回采工作面頂板控制設(shè)計

1、回采工作面頂板回采工作面頂板控制設(shè)計控制設(shè)計 第五章第五章本章提要本章提要 5.1 回采工作面支架與圍巖關(guān)系回采工作面支架與圍巖關(guān)系 5.2 合理支護(hù)強度的確定合理支護(hù)強度的確定 5.3 支架工作特性及實際支撐能力的確定支架工作特性及實際支撐能力的確定 5.4 控制設(shè)計控制設(shè)計 5.5 常見頂板事故的控制常見頂板事故的控制 第五章第五章 第第1頁頁本章特點本章特點理論性與實踐性的高度統(tǒng)一理論性與實踐性的高度統(tǒng)一特別強調(diào)現(xiàn)場操作性特別強調(diào)現(xiàn)場操作性 常用支架工作特性、支架實際支撐能力的影響常用支架工作特性、支架實際支撐能力的影響因素因素控制設(shè)計中各種方案與參數(shù)確定控制設(shè)計中各種方案與參數(shù)確定學(xué)習(xí)

2、難點學(xué)習(xí)難點第五章第五章 第第2頁頁5.1 回采工作面支架與圍巖關(guān)系回采工作面支架與圍巖關(guān)系第五章第五章 第第3頁頁(1)支架對直接頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)支架對直接頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)“給定載荷給定載荷”方案方案 zzzAmf(5.1)(5.1)頂板控制設(shè)計時，必須按最危險狀態(tài)（沿煤壁處切斷）考慮直接頂給支架的作用力可以近似地看成是恒定的其值可由下式表達(dá)支架對頂板的工作狀態(tài)支架對頂板的工作狀態(tài)第五章第五章 第第4頁頁(2)支架對基本頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)“給定變形”和“限定變形” “給定變形”工作方案給定變形決定穩(wěn)定時位置狀態(tài)強度兩端支承情況支架只能降低巖梁運動速度，但不能阻止巖梁的運動注意第五章第五章 第第5頁頁iiQ

3、RiikQPL或或KAZALcKmhh)1(5.2)(5.2)(5.3)(5.3)支架作用力與頂板壓力之間的關(guān)系為最終狀態(tài)時的頂板下沉量第五章第五章 第第6頁頁mEmZhSALbmZKAhA圖5.1 hA計算圖 為了防止支架在巖梁運動過程中被壓死，所要求的最大允許縮量須滿足： maxAh (5.4)(5.4)第五章第五章 第第7頁頁ATThER(5.5)(5.5)在不發(fā)生破頂鉆底的理想條件下，巖梁運動結(jié)束時采場支架實際受力值為“限定變形限定變形”工作方案工作方案限定變形指采場支架對巖梁運動進(jìn)行必要的限制。在支架剛度一定的條件下，要求控制的位態(tài)愈高，所需支架的阻抗力越大第五章第五章 第第8頁頁

4、支架圍巖的一般關(guān)系支架圍巖的一般關(guān)系PTh圖5.2 支架圍巖的雙曲線關(guān)系 支護(hù)強度合理的支護(hù)強度既安全又經(jīng)濟(jì)頂板下沉量關(guān)系第五章第五章 第第9頁頁iAThhKAP(5.6)(5.6)位態(tài)方程該公式闡明了支架圍巖之間雙曲線關(guān)系外，還進(jìn)一步指明了直接頂在位態(tài)方程中的作用。在具體采場，可計算出，則不能定量計算。注意第五章第五章 第第10頁頁支架圍巖的一般關(guān)系抽象模型： PThhAAPm inPm a xabbcKSd非 法 區(qū)圖5.3 支圍關(guān)系圖 限定變形工作段限定變形工作段 支架不能支撐支架不能支撐直接頂?shù)闹亓恐苯禹數(shù)闹亓?離層壓實量離層壓實量 直接頂與直接頂與基本頂?shù)幕卷數(shù)慕佑|應(yīng)力接觸應(yīng)力拱梁

5、或類拱結(jié)構(gòu)分層拱梁或類拱結(jié)構(gòu)分層壓實時的工作段壓實時的工作段 梁式結(jié)構(gòu)給定梁式結(jié)構(gòu)給定變形工作段變形工作段 第五章第五章 第第11頁頁采場支護(hù)的原理采場支護(hù)的原理(1)(1)對直接頂對直接頂“支支”與與“護(hù)護(hù)”兩重性兩重性(2)對基本頂控制狀態(tài)的選擇對基本頂控制狀態(tài)的選擇由圖5.3，根據(jù)采場的需要來選擇支架的工作狀態(tài)。支護(hù)住直接頂使其不垮落護(hù)住頂板使破碎巖塊不能進(jìn)入工作面 5.1 回采工作面支架與圍巖關(guān)系回采工作面支架與圍巖關(guān)系 5.2 合理支護(hù)強度的確定合理支護(hù)強度的確定 5.3 支架工作特性及實際支撐能力的確定支架工作特性及實際支撐能力的確定 5.4 控制設(shè)計控制設(shè)計 5.5 常見頂板事故

6、的控制常見頂板事故的控制 第五章第五章 第第12頁頁5.2 合理支護(hù)強度的確定合理支護(hù)強度的確定直接頂初次跨落期間直接頂初次跨落期間P KZZZLLM2(5.7)(5.7)支的準(zhǔn)則支的準(zhǔn)則力學(xué)保證條件力學(xué)保證條件支護(hù)強度支護(hù)強度把直接頂安全地切落支架至少能承擔(dān)起直接頂初次垮落步距一半的重力第五章第五章 第第13頁頁基本頂初次來壓期間基本頂初次來壓期間 (1) 支的準(zhǔn)則支的準(zhǔn)則 防止直接頂向采空區(qū)推垮； 讓基本頂緩慢沉降到要求的位態(tài)（防止沖擊）； 保證支架不被壓死； 對可能發(fā)生剪切的采場，應(yīng)采取特殊的處理方法，并進(jìn)行采場來壓預(yù)報。 (2) 力學(xué)保證條件力學(xué)保證條件 增加支柱初撐力和工作阻力，使直

7、接頂和基本頂緊貼； 支架能在不被壓死的情況下，承擔(dān)起基本頂?shù)牟糠肿饔昧腿恐苯禹數(shù)淖饔昧Α?第五章第五章 第第14頁頁支護(hù)強度計算KTEELKcMAP20NN11N2.52.55 KT22N38(N-2.5)+5表5.1 KT選取表 (5.8)(5.8)初次來壓步距初次來壓步距巖重分配系數(shù)巖重分配系數(shù)容容重重基本頂厚度基本頂厚度N1 且直接頂很薄堅硬基本頂來壓猛烈N2.5且采空區(qū)充填一般基本頂?shù)淖饔昧υ絹碓叫?.5N5且采空區(qū)基本充填滿不考慮基本頂?shù)淖饔昧Φ谖逭碌谖逭?第第15頁頁第五章第五章 第第16頁頁當(dāng)懸頂距 時 2SLm當(dāng)懸頂距 時 2SLm22)(KKZZZLLLMA)1 (KSZ

8、ZLLMA長懸頂觸矸后，直接頂給支架的作用力由下式給出， KKSKZZZLLLLLMA)2()(2(5.9)(5.9)(5.10)(5.10)(5.11)(5.11)第五章第五章 第第17頁頁正常推進(jìn)階段正常推進(jìn)階段 (1) 支的準(zhǔn)則支的準(zhǔn)則 在類拱結(jié)構(gòu)采場，防止類拱在煤壁處切落（見圖5.4）； 梁式結(jié)構(gòu)采場防止基本頂來壓出現(xiàn)大的臺階下沉和沖擊； 多巖層結(jié)構(gòu)采場防止上位巖梁對下位巖梁的沖擊； 防止支架壓死。ACDB圖5.4 類拱在煤壁處的切落位置 （沿（沿AB、CD線）線） 能支撐直接頂和懸垮度一半的重量類拱結(jié)構(gòu)采場能支撐直接頂并能承擔(dān)部分基本頂?shù)淖饔昧o定變形能支撐與要求控制的頂板下沉量對應(yīng)

9、的基本頂懸垮度的部分及直接頂?shù)娜孔饔昧ο薅ㄗ冃蔚谖逭碌谖逭?第第18頁頁第五章第五章 第第19頁頁KEELcMAP2KTEELKcMAP(5.12)(5.12)(5.13)(5.13)(3) 支護(hù)強度支護(hù)強度類拱結(jié)構(gòu)“給定變形”第五章第五章 第第20頁頁iKTAEEhLKhcMAPKTEELKcMAP2合理強度的確定合理強度的確定 根據(jù)前面按“支的準(zhǔn)則”和“防滑準(zhǔn)則”計算的支護(hù)強度，取其中的最大值為合理支護(hù)強度。 (5.14)(5.14)(5.15)(5.15)“限定變形”多巖梁結(jié)構(gòu) 5.1 回采工作面支架與圍巖關(guān)系回采工作面支架與圍巖關(guān)系 5.2 合理支護(hù)強度的確定合理支護(hù)強度的確定 5.

10、3 支架工作特性及實際支撐能力的確定支架工作特性及實際支撐能力的確定 5.4 控制設(shè)計控制設(shè)計 5.5 常見頂板事故的控制常見頂板事故的控制 第五章第五章 第第21頁頁5.3 5.3 支架工作特性及實際支撐能力的確定支架工作特性及實際支撐能力的確定支架分類支架分類綜采放頂煤液壓支架綜采液壓支架液壓支架外注式內(nèi)注式液壓支柱微增阻支柱急增阻摩擦支柱金屬摩擦支柱木支柱單體支架支架圖5.5 支架分類 第五章第五章 第第22頁頁支架的工作特性支架的工作特性(1) 單體支柱 單體支架由頂梁和支柱組成。它的工作特性主要取決于單體支柱的工作特性和輔助結(jié)構(gòu)的壓縮特性。 木支柱木支柱 020 5010015012

11、3456(m m )R105N12圖5.6 木支柱特性曲線(1-(1-支柱直接架設(shè)在頂板上；支柱直接架設(shè)在頂板上；22支柱帶有支柱帶有8cm8cm厚可縮墊木厚可縮墊木) )第五章第五章 第第23頁頁金屬摩擦支柱 圖5.7 HZWA型金屬支柱結(jié)構(gòu)圖1.底座 11.托板2.柱筒 12.螺母3.活柱 13.調(diào)整螺釘4.鉸接頂蓋 14.螺釘5.鎖體 15.墊圈6.滑塊 16.擋塊7.楔塊 17.左摩擦板8.水平楔 18.右摩擦板9.彈簧 19.卡塊10.特制墊圈 20.卡箍 第五章第五章 第第24頁頁RBRAR2R1R0012B 圖5.8 HZWA型支柱特性曲線 (S1-自由夾緊時的可縮量；S2-最大

12、工作阻力時的可縮量)第五章第五章 第第25頁頁單體液壓支柱 (m m )HR0RBR( )ABC+R-RN圖5.9 單體液壓支柱工作特性曲線 第五章第五章 第第26頁頁1.柱體2.活柱3.活塞頭4.泵5.安全閥與卸載閥6.上頂蓋7.下柱座8.支柱底腔9.通道圖5.10 內(nèi)注式單體液壓支柱 第五章第五章 第第27頁頁1.頂蓋2.三用閥3.活柱體4.油缸5.復(fù)位彈簧6.活塞7.底座8.卸載手把9.注液槍10.泵站供液11.注液時操縱手把方向12.卸載時動作方向圖5.11 外注式單體液壓支柱 (2) 液壓支架液壓支架 不插腿插腿掩護(hù)式二柱支在頂梁上一或二柱支在掩護(hù)梁四柱支在頂梁上支撐掩護(hù)式節(jié)式垛式支

13、撐式液壓支架架型圖5.12 架型劃分圖第五章第五章 第第28頁頁(a)(b)(c)(d)(e)(f)圖5.13 不同架型頂梁上載荷分布（圖中a、b、等要改斜體）(a、b垛式；垛式；c、d支撐掩護(hù)式；支撐掩護(hù)式；e掩護(hù)支撐式；掩護(hù)支撐式；f純掩護(hù)式）純掩護(hù)式）第五章第五章 第第29頁頁綜采支架 圖5.14 BZZZC型垛式液壓支架1.支柱2.前梁千斤頂3.復(fù)位千斤頂4.推移千斤頂5.操縱閥6.控制閥7.底座箱8.前梁9.主梁10.擋矸簾11.鋼絲繩柱銷12.加長段13.碰頭 (a)支撐式液壓支架第五章第五章 第第30頁頁圖5.15 節(jié)式支架 1.鉸接頂梁2.支柱3.底座4.千斤頂5.閥座6.彈簧

14、鋼帶 第五章第五章 第第31頁頁圖5.16 道梯4/550型支撐掩護(hù)式支架1.頂梁2.護(hù)幫裝置3.支柱4.掩護(hù)梁5.前連梁6.后連梁7.操縱閥8.推移裝置9.底座第五章第五章 第第32頁頁(b)支撐掩護(hù)式 (c)掩護(hù)式支架1.主梁2.前梁3.掩護(hù)梁4.前連梁5.底座6.推移裝置7.護(hù)幫裝置8.前梁千斤頂9.平衡千斤頂10.支柱11.側(cè)護(hù)板12.后連桿圖5.17 G320-13/32型掩護(hù)式支架 第五章第五章 第第33頁頁綜采放頂煤支架 (a)單輸送機(jī)高位放頂煤支架 圖5.18 單輸送機(jī)高位放頂煤支架第五章第五章 第第34頁頁(b)雙輸送機(jī)中位放頂煤支架圖5.19 雙輸送機(jī)中位放頂煤支架 第五章

15、第五章 第第35頁頁圖5.20 雙輸送機(jī)低位放頂煤支架 (c)雙輸送機(jī)低位放頂煤支架第五章第五章 第第36頁頁(d)“三軟”煤層的放頂煤支架圖5.21 ZFS 3600-16/28三軟煤層放頂煤支架 第五章第五章 第第37頁頁(e)急斜特厚水平分段放頂煤支架（）YFY 160(200)16/26輕型掩護(hù)式單輸送機(jī)放頂煤支架 急斜特厚水平分段放頂煤支架，同樣有高位、中位及低位放頂煤支架三種： （）FYC 400及ZFS 3000型雙輸送機(jī)中位放頂煤支架（）FY 28014/28型雙輸送機(jī)低位插板式放頂煤支架支架的實際支撐能力(1)單體支柱實際支撐能力 影響單體支柱支護(hù)能力的因素 (a)直接頂?shù)装?/p>

16、強度(見圖5.22a） (b)輔助支護(hù)結(jié)構(gòu)壓縮 (見圖5.22b)第五章第五章 第第38頁頁1 0 02 0 03 0 02 0 03 0 002310231鉆 底 量R = f ()R = f (h )B( m m )( m m )hR (1 05N ) 柱 帽 壓 縮0h4R (1 05N ) R = f ()R = f (h )( m m )( m m )hBh4圖5.22 松樹礦與林西礦支柱工況測定 (a) (b)第五章第五章 第第39頁頁0100200300123(mm)R( 105N)12圖5.23 不同緊楔程度支柱工況 (1水平楔打的緊；水平楔打的緊；2水平楔未打緊水平楔未打緊)

17、 R (MPa)控頂距(m)控頂排號時間01530111.6319311193111932.43.24.04.8123451234512345平均值圖5.24 浮煤對支柱工況的影響(第一觀測線；第一觀測線；第二觀測線第二觀測線) 單體支柱實際支撐能力計算方法實際支撐力計算公式:TBZBRK K R第五章第五章 第第40頁頁(5.16)(5.16)(c)支設(shè)質(zhì)量(見圖5.23)(d)支柱承載不均(見圖5.24) (a)不同列支柱承載不均勻系數(shù) ( KB ) 反映了不同列支柱因支柱質(zhì)量、輔助結(jié)構(gòu)壓縮等影響造成的各排之間承載能力上的差別。 平測平RRKB阻力平均值阻力平均值 載荷平均值載荷平均值 每

18、一條觀測線的承每一條觀測線的承載不均勻系數(shù)載不均勻系數(shù) nKKniBB1min測循環(huán)數(shù)測循環(huán)數(shù) 最小值最小值BK第五章第五章 第第41頁頁(5.17)(5.17)(5.18)(5.18)(b)微增阻系數(shù)( KZ )BPZRRKBPZRRK載荷的平均值載荷的平均值 活柱縮量（活柱縮量（ ）對）對應(yīng)的工作阻力應(yīng)的工作阻力 B（）微增阻支柱工作特性 (mm)(N)R1RBRBRPRABBR0圖5.25 微增阻支柱特性曲線 第五章第五章 第第42頁頁(5.19)(5.19)0501001502002503003500.50.60.70.80.950.9C=2C=1C=3C=4C=5C=6C=7C=8C

19、=9C=10C=20KZB(mm)圖5.26 不同下 關(guān)系曲線 CZKB（）單體液壓支柱 工作特性見圖5.12， 一般在0.91之間。 ZK(c) 是指處于最末控頂排支柱回撤時的阻力。 BR第五章第五章 第第43頁頁Bdih (2)液壓支架實際支撐能力TYBYZBRKKR式中 液壓支架的實際支撐能力，N/架； 液壓支架承載不均勻系數(shù)； 液壓支架增阻系數(shù)； 液壓支架額定工作阻力，N/架。 TRY BKYZKBR第五章第五章 第第44頁頁(5.20)(5.20)(5.21)(5.21)式中 頂板下沉量，mm； 支柱鉆底量，mm； 背板等輔助結(jié)構(gòu)壓縮量，mm。 hid 5.1 回采工作面支架與圍巖關(guān)

20、系回采工作面支架與圍巖關(guān)系 5.2 合理支護(hù)強度的確定合理支護(hù)強度的確定 5.3 支架工作特性及實際支撐能力的確定支架工作特性及實際支撐能力的確定 5.4 控制設(shè)計控制設(shè)計 5.5 常見頂板事故的控制常見頂板事故的控制 單體支柱工作面支護(hù)設(shè)計(1)頂板處理方法選擇自然垮落法層狀堅硬頂板運動形式轉(zhuǎn)化法緩慢下沉法厚層堅硬頂板特殊處理法注水軟化法和爆破法5.4 5.4 控制設(shè)計控制設(shè)計第五章第五章 第第45頁頁(2)合理支護(hù)方式的選擇第五章第五章 第第46頁頁特種支護(hù)特種支護(hù)能支和護(hù)住頂板能防止頂板事故的發(fā)生兩種作用相輔相成點柱和掛梁支護(hù) 一般用于下位直接頂堅硬完整的采場基本支護(hù)基本支護(hù)基本支護(hù)方式

21、的確定直接頂?shù)耐暾猿山M節(jié)理裂隙的方向傾角頂板壓力第五章第五章 第第47頁頁各種支護(hù)方式的適用條件(a)點柱適用的條件一般用于下位直接頂堅硬完整的采場 (b)掛梁支護(hù)第五章第五章 第第48頁頁掛梁方向方式護(hù)頂方式影響因素由下位直接頂?shù)耐暾詻Q定。第五章第五章 第第49頁頁特種支護(hù)的選擇 (a)放頂線的特種支護(hù) (b)端頭特種支護(hù) (c)煤壁處的特種支護(hù) (d)關(guān)于全承載支護(hù) (e)大傾角采場的特種支護(hù) 特種支護(hù)一般用于事故多發(fā)地段，即放頂線、端頭、煤壁處及局部構(gòu)造地段。 (3)采場控頂距的選擇控頂距的定義和基本控頂距控頂距 從煤壁到最后一排支柱的距離基本控頂距硐寬機(jī)（炮）道寬度nLK影響控頂距

22、的因素 不同推進(jìn)階段、局部地質(zhì)構(gòu)造影響、支架性能、頂板的完整性、基本頂?shù)臎_擊程度、工藝特點、瓦斯、采高、傾角等。 第五章第五章 第第50頁頁(5.22)(5.22)控制在0.20.3m硐數(shù)合理控頂距的確定第五章第五章 第第51頁頁一是根據(jù)支架圍巖關(guān)系的基本理論二是根據(jù)事故分析的結(jié)論包括(a)無特殊變化及要求時，一般用34硐控頂。 (b)復(fù)合頂初次垮落期間的控頂距(c)松軟頂板的控頂距(d)采場仰采時的控頂距(見圖5.27）(e)堅硬直接頂采場的控頂距（見圖5.28）(f)特松軟底板的控頂距(g)復(fù)合頂板(包括“夾心”頂板)采場調(diào)面時的控頂距（見圖5.29）(h)團(tuán)塊狀頂板下的控頂距（見圖5.3

23、0）(i)大采高、大傾角采場的控頂距圖5.27 仰采時的控頂距第五章第五章 第第52頁頁圖5.28 堅硬頂板下的控頂距第五章第五章 第第53頁頁AA圖5.29 調(diào)面時的控頂距AA-A圖5.30 團(tuán)塊狀頂板下的控頂距第五章第五章 第第54頁頁(4)支架工作狀態(tài)與控頂距的關(guān)系 根據(jù)支架圍巖關(guān)系理論，當(dāng)需要限制基本頂位態(tài)時，適當(dāng)增加控頂距比增加支柱實際支撐能力更為有效，但要防止支柱在末排被壓死。若支架采取給定變形工作方案，則控頂距就不宜過大，所選控頂距要用來壓結(jié)束時刻采場頂板下沉量來檢驗。 (5)合理支柱密度計算頂板支和護(hù)的關(guān)系“支”重點是基本頂和堅硬直接頂“護(hù)”煤層上0.5m范圍內(nèi)的直接頂或偽頂“

24、支”“護(hù)”關(guān)系應(yīng)既能保證“支”住頂板壓力又能保“護(hù)”住下位直接頂?shù)摹芭镩g”破碎巖體。 合理支柱密度的計算(a)支密度的計算ttRpn1采場各推進(jìn)階段的采場各推進(jìn)階段的頂板壓力，頂板壓力，KNKN/m/m2 2 支柱實際支撐能力支柱實際支撐能力KNKN/ /根根 支密度支密度根根/m/m2 2第五章第五章 第第55頁頁(b)護(hù)密度的確定主要由直接頂（包括偽頂）的完整性指數(shù)和護(hù)頂材料的強度決定。同樣頂板條件采場，護(hù)密度可因護(hù)頂材料的不同而不同。 護(hù)頂?shù)臏?zhǔn)則所選棚距應(yīng)保證不因護(hù)頂材料強度不足而發(fā)生冒頂事故及金屬網(wǎng)下不出現(xiàn)網(wǎng)兜。力學(xué)保證條件護(hù)頂材料能托住兩棚間破碎巖體的重量第五章第五章 第第56頁頁5

25、.4 5.4 控制設(shè)計控制設(shè)計綜采綜放工作面選型(1)綜采工作面支架選型液壓支架選型的內(nèi)容和要求針對具體頂板類型和頂板巖層組成情況選擇不同的支架類型(2)綜采放頂煤工作面支架選型(1)綜采工作面支架選型分類第五章第五章 第第57頁頁支 架 類 型支 架 額 定 阻 力頂 梁 結(jié) 構(gòu)底 座 結(jié) 構(gòu)側(cè) 護(hù) 結(jié) 構(gòu)老 頂 級 別底 板 類 型采 高礦 井 瓦 斯 含 量煤 層 硬 度煤 層 傾 角直 接 頂 類 型圖5.32 支架選型順序第五章第五章 第第58頁頁5.4 5.4 控制設(shè)計控制設(shè)計影響選型的因素和順序5.4 5.4 控制設(shè)計控制設(shè)計液壓支架選型方法系統(tǒng)分析比較法根據(jù)礦山地質(zhì)條件分析、比

26、較、決定支架各部分的類型及參數(shù)液壓支架選型原則：(a)根據(jù)直接頂、基本頂(b) “三軟”煤層(c)根據(jù)煤厚、變化范圍及其規(guī)則程度(d)煤層傾角數(shù)據(jù)(e)底板抗壓入強度及平整程度(f)瓦斯含量及釋放方式-通風(fēng)(g)全礦井內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造情況-斷層短頂梁的支掩式托梁掩護(hù)支架頂板全封閉方式的支頂式掩護(hù)支架第五章第五章 第第59頁頁第五章第五章 第第60頁頁液壓支架合理工作阻力的確定方法5.4 5.4 控制設(shè)計控制設(shè)計(a)國外液壓支架合理工作阻力的確定（）巖石自重法（）頂?shù)装逡平糠ǎǎ┙y(tǒng)計法(5.23)(5.23) 頂?shù)装逡平颗c支架支護(hù)強度存著雙曲線關(guān)系，可導(dǎo)找兩者變化的等速點，據(jù)此確定支架的工作阻力

27、，各國的差別僅在于考慮的影響因素 通過對比支架支護(hù)強度、頂板垮落高度和頂?shù)装逡平康戎笜?biāo)，獲得合理的支架支護(hù)強度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 khP 第五章第五章 第第61頁頁（）載荷估算法(b)我國液壓支架合理工作阻力的確定方法lQ21HhMQ1i=1nilm圖5.33 支架受力圖第五章第五章 第第62頁頁221QlhQQPiii工作面阻力工作面阻力第第i i層直接頂?shù)暮穸葘又苯禹數(shù)暮穸鹊诘趇 i層直接頂?shù)膽翼斁鄬又苯禹數(shù)膽翼斁嗟诘趇 i層直接頂?shù)拿芏葘又苯禹數(shù)拿芏雀郊虞d荷附加載荷 (5.24)(5.24)當(dāng)直接頂隨回采而垮落時， 等于控頂距 。ilmlmlQhP2(5.25)(5.25)由于載荷 難于精確

28、地計算，故：2QhnP動壓系數(shù)動壓系數(shù)注：若直接頂?shù)某跏妓槊浵禂?shù)注：若直接頂?shù)某跏妓槊浵禂?shù)為為1.251.251.51.5，動壓系數(shù)一般不，動壓系數(shù)一般不超過超過2 2。第五章第五章 第第63頁頁（）理論分析法TFAB1TTTPF2P1P1P1Q -Q -圖5.34 上覆巖層斷裂時受力情況第五章第五章 第第64頁頁 如圖5.44所示，當(dāng)A巖塊前端斷裂瞬間，為協(xié)助B塊實現(xiàn)平衡結(jié)構(gòu)，其關(guān)系式為：miiHlQHtgLhP/)( 2)(22式中 PH合理支護(hù)強度，KN/m2； 巖塊間摩擦角； 巖塊破斷角； H基本頂巖層厚度； B巖塊回轉(zhuǎn)下沉量； Q砌體梁下位巖層中懸露巖塊的全部重量。2/kN m(5.

29、26)(5.26)第五章第五章 第第65頁頁(2)綜采放頂煤工作面支架選型F首先要研究放頂煤工作面上覆巖層結(jié)構(gòu)及支架圍巖關(guān)系，計算出支架的合理支護(hù)強度。F在支架設(shè)計工作阻力滿足工作面支護(hù)強度的前提下，還應(yīng)根據(jù)工作面具體地質(zhì)條件選擇合理支架類型F根據(jù)地質(zhì)條件選擇合理架型，影響放頂煤支架選擇的因素很多，但最主要的是煤體強度和煤層傾角。根據(jù)煤體強度選擇架型 煤體強度的大小是影響放頂煤開采效果的最主要因素。實踐表明，放頂煤開采比較適應(yīng)的煤體強度為 。 13f第五章第五章 第第66頁頁 在這個強度范圍內(nèi)，頂煤基本不需要采取人為松動或軟化措施，在礦山壓力作用下即能自行垮落，且塊度適宜，即使有個別大塊煤產(chǎn)生

30、，依靠支架本身的二次破碎功能，也能實現(xiàn)頂煤的順利放出。 強度 ，煤壁易于片幫，頂煤在支架的反復(fù)作用下超前垮落，工作面機(jī)道上方難維護(hù)，且支架受力狀態(tài)也不合理，出現(xiàn)“前重后輕”，支架不能實現(xiàn)良好的支護(hù)作用。 1f 強度 ，主要問題是支架前移后，頂煤形成一定長度的懸頂不能自行垮落，同時在垮落過程中塊度過大，靠支架本身的二次破碎能力也難以破碎，因此在放煤時必須采取人為放煤措施，使放頂煤工序復(fù)雜化。 3f 第五章第五章 第第67頁頁選擇支架的大體原則：較軟煤層應(yīng)選用短頂梁支架，減少對頂煤的反復(fù)支撐次數(shù)，增加支架前方支護(hù)能力，以維護(hù)機(jī)道上方頂煤不垮落 ，宜選用掩護(hù)式放頂煤支架。 強度較大不易垮落的煤層應(yīng)選

31、用長頂梁支架，增加支架對頂煤的反復(fù)支撐次數(shù)，宜選用支撐掩護(hù)式支架。 第五章第五章 第第68頁頁根據(jù)煤層傾角選擇支架架型選擇架型的大體原則：急傾斜煤層盡量選用掩護(hù)梁插板式放頂煤支架傾斜煤層選用底座與掩護(hù)梁連接式支架（單鉸接或四連桿式（單鉸接或四連桿式） 5.1 回采工作面支架與圍巖關(guān)系回采工作面支架與圍巖關(guān)系 5.2 合理支護(hù)強度的確定合理支護(hù)強度的確定 5.3 支架工作特性及實際支撐能力的確定支架工作特性及實際支撐能力的確定 5.4 控制設(shè)計控制設(shè)計 5.5 常見頂板事故的控制常見頂板事故的控制 概述F頂板事故是指在地下采煤過程中，因為頂板意外冒落造成的人員傷亡、設(shè)備損害、生產(chǎn)中止等事故。 F

32、煤礦頂板災(zāi)害中，發(fā)生在回采工作面的頂板事故占7580 F絕大多數(shù)頂板事故發(fā)生都是有條件的，也是有規(guī)律的。F頂板事故通俗地區(qū)分為局部范圍的小冒頂和區(qū)域性切冒事故第五章第五章 第第69頁頁 5.5 5.5 常見頂板事故的控制常見頂板事故的控制大塊游離巖塊旋轉(zhuǎn)推垮底板運動局部冒落或切頂應(yīng)力集中復(fù)雜地質(zhì)采礦條件壓垮急傾斜煤層底板失穩(wěn)軟底深埋采場底板變形工作面對采煤柱集中應(yīng)力大面積切頂直接頂運動老頂運動小范圍局部冒頂直接頂破碎壓垮型金屬網(wǎng)下推垮復(fù)合頂板突變運動沖擊推垮型砸垮型壓垮型淺埋長壁采動壓垮煤壁線附近兩端頭放頂線附近地質(zhì)破壞帶堅硬頂板大面積冒頂推垮型傾角較大直接頂推垮回采工作面頂板事故高位覆巖運動

33、淺部煤柱支撐頂板壓垮圖5.35 回采工作面常見頂板事故類型回采工作面區(qū)域性切冒事故第五章第五章 第第70頁頁(1)直接頂運動引發(fā)的垮面事故堅硬頂板的區(qū)域性切冒傾角較大工作面直接頂漏垮圖5.36 工作面漏垮冒頂示意圖第五章第五章 第第71頁頁復(fù)合頂板的突變運動分類圖5.37 金屬網(wǎng)下推垮型冒頂推進(jìn)方向圖5.38 開切眼附近反向推采的頂板離層第五章第五章 第第72頁頁-IIc,cd,da,ab,bcdc,daba,badbca db c圖5.39 下位軟巖層離層斷裂第五章第五章 第第73頁頁 5.5 5.5 常見頂板事故的控制常見頂板事故的控制圖5-50 游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮工作面未回柱時回柱后推垮Q

34、P圖5.40 游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮工作面第五章第五章 第第74頁頁(2)基本頂引發(fā)的垮面事故沖擊推垮型（即砸垮型）圖5.41 基本頂運動引起的沖擊推垮型（砸垮型）事故第五章第五章 第第75頁頁壓垮型類型圖5.42 基本頂運動引起的壓垮型事故第五章第五章 第第76頁頁 5.5 5.5 常見頂板事故的控制常見頂板事故的控制(3)高位覆巖運動引起的工作面壓垮事故淺埋長壁采場的壓垮型事故（見圖5.43）第五章第五章 第第77頁頁淺部開采留煤柱支撐頂板的采空區(qū)壓垮事故（見圖5.44）復(fù)雜采礦地質(zhì)條件的壓垮型事故（見4.45） 5.5 5.5 常見頂板事故的控制常見頂板事故的控制分類圖5.43 淺埋采場的壓垮型事故 5.5 5.5 常見頂板事故的控制常見頂板事故的控制第五章第五章 第第78頁頁煤 柱區(qū) 段垮落區(qū)域區(qū) 內(nèi) 臨 時 煤 柱隔離煤柱未 采煤 體圖5.44 淺部開采留煤柱支撐頂板采空區(qū)壓垮型事故 第五章第五章 第第79頁頁 5.5 5.5 常見頂板事故的控制常見頂板事故的控制KH正斷層H=1.7-3.0m240