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1、第六章回采工作面頂板控制及支護方法6.1基本概念回采工作面是地下移動著的工作空間，為了保證生產(chǎn)工作的正常進行與礦工的安全，必須對它進行維護。工作空間維護一方面是維護直接頂，另一方面又要控制老頂?shù)幕顒右?guī)律，對老頂?shù)目刂剖峭ㄟ^直接頂巖層進行的。在維護空間位置來講，對回采工作面頂板控制包含對回采空間的支護以及對采空區(qū)的處理，采空區(qū)處理的具體措施則對老頂?shù)幕顒悠鹬黠@的影響?？刂撇蓤龅V壓的基本手段從一定意義上講，控制采場礦壓顯現(xiàn)主要是控制老頂?shù)幕顒右?guī)律采空區(qū)的處理支撐和控制上覆巖層活動工作面支護支護構(gòu)筑物必須與大結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，因而必須具
2、備：一定的可縮性Δｓ和良好的支撐性能PP-Δｓ將直接影響支架受力的大小回采工作面支架的兩個特性可縮性良好的支撐性能支架的性能：支架的支撐力與支架的可縮性的關(guān)系特征（P-Δs曲線）。支架性能：一般指支架的支撐力與支架可縮量的關(guān)系特征。常用P-ΔS曲線表示?；夭晒ぷ髅嬷Ъ苤饕闪汉椭M成，一般，金屬頂梁屬于剛性結(jié)構(gòu)，支柱常由活柱和底柱組成。它們之間的伸縮關(guān)系形成了支柱的可縮性。因此支架的特性主要由支柱的特性來決定的。支柱的撐力：支柱對頂板的主動作用力；支柱的工作阻力：支柱受頂板壓力作用而反映出來的力；初撐力P0＇：支架支設(shè)時，支架
3、對頂板的主動支撐力，液壓支柱時，由泵站壓力確定；始動阻力P0：在頂板壓力下，活柱開始下縮的瞬間，支柱上所反映出來的力；初工作阻力P1：在支架性能曲線中，活柱下縮時，工作阻力的增長率由急劇增長轉(zhuǎn)為緩慢增長的轉(zhuǎn)折點處的工作阻力；最大工作阻力P2：支柱所能承受的最大負載能力，又稱額定工作阻力。目前所使用的工作特性有如下幾種：P’0P0P2ΔS/mmP/KNP0P2ΔS/mmP/KNP’0P1P2ΔS/mmP/KNP0急增阻式微增阻式恒阻式急增阻式——支柱開始支設(shè)時，有一個極小的人為的初撐力P0‘，當支柱在頂板壓力作用下，活柱開始下縮
4、時便形成了始動阻力P0，而后隨活柱下縮，工作阻力呈直線性急增，這種支柱的可縮性量較小。可縮性很小，增阻較快，很快支撐頂板，一般多用于薄煤層工作面（下沉量?。?。微增阻式——較小的初撐力P0’與始動阻力P0，隨著活柱下縮先有一個急劇增長過程，達到工作阻力P1后，隨著支柱繼續(xù)下縮，工作阻力的增長變得極為緩慢，一直到支柱的最大可縮性，也就是支柱的最大工作阻力時為止，此類支柱具有較大的可縮量。初始增阻快，有利于及時支撐，后增阻較慢，可縮性較大，一般適用于中厚煤層工作面。恒阻式——隨著活柱下縮，很快達到額定工作阻力P2，以后盡管活柱繼續(xù)下
5、縮，支柱的工作阻力保持不變。初撐力較高，及時支護頂板，工作阻力保持恒定，可縮性較大，不因支架受力過大而損壞，缺點重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，適于頂板壓力較大的工作面。從支柱工作阻力適應(yīng)頂板壓力的特點進行分析，恒阻式的支柱較為有利，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。急增阻式性能比較差，但成本較低，結(jié)構(gòu)較簡單。6.2回采工作面頂板巖層組成分類回采工作面的圍巖，一般指直接頂、老頂及直接底的巖層。這三者對回采工作面的生產(chǎn)有著直接的影響。但一般來說，直接頂與老頂對回采工作面礦山壓力及支護方式的選擇影響更大一些。6.2.1對直接頂?shù)姆治鲋苯禹斒枪ぷ骺?/p>
6、間直接維護的對象，顯然直接頂?shù)耐暾潭葘⒅苯佑绊懙焦ぷ鞯陌踩肮ぷ髅嫔a(chǎn)能力的發(fā)揮，而且直接影響到所選擇的支護方式。直接頂?shù)耐暾潭热Q于巖層本身的力學(xué)性質(zhì)，和直接頂巖層內(nèi)由各種原因造成的層理和裂隙的發(fā)育情況。綜合這兩者，結(jié)合我國的實際情況，曾將直接頂分為三種狀態(tài)：（1）破碎的頂板：如頁巖、再生頂板及煤頂?shù)?，這種頂板若護頂不及時，很易造成局部冒頂；（2）中等穩(wěn)定頂板：此類直接頂板的巖層力學(xué)強度較大。有些巖層如砂頁巖或粉砂巖等，雖由于受到一系列裂隙所切割，但局部尚較完整，因而仍屬于中等穩(wěn)定型；（3）完整頂板：允許懸露面積大，穩(wěn)定
7、性好，不易發(fā)生局部冒頂。如砂巖或堅硬的砂頁巖等。有的學(xué)者從節(jié)理裂隙的發(fā)育情況研究直接頂?shù)姆€(wěn)定性，一般可將各種裂隙分為三類（教材P175）：（1）原生裂隙：在成巖過程中形成的;（2）壓裂裂隙：在采動過程中形成的；（3）構(gòu)造裂隙：在地質(zhì)構(gòu)造運動過程中形成的。根據(jù)裂隙面與工作面頂板巖層層面的位置關(guān)系，西德學(xué)者O.雅可畢曾將其分為五類，見下圖：分為R1、R2、……R5五種基本裂隙。圖中R1為平行于層面的裂隙，R2為垂直于層面的裂隙，R3為向煤壁方向傾斜的裂隙，R4為向采空區(qū)傾斜的裂隙，R5則為楔形裂隙。實際情況可能是這五種基本裂隙的組
8、合，如R12、R23……R34等，這種組合裂隙對頂板的支護極為不利。roofR1R2R3R4R5R12R34R23R13圖所示為兩種不同推進方向所造成的不同結(jié)果。如圖所示存在一組構(gòu)造裂隙，其可以造成有規(guī)則的傾斜于煤壁或采空區(qū)方向的裂隙R3及R4。由于工作面的推進方向與裂隙方向
