單體液壓支柱工作面支護設計方法與實例

2單體液壓支柱工作面支護設計方法1、依據(jù)工作面采高需要選擇適宜的支柱型號，當煤厚變異系數(shù)較大時應選擇大行程支柱。345345序號工程單位 參考面實測 本面估量頂直接頂厚度m1底根本頂厚度m板直接底厚度m2直接頂初次垮落步距m初來壓步距m次最大平均支護強度kN/m2來壓最大平均頂?shù)装逡平縼韷猴@現(xiàn)程度mm周來壓步距m期最大平均支護強度kN/m2來壓最大平均頂?shù)装逡平縼韷猴@現(xiàn)程度mm平最大平均支護強度kN/m2時最大平均頂?shù)装逡平縨m6直接頂懸頂狀況m7底板允許比壓MPa8直接頂類型類9根本頂級別級機m10風巷道超前影響范圍m3、合理確定支護強度。⑴依據(jù)采高及上覆巖層碎脹系數(shù)計算跨落帶高度〔緩傾斜煤層〕M-∑Hi〔Ki-1〕=0Hk=∑Hi式中：M 采高〔m〕Hi----i分層厚度(m)上覆巖層第i分層巖石碎脹系數(shù)Hk 跨落帶高度(m)1.15～1.25之間。⑵依據(jù)跨落帶高度計算支護強度：pt＝Hk·γ·cosα式中：pt 工作面支護強度，kN/m2；Hk 上覆巖層跨落帶高度〔m〕巖石容重，kN/m3。一般可取25kN/m3。α 工作面煤層傾角〔°〕⑶選定參照工作面初次來壓時的實測最大支護強度Pc。Pr：依據(jù)以上兩個支護強度(Pt、Pc)，選取其中最大值作為本工作面的設計支護強度Pr。4、工作面合理的支柱密度，可以承受下式計算：n＝pr／Rt式中：n 支柱密度，根／m2。Rt------支柱支撐力量，kN60%計算。5、依據(jù)合理的支柱密度、排距，確定柱距。6、在滿足安全生產(chǎn)的條件下，可以依據(jù)工作面的實際條件選擇控頂距。7、柱鞋直徑的選擇：依據(jù)支柱對底板的壓強應小于底板允許比壓的原則，承受以下公式計算：(Re/10Q)(Re/10Q)φ 柱鞋直徑，mm。Q 底板比壓，Mpa。Re 支柱額定工作阻力，KN/根8、確定工作面正常生產(chǎn)期間切頂排支柱線密度q⑴沿放頂線每米采空區(qū)上方跨落帶巖重qkq=[γH〃L+∑γH〃(L-L)]cosα〔kN/m〕k z z z i i i x式中：γ----i分層老頂巖石容重，kN/m325kN/m3。iH跨落帶第i分層老頂巖層厚度。iL跨落帶第i分層老頂在采空區(qū)的極限懸頂長度，老頂厚1.5m時可i2.0m2.5mL10mLL-L。i i i xL 最小控頂距，即工作面煤壁至采空區(qū)頂梁末端距離。xγ 直接頂巖石容重，kN/m3。zH 跨落帶中直接頂巖層厚度。zL 跨落帶中直接頂在采空區(qū)的極限懸頂長度〔，一般直接頂為頁巖時z1m2m。⑵切頂排支柱線密度計算〔支柱工作阻力P 按額定工阻的80%計〕mn=q/Pm k m

9、確定工作面初次放頂期間切頂排支柱線密度：初放期間切頂排支柱線密2～4倍執(zhí)行，或?qū)嵭杏行Ъ訌娗许斉胖ёo強度措施，將切頂排支護強度提高到正常生產(chǎn)期間的兩倍以上。10、單體支柱初撐力50KN/70KN/棵，堅硬頂90KN/棵。單體支柱支護工作面支護設計實例工作面根本參數(shù):2.3m,715m，老頂為灰色塊狀泥巖，厚29m，底板比壓Q=4.0MPa，參考相鄰工作面老頂初次來壓時140KN/根。1、選擇支柱型號：M=2.3m選擇DZ25-25/1002、參照工作面礦壓參數(shù)〔略〕3、確定合理支護強度⑴依據(jù)采高及上覆巖層碎脹系數(shù)確定跨落帶高度M=2.3m,直接頂為細中粒砂巖,1.25,老頂為塊狀泥巖,1.2按公式M-∑Hi(Ki-1)=0計算,∑Hi=M/(Ki-1),∑Hi=2.3/(1.25-1)=9.2(m),由于直接頂厚度為15m,大于跨落帶高度,老頂不進入跨落帶.⑵依據(jù)跨落帶高度計算支護強度PtPt=Hk*γ*cosα=9.2*25*cos7 =228.3(KN/m2)⑶所參照工作面初次來壓時實測的最大支護強度Pc=140KN/m2⑷選定設計支護強度Pr:由于Pt=228.3＞Pc=140,故,Pr=228.3KN/m24、確定工作面合理支柱密度n=Pr/Rt=228.3/150=1.5225、確定支柱柱、排距：因使用1m鉸接頂梁，確定排距1m，故柱距為1/1*1.52=0.66m;考慮直接頂裂隙較發(fā)育,550mm±50mm6、確定控頂距:4.0m,3.0m。7、確定柱鞋直徑：(Re/10Q)Φ=200〃 (Re/10Q)選擇柱鞋直徑Φ=300mm8、正常生產(chǎn)條件下切頂排支護線密度計算⑴沿放頂線每米采空區(qū)上方跨落帶巖重qK：qK=Hk*γ*Lz*cosα=9.2*25*2*cos7 =456.6(KN/m)(因跨落帶處在直接頂內(nèi),老頂未進入跨落帶,故只計算公式前項,Lz=2)⑵切頂排支柱線密度計算nm=qK/Pm=456.6/200=2.283根/m,,切頂排實際