推广锚喷支护以前，在交岔点、硐室和主要巷道，广泛采用石材(片石或料石)砌磁支护〔2〕砌磁巷道的断面形状主要有半圆拱形和三心拱形，拱的作用主要是承受顶压，并将它传给侧墙和两帮〔3〕钢筋混凝土支架是在地面预制成梁、腿和背板，在巷道中架设的棚式支架〔4〕刚性金属支架用钢轨、矿用工字钢制成，没有可缩性，适用于运输大巷和采区巷道，刚性支架又分为：①无腿支架。
巷道支护形式及支护材料表
巷道支护形式及支护材料表附表1支护形式支护材料名称规格材质支护参数设计打设角度备注临时支护表土段钢支架16#槽钢每500mm架设一架迎山角1-2°超前导管Φ50mm×3000mm 间距150mm 水平向上1-2°搭接长度1000mm 钢筋网Φ6mm钢筋网搭接长度100mm 砼C20 厚度150mm速凝剂JG-2添入量为水泥重量4%基岩段砼C20 厚度30-50mm速凝剂JG-2添入量为水泥重量4%永久支护表土段钢筋Φ18、Φ12 螺纹钢间距见巷道支护图2-2断面需要浇筑反拱砼C25、C30添加剂速凝剂JG-2抗渗剂XPMJG-2添入量为水泥重量4%、XPM为5%钢筋网Φ6mm钢筋网双层1-1、3-3断面铺地基岩段锚杆Φ22×2000mm螺纹钢锚杆间排距：750×800mm与巷道轮廓线垂直，不小于75°MSK2360和MSZ2360各一根锚固剂锚固树脂锚固剂MSK2360MSZ2360搅拌均匀，时间30-35s 钢筋网Φ6mm钢筋网搭接长度100mm 锚索Φ21.6×5300mm间排距：1600×1600mm与巷道轮廓线垂直，偏差≤10°砼C20厚度：加上初喷共150mm1根MSK2360和2根MSZ2360锚固剂锚固速凝剂JG-2添入量为水泥重量4%。
梯形、拱形支架
架设棚式支架进行巷道支护是煤矿井下常用的支护形式。
棚式支架俗称棚子，由一梁(顶梁)两柱(柱腿)组成。
常用于巷道围岩十分破碎不稳定，不适宜采用锚喷支护，而且巷道服务年限不长(8a～10a)，砌碹又不合算的梯形断面的巷道。
按棚式支架的材料构成，可分为木支架、金属支架和装配式钢筋混凝土支架三种;按巷道断面形状可分为梯形支架和拱形支架等;按支架结构可分为刚性支架和可缩性支架。
(一)梯形支架梯形支架可用木支架、金属支架及装配式钢筋混凝土支架。
一般由一梁两柱组成。
架设梯形支架，应用四个角楔把梁腿接口处与顶板围岩之间楔紧。
这个地方又称为“肩窝”，挤压力较大，岩石比较容易片落，故支架的梁腿接合处不仅受力集中，并且要通过它使支架构件相互传递作用力。
因此，此处接合得是否紧密，肩窝处处理是否得当，会直接影响整个支架的稳定性。
(风险世界网 专业研究安全风险管理,安全员的门户网站!)背板通常可用板皮、次木材或荆条棍，它的作用是使地压能均匀地分布到顶梁和柱腿上，并防止破碎矸石掉落下来。
根据顶帮、围岩的坚固程度，背板有密集布置的，也有间隔放置的，背板后面和围岩间若有空隙，应用矸石或废木料填实。
每架支架的平面应和巷道的纵轴相垂直。
根据围岩压力的情况，支架一般每米架设1～3架。
为了增加各架支架的稳定性，支架之间应设撑木或拉杆。
架棚前首先看好中线、腰线，量取棚距，并按中线接三角线找正架棚方向，确立棚腿位置，挖够腿窝深度，清出实底，栽好柱腿再上梁，并严格做到梁腿亲口结合严密，不得出现前吊、后缺、错口等不合标准现象，上梁后再一次校正中腰线，然后才能盘帮刹顶，刹紧背实，打好支撑，刹杆不得出现单数。
若木质构件不直，必须弓形朝上朝帮。
倾斜巷道架棚时，作业人员必须站在棚子的上方操作，并保证有符合质量标准要求的迎山角，上好撑木或拉钩。
1.木支架木支架以梯形结构为主，由一根顶梁、两根棚腿以及背板、木楔等组成，坑木的直径一般为16mm～22mm，按照顶梁与柱腿的连接形式有亲口棚子和鸭嘴棚子两种。
巷道支护方式类型
巷道支护方式类型：（1）表面支护和内部支护（2）主动支护与被动支护（3）刚性支护与可缩性支护（4）临时支护与永久支护（5）一次支护与二次支护；不撤除的超前支护应属于一次支护，它同样要在整个巷道服务期内发挥作用。
滞后一次支护一定时间及距离的支护，为二次支护。
（6）联合支护和单一支护；联合支护指采用多种不同性能的单一支护的组合结构（7）巷内基本支架支护、巷内加强支护、巷旁支护。
巷道支护：煤巷支护、岩巷支护、半煤岩巷道支护。
平巷支护、斜巷支护、垂直井巷支护、硐室支护。
回采巷道支护、准备巷道支护、开拓巷道支护。
上覆岩层，即为需控岩层，包括直接顶和基本顶。
直接顶—能够在采空区内不规则冒落、不能向煤壁前方和老塘矸石上永久传递力的、其作用力必需由支架全部承担的那部分岩层的总和。
基本顶—自身能够形成平衡结构、能永久地向煤壁前方和老塘矸石上传递力的、其运动对采场矿压有明显影响的、其作用力无需由支架全部承担的那部分岩层的总和。
竖三带：垮落带；裂隙带；弯曲下沉带直接顶的形态：颗粒，膨胀，团块，分层裂隙共生，双向裂隙，单向裂隙，上软下硬，下软上硬，分层，整体。
特征见课件直接顶10种形态最终可归纳为：“豆腐渣”形顶板（松软顶板）破碎顶板，短砌体梁顶板，复合顶板，分层型顶板，完整型顶板。
老顶存在类拱式、拱梁式和梁式三种基本结构第一种模型是代表松软老顶结构的，它由小块状岩体挤压而成，其传递力的迹线像一个半拱形，随采场推进，该半拱周期性运动，为区别于静态拱的概念，故称之为“类拱”。
第二种模型是代表中硬老顶结构的，它由多个岩块规则排列、挤铰而成，其传递力的迹线呈折线状，结构中岩块数只有3~4个，可对块间的平衡进行力学分析。
这种结构的下限呈类拱的特征，上限呈坚硬老顶结构的特征，因此，称之为“拱梁”结构，第三种模型是代表坚硬老顶结构的，它由2~3个岩块挤铰而成，按传统的叫法，称之为“梁式”结构。
三种典型采场的矿压显现存在以下5点异同：①三种老顶随采场的推进，均具有周期性运动，采场支架也没有承担老顶的全部作用力，从采空区侧也可常看到老顶的悬露状态，它们都表明了三种老顶均以结构的形式存在；②老顶结构失稳前，距煤壁不远处的顺槽顶底板移进速度均存在普遍增加的现象，其量值为平均的2倍以上，坚硬老顶还存在多次峰值和“反弹“现象③顺槽与采场矿压显现峰值间存在一个时间差，一般顺槽在前，采场在后，它使预报采场来压成为可能，这个时间差的大小依次为松软老顶最短，中硬老顶次之，坚硬老顶最长④引起老顶结构失稳的原因，一是断裂，二是变形。
巷道断面及布置
巷道断面及布置巷道断面及布置一、巷道断面形状我国煤矿巷道常用的断面形状是梯形和直墙拱形（如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形管称拱形），其次是矩形。
只是在某些特定的岩层或地压情况下，才选用不规则形（如半梯形）、封闭拱形、椭圆形和圆形。
矩形断面利用率高，承载能力低，一般用于顶压、侧压都小，服务年限短的巷道，如侧压大，两帮支架将发生移动或被坏。
梯形的断面利用率较拱形高，但承压性能较拱形差，常用于服务年限不长、断面较小或围岩稳定、地压不大的巷道。
拱形断面则常用于服务年限长或围岩不稳定、地压大的巷道。
在特别松软或膨胀性大的岩层中开掘巷道，当顶压、侧压都很大时，可采用曲拱形;底膨严重时，可用带底拱的封闭拱形;四周压力都很大且不均匀时，可采用椭圆形;四周压力均匀时，可采用圆形。
沿煤层掘进巷道时，为了不破坏顶板，常根据煤层赋存情况，将巷道开掘成各种不规则形。
巷道断面形状往往取决于矿区富有的支架材料和习惯采用的支护方式。
木棚子和钢筋混凝土棚子适用于梯形和矩形等断面;料石和混凝土砌碹适用于拱形、圆形等曲线形断面;而金属支架、锚杆支护适用于任何形状断面。
二、巷道断面尺寸巷道断面尺寸主要依据用途来决定的，并用所需通过风量来校正，以人员通过方便为原则，《煤矿安全规程》规定：巷道净断面，必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要。
巷道开掘出后不加支护的断面称为荒（毛）断面，支护后的断面称为净断面。
巷道断面尺寸主要考虑巷道的净高和净宽。
（一）巷道的净宽度矩形巷道（直墙巷道）的净宽度，是指巷道两侧壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距。
对梯形巷道，当巷道内通行矿车、电机车时，净宽度指车辆顶面水平的巷道宽度。
当巷道内设置运输机械时，净宽度指从巷道底板起1.6m高水平的巷道宽度;当巷道不放置和不通行运输设备时，净宽指净高的二分之一处的水平距离。
巷道净宽主要取决于运输设备本身的宽度，人行道宽度和相应的安全间隙，无运输设备的巷道可根据通风及行人的需要来选取。
(完整版)第八章巷道维护原理和支护技术
1、试述采区巷道常用的支护形式答：与矿井基本巷道不同，采区巷道使用年限较短，受采动影响严重，这类巷道支护有其自身的特点，主要支护形式有：（1）巷道内基本支护：巷道开掘后即架设的金属或木材支架，是支护采区巷道最基本的支护结构物，服务于巷道期限的始终。
（2）巷道内加强支护：指在高压区域或处于移动支承压力影响时，当基本支护不能保证巷道稳定时，采用的加强支柱等。
包括临时性加强支护和永久性加强支护。
（3）巷旁支护：为保护巷道而专门设置的一种人工构筑物，如矸石带、木垛、密集支柱等，通常用在沿空留巷靠采空区一侧。
（4）围岩加固类支护：指采用锚杆支护或化学加固的方法保持和增加围岩的稳定性，利用巷道围岩的自承力来达到维护巷道的目的，有的作为巷道基本支护使用。
（5）巷道联合支护：采区在采动影响下，支架和围岩相互作用处于变化的过程中，企图以一次支护达到一劳永逸是很困难的，因此，许多矿井的采区巷道采用上述不同形式的支架联合支护。
2、绘图说明无煤柱护巷的基本原理由于巷道前方分为卸载区、支承压力区和稳压区，卸载区载荷小，并且为了避免支承压力的作用，对巷道进行无煤柱护巷，就是把巷道布置在卸载区，这样顶板对巷道压力小，支护比较容易，主要无煤柱护巷的形式是沿空留巷和沿空掘巷。
上区段工作面回采后，采空区上覆岩层垮落，老顶形成“O—X”破断。
随着工作面推进，老顶周期性破断，破断后的岩块沿工作面走向方向形成砌体梁结构，在工作面端头破断形成弧形三角板（图8-8）。
老顶岩层在直接顶岩层跨落后，一般在煤体内（是相对于采空区而言的）断裂、回转或弯曲下沉，在采空区内形成岩层承载结构。
沿工作面倾向，岩体A、岩块B、岩块C组成铰接结构，该结构的稳定性取决于采空区的充填程度和老顶岩层的断裂参数。
采空区上覆岩层移动稳定后，沿空巷道位居岩块B的下方。
岩体A为本区段工作面老顶岩层，岩块B为上区段工作面采空区靠煤体一侧的弧形三角板，岩块C为上区段工作面采空区垮落矸石上的断裂岩块（图8-8）。
常用巷道支架形式
常用巷道支架形式【】石材支架(1) 石材支架的材料根据来源不同，石材分天然和人造石材。
天然石材是用强度大不易风化的花岗岩、石灰岩和砂岩经加工而成，俗称料石。
料石石材的性能见表。
人造石材有普通砖、混凝土砖等。
用石材、砂浆砌壁形成的巷道支架，其本身是连续的整体，对围岩能起封闭，防止风化作用。
料石材料性能砖石砌体结构在我国有悠久的历史和丰富经验，特别是用料石砌壁的石材支架，在我国煤矿中过去使用的相当广泛。
这种支架坚固、耐久、阻水、通风阻力小，其材料来源广，多数可就地取材。
石材支架材料的规格和标号应符合以下要求：1)料石必须质地致密、坚硬无裂隙、不带风化皮层，抗压强度不应低于40Mpa，加工面凹凸不超过10mm或20mm两种，形成六面体。
在同一地区采用的料石规格尺寸应力求统一，厚度一般不小于200mm，长度适应设计规定的砌体厚度，其规格一般为200mm×200mm×200mm或300mm×250mm×200mm。
每块料石重量以不超过40kg为宜。
料石间砌缝一般为15mm。
2)普通砖的规格为240mm×115mm×53mm，标号不小于75号，一般要求大于100号。
混凝土砖强度等级不低于C20。
砖缝间隙为10mm。
3)砌筑料石或砖用的水泥砂浆，由水泥、砂和水拌和而成。
砂浆标号一般不低于75号，其重量配比为1：4(水灰比为0.8)或1：3(水泥比为0.7)。
4)石材砌筑巷道的壁后空间，应选用较坚硬遇水不变质、不易风化的碎石充填密实。
在地质变化大或有淋水的地段，可采用低标号混凝土或片石砂浆充填。
(2)石材支架施工石材支架的主要形式是直墙拱顶。
它由拱、墙和基础构成。
拱部各截面主要产生压应力及部分弯曲应力。
拱部的内力主要为压应力，这样有利于发挥石材抗压强度高的特性。
石材支架的施工，多在掘进后先安设临时支架，以防止掘进与砌碹之间巷道的顶帮岩石冒落。
临时支架多采用15~24kg/m钢轨制作的金属拱形支架，支架间距一般为0.8~1.0m，支架间安设拉钩和撑住，并用背板背紧。
巷道支护
巷道临时支护巷道临时支护巷道临时支护就是在井巷施工中，在掘进工作面架设永久支护之前架设的维护巷道安全和工作空间的一种临时支架，以保护掘进施工人员的安全，在适当时机可改为永久支护。
巷道临时支护的特点是，服务期限短，并紧跟工作面；除锚喷支护外，临时支架均可回收复用；若用锚喷作临时支护，则其可以作为永久支护的一部分。
井巷临时支护有锚喷支护、锚杆支护、金属拱形支护、金属拱形无腿支护、梯形支护、无腿支护、前探支护、盘式支护等。
1．特点： (1)节省坑木； (2)支护可紧跟工作面，不留空顶，有利于安全； (3)既是临时支护，又是永久支护的一部分，经济安全；掘进工 (4)喷射时粉尘浓度较大，需加强防护措施，如可采用潮喷、湿喷或佩戴防尘用具。
适用范围： (1)岩石破碎，特别是风化性岩石的巷道与硐室； (2)遇水遇风即膨胀或变质的岩石。
2．特点： (1)支护简单，节省材料； (2)可以根据岩石情况确定锚杆数量及排列方式； (3)可配合钢带或金属网，以扩大维护顶帮面积。
适用范围：非风化性岩石；岩石虽破碎但不很严重的井筒、巷道和硐室。
3．特点：采用18 kg／m旧钢轨、槽钢或矿用工字钢制作，一般可分为4～6节；坚固耐用，节省坑木。
适用范围： (1)围岩较稳定，压力中等的巷道； (2)巷道规格单一，越长越经济。
4．特点： (1)采用18 k／m钢轨或其他小型钢材制作，用托钩承托； (2)因无腿不妨碍砌墙工作，简化了工序，有利于安全； (3)不易被掘进放炮所崩倒。
适用范围：适用两帮岩石较为稳定的巷道，以及规格单一或变化小的巷道。
5．特点： (1)加工简单，井上、井下均可加工； (2)对岩石较破碎，压力较大的巷道适应性强。
适用范围： 6．特点： (1)使用灵活方便，井下可现加工； (2)支架的长短可视具体情况而定； (3)一般少量使用或局部处理用。
适用范围： (1)适用于巷道两帮较稳定的岩石中； (2)个别或局部地区需处理时用。
巷道可缩性防护支架
介绍
组成
特点
1
巷道可缩性防护支架介绍
巷道可缩性防护支架具有高初撑力、支护强度大、安装 简易、不易变形等优点，因此常用于制造巷道可缩性金 属支架，作矿井巷道、矿井巷道二次支护、以及穿山隧 道的支撑支护等用途。使用U型巷道可缩性防护支架有 效降低冒顶、片帮等事故的发生，安全可靠，提高了矿 井通风系统稳定性。选用U型钢可缩性支架，较好解决 了掘进支护的难题。
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谢谢大家！
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巷道可缩性防护支架组成
1.顶梁。 顶梁为圆弧拱形，其数量视巷道断面大小、支架受力、运输条 件的不同有1节和多节之分4000680537。 2.柱腿。 柱腿有3种形式，一种是上部为圆弧形，下部为直线段；第二 种是全部为曲线形，且只有一个曲率半径；第三种是全部为曲 线形，但有两个曲率半径。柱腿下面焊有底座，底座的大小视 底板软硬而定；
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巷道可缩性防护支架特点
1、巷道可缩性防护支架承受压力大，支撑时间久， 具有易安装不易变形等特点。 2、巷道可缩性防护支架较其他刚性支架具有可缩性 和稳定可靠的承载能力，适应松软围岩的载荷和变形。 3、巷道可缩性防护支架断面利用率高支架支回方便 维修量小。 4、巷道可缩性防护支架回收复用率高，减少坑木使 用，环保效益十分明显。
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巷道可缩性防护支架组成
3.连接件。 连接件是支架节与节间的卡紧装置，可以起节间的连接作用，还 可以将连接的两节型钢接头部分压紧，提供预紧力，使U型钢之间 具有摩擦力，从而保证拱形支架具有一定的工作阻力和一定的可 缩量。 4.架间拉杆。 架间拉杆的作用是增强支架整体相对稳定性，将支架从纵向联接 起来，形成整体。 5.背衬材料。 背衬材料是巷道可缩性防护支架与围岩之间的填充材料，目的是 在于使巷道可缩性防护支架与围岩接触紧密，改善支架的受力状 况，提高其承载能力并保持围岩的稳定性。
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常用巷道支架形式【】石材支架(1) 石材支架的材料根据来源不同，石材分天然和人造石材。
天然石材是用强度大不易风化的花岗岩、石灰岩和砂岩经加工而成，俗称料石。
料石石材的性能见表。
人造石材有普通砖、混凝土砖等。
用石材、砂浆砌壁形成的巷道支架，其本身是连续的整体，对围岩能起封闭，防止风化作用。
料石材料性能砖石砌体结构在我国有悠久的历史和丰富经验，特别是用料石砌壁的石材支架，在我国煤矿中过去使用的相当广泛。
这种支架坚固、耐久、阻水、通风阻力小，其材料来源广，多数可就地取材。
石材支架材料的规格和标号应符合以下要求：1)料石必须质地致密、坚硬无裂隙、不带风化皮层，抗压强度不应低于40Mpa，加工面凹凸不超过10mm或20mm两种，形成六面体。
在同一地区采用的料石规格尺寸应力求统一，厚度一般不小于200mm，长度适应设计规定的砌体厚度，其规格一般为200mm×200mm×200mm或300mm×250mm×200mm。
每块料石重量以不超过40kg为宜。
料石间砌缝一般为15mm。
2)普通砖的规格为240mm×115mm×53mm，标号不小于75号，一般要求大于100号。
混凝土砖强度等级不低于C20。
砖缝间隙为10mm。
3)砌筑料石或砖用的水泥砂浆，由水泥、砂和水拌和而成。
砂浆标号一般不低于75号，其重量配比为1：4(水灰比为0.8)或1：3(水泥比为0.7)。
4)石材砌筑巷道的壁后空间，应选用较坚硬遇水不变质、不易风化的碎石充填密实。
在地质变化大或有淋水的地段，可采用低标号混凝土或片石砂浆充填。
(2)石材支架施工石材支架的主要形式是直墙拱顶。
它由拱、墙和基础构成。
拱部各截面主要产生压应力及部分弯曲应力。
拱部的内力主要为压应力，这样有利于发挥石材抗压强度高的特性。
石材支架的施工，多在掘进后先安设临时支架，以防止掘进与砌碹之间巷道的顶帮岩石冒落。
临时支架多采用15~24kg/m钢轨制作的金属拱形支架，支架间距一般为0.8~1.0m，支架间安设拉钩和撑住，并用背板背紧。
【】木材支架(1) 木材支架的材料及型式巷道中常用的木材支架是梯形棚子，适用的木材有杉木、松木、落叶松、红杉、云杉、桦木、杨木、栎木和榆木等。
直径一般为16~22cm。
木材的构造具有各向异性，所以木材在顺纹、横纹方向上的强度也不相同。
木材的顺纹抗拉强度比横纹抗拉强度约大10~40倍，木材的顺纹耐压强度为横纹耐压强度的3~10倍，木材的顺纹抗剪强度比横纹抗剪强度小17%~25%。
因此木材使用时尽量避免横纹受拉压和顺纹受剪切。
木材支架是一种过去使用得最广泛的支架，它的重量较轻，具有一定的强度，加工容易，架设方便，特别适应于多变的地下作业条件，构造上可以做成有一定刚性的支架，也可以做成有适当可缩性的支架，当压力突然增大时，木材支架还能发出声响讯号。
其缺点是强度有限，不能防火，容易腐朽，服务年限很短，不能阻止和防止围岩风化。
目前，煤炭工业中木支架的使用量已越来越少。
木支架一般用在围岩压力不大、巷道服务年限不长、断面较小的采区巷道里，有时也用作巷道掘进中的临时支架。
(2) 木材支架的结构木材支架由一根顶梁，两个棚腿以及背板、木楔等组成。
顶梁是木支架支承顶压的受弯构件。
棚腿是顶梁的支点，并承受侧压。
棚腿与底板的夹角一般为80°，并应插到坚实的底板岩石上。
顶梁和棚腿的连接，常用的“亲口接”(图)，安设时应用四个楔子把梁腿接口处与顶帮围岩之间楔紧，以便承受此处较大的挤压力和保持整个支架的稳定性。
背板通常可用板皮、次木材或柴束，它的作用是使压力均匀分布到顶梁和棚腿上，并防止碎矸石下落。
根据围岩坚固程度，背板有密集布置的，或间隔放置的。
背板后面和围岩间若有空隙，应用废木料或矸石填实。
每架棚子架好后，其平面应和巷道的纵向轴相垂直。
为了增加每架棚子的稳定性，棚子间可以打上小圆木或方木制作的撑柱，或钉上拉条。
木材支架亲口接【】矿用支护型钢U型钢和矿用工字钢是两种主要的矿用支护型钢。
由于使用目的不同，两种型钢的截面形状完全不同，U型钢是为制造可缩性支架而设计的，矿工钢过去多用于制造刚性金属支架。
由于矿工钢来源广，造价低，加工简单，现场有大量使用矿工钢性支架的习惯。
近几十年来，我国在原有矿工钢性支架的基础上，设计和研制了专门的可缩性连接件，或对矿工钢刚性支架进行某些改造，成功地使用了矿工钢可缩性支架。
(1) 对矿用支护型钢性能的要求井下条件复杂，巷道支架承受的载荷以及载荷分布均在不断变化，特别是一些围岩变形量较大的巷道，例如受采动影响巷道、软岩巷道、深井巷道、位于断层破碎带处的巷道，这就增加了巷道支护工作的复杂性，也对矿用支护型钢的性能提出了特殊的要求。
1)优良的力学性能较高的抗拉、抗压、抗剪强度和良好的韧性性能使支架承载能力提高，有利于保持巷道良好的维护状况，减少支架的变形损坏和修复工作量。
2)优越的断面几何参数型钢断面的几何参数主要是抗弯截面模量W x、W y。
而衡量其几何形状是否合理的指标有三个：W x/W y，W x/G，W y/G。
G是型钢的理论重量(kg/m)。
井下支架不仅要承受纵向载荷，而且还要承受来自横向的推力。
因此要求支架在x，y方向承受载荷的能力都要比较大，W x与W y尽可能比较接近，这样材料使用比较经济。
W x与W y较接近也有利于提高支架的稳定性。
3)合理的断面几何形状型钢断面的几何形状除影响上述几何参数外，还影响型钢抗变形能力。
型钢断面的几何形状要和受力后型钢内力(特别是弯矩)分布状况相适应。
U型钢连接后在锁紧和受力过程中，上、下型钢要能内外吻合，接触面积大，滑移平稳，并使连接件受力状况良好。
型钢面的几何形状要有利于钢材轧制、支架的加工制造以及修理、搬运。
(2) 矿用工字钢矿用工字钢是井下巷道支护的专用型钢。
它与普通工字钢不同之处是：断面的高宽比减小，腹板加厚，翼缘厚且斜度大，这样使型钢断面的W x/W y减少，更能适应井下受载条件。
我国生产的矿用工字钢已定型、标准化，共有9号、11号、12号三种规格，常用的是11号。
断面主要尺寸及参数见表。
矿用工字钢断面主要尺寸及参数(3) U型钢作为制造巷道可缩性金属支架的主要型钢，在国内外广泛采用的都是U型钢。
但由于对U型钢本身的性能和要求认识不一致，因而各国U型钢的断面形状、几何参数以及材质等不尽相同。
我国生产的U型钢型号主要有U18、U25、U29、U36四种。
其中前两种系60年代产品，属腰定位；后两种是80年代产品，属耳定位。
U18由于承载能力很低，现很少生产。
U25、U29、U36型钢断面参数见表。
国产型钢主要断面参数【】 U型钢拱形可缩性支架U型钢拱形可缩性支架结构比较简单，承载能力较大，可缩性能较好，因而是U 型钢可缩性支架中使用最广泛的一种，德国、波兰、前苏联使用数量均占到金属支架的90%以上。
我国从1963年开始使用U型钢可缩性支架，当时主要发展拱形，以后发展了封闭形、梯形等多种型式，但仍以拱形为最多。
(1) 拱形可缩性支架结构U型钢拱形可缩性支架，一般由5部分组成。
1)顶梁顶梁为圆弧拱形。
根据巷道断面大小、支架受力和需要可缩量、要求运输条件等不同情况而有一节或多节之分。
国内多用一节或两节。
一节拱梁的曲率半径有一个或两个。
2)柱腿柱腿有两种形式：一种是上部为圆弧形，下部为直线形；另一种为曲线形，它有一个或两个曲率半径。
柱腿下部焊有长方形或正方形底座。
3)连接件它是连接、卡紧型钢的装置，是保证拱形支架具有一定工作阻力和一定可缩量的关键部件。
4)架间拉杆它将支架从纵向连接起来，以增强支架的整体性和纵向稳定性。
5)背衬材料它是支架与围岩之间的填充、隔离材料。
背衬的目的在于改善支架的受力状况和保持围岩的稳定性。
背衬材料有各种背板、金属网和架后充填材料等。
(2) 拱形支架分类1)按支架节数分类有三节、四节、五节之分，见图。
一般讲，三节和四节式拱形支架的适用条件是：(a)巷道断面较小时用三节，较大时用四节。
(b)巷道侧压不大时用三节，侧压较大时用四节，这是因为支架受侧压时顶部的连接件可收缩。
(c)围岩条件和外载变化较大时用四节。
五节式拱形支架有两种：一种是加高式，在三节拱形支架的基础上，在柱腿下端增加两根直腿；另一种是加宽式，顶梁为三节圆弧拱梁。
五节拱形支架用于断面较大(宽度较大，或者高度较大)的巷道。
2)按柱腿曲直情况分类有直腿式和曲腿式两种。
3)按拱的形状分类有三心拱和半圆拱。
拱形支架一般用于采区上、下山和工作面顺槽的支护。
4)按支架对称与否分类可分为对称型和非对称型支架。
直腿拱形可缩性金属支架a－三节式；b－四节式；c－五节加高式；d－五节加宽式【】矿用工字钢刚性支架刚性支架就是支架本身没有可缩性或可缩性很小的支架。
为了适应巷道围岩的变形，巷道整个支护体系的缩量是必须的。
对于本身没有可缩性连接件的刚性支架，其支护体系中的缩量包括：支架插入底板、架后破碎矸石压缩、接榫处木垫压缩以及支架本身的挠曲变形等。
由于上述支护体系的缩量很小，因此刚性支架只能使用在围岩比较稳定、变形较小、压力不太大的巷道中，否则将造成支架严重损坏。
刚性金属支架的主要架型有梯形、拱形和封闭形，其中使用最多的是梯形。
(1) 刚性金属支架1)支架的基本结构梯形刚性金属支架有一梁二柱和加设中柱两种基本形式，见图。
断面较小时用一梁二柱，断面较大或顶压较大时在顶梁下加设中柱。
梁腿之间有各种接榫结构，腿的下部焊以底座，支架与围岩之间一般均使用背板，支架与支架之间布置拉杆。
梯形刚性金属支架基本形式a－一梁二柱支架；b－加设中柱的支架2)接榫结构接榫结构的种类甚多，我国常用的是下图的形式。
挡块3用两块扁钢焊接而成，挡块4用矿工钢料头制作。
有时在梁腿相接处垫以薄木板，适当增加缩量和稳定性。
梯形刚性金属支架接榫结构1－顶梁；2－柱腿；3－扁钢焊接件；4－矿工钢料挡块(2) 拱形刚性金属支架拱形刚性金属支架主要使用在基本巷道，种类很多，下面只介绍三种：1)拱顶斜腿金属支架它是矿工钢梯形刚性支架的一种改进形式，见图。
当巷道顶压很大时，为了提高顶梁的承载能力，将平梁改为弧形顶梁，其曲率半径为r。
梁腿交接处使用工字形铸钢接榫。
2)拱顶直腿支架拱梁半径为R，柱腿上段半径为r，形成另一类型的三心拱。
拱梁和柱腿连接处的连接由扁钢夹板和螺栓构成，属刚性连接，一般用于稳定的较大断面巷道，见图。
拱顶斜腿金属支架1－弧形顶梁；2－柱腿；铸钢焊接拱顶直腿支架1－拱梁；2－柱腿；3－扁钢夹板连接件3)巷道加强拱顶支架有些锚喷、砌碹巷道或局部地段，由于围岩松软或受采动影响而发生破坏变形时可用这种支架予以加强。
这种支架实际只是一个拱顶，用短截支护型钢(矿工钢或U型钢均可)打入巷道两帮作为支承座支撑拱顶，并用背板背严，这样使巷道破坏变形地段得到加强。