采場頂板支護(hù)方法(I)

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1、第五章采場頂板支護(hù)方法礦山壓力與巖層控制第一節(jié)頂板分類與底板特征一、采場礦山壓力控制的概念為了保證回采工作面的正常生產(chǎn)和人員安全，必須對工作面礦山壓力加以控制。采場礦山壓力控制采空區(qū)處理工作面支護(hù)對于全部冒落法處理采空區(qū)：“煤壁－支架－采空區(qū)已冒落的矸石”構(gòu)成對采場上覆巖層的支撐體系。一定的條件下，上述支撐體系的支撐性能將主要取決于支架的支撐特性，即主要取決于支架的支撐力與支架可縮量的關(guān)系特征。而采場支架并不是孤立存在的，而是處在一個由圍巖組成的系統(tǒng)中：“老頂－直接頂－支架－底板”。由于采場支撐體系（小結(jié)構(gòu)）必須與開采后形成的上

2、覆巖層大結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，采場支架必須具備下列兩個特性：必須具備一定的可縮量；必須具備一定的支撐性能,即一定的支撐阻力。采場圍巖：直接頂、老頂、直接底巖層。這三者對礦壓顯現(xiàn)及支護(hù)方式的選擇有著顯著的影響。因而需對三者加以分類。直接頂是支架直接維護(hù)的對象，支架通過它對老頂進(jìn)行控制。直接頂?shù)耐暾潭戎苯佑绊懝ぷ髅姘踩椭ёo(hù)方式的選擇。影響直接頂完整性的兩個因素：巖層的力學(xué)性質(zhì)：抗拉、抗壓強(qiáng)度，彈模等巖層內(nèi)節(jié)理裂隙的發(fā)育情況：原生裂隙、構(gòu)造裂隙、壓裂裂隙。二、對直接頂?shù)姆诸愐坏┲苯禹斆翱諏?dǎo)致支架頂梁接頂情況惡化，導(dǎo)致支架不能防止老頂巖塊的

3、失穩(wěn)，從而造成工作面頂板事故和一系列問題。支架為了對直接頂進(jìn)行支護(hù),應(yīng)保證支架能支撐住全部直接頂重量,同時能護(hù)住破碎的直接頂。即所謂的“支護(hù)”直接頂?shù)姆诸愐灾苯禹數(shù)某醮慰迓洳骄郘0作為分類指標(biāo)，分為4類。1類L0≤8m不穩(wěn)定頂板2類8m＜L0≤18m中等穩(wěn)定頂板3類18m＜L0≤28m穩(wěn)定頂板4類28m＜L0≤50m非常穩(wěn)定頂板以直接頂端面破碎度E作為分類指標(biāo)，分為3類。當(dāng)端面距為1m時的端面破碎度稱為頂板冒落靈敏度。1類E>30%不穩(wěn)定頂板2類11%

4、圖FA－端面破碎面積F－支架梁端到煤壁面積三、老頂?shù)姆诸愔苯禹敽穸葘享攣韷猴@現(xiàn)劇烈程度影響較大；采空區(qū)冒落充填越滿，老頂破斷后形成結(jié)構(gòu)越易穩(wěn)定，對工作面礦壓顯現(xiàn)影響越小，在“煤壁－支架－采空區(qū)已冒落的矸石”支撐中，支架承載越小。按直接頂厚度與采高比值N=∑h/m，并參照老頂初次來壓步距L，將老頂分為4級。級N>3～5,來壓不明顯級0.350m來壓強(qiáng)烈N≤0.3,L=25～50m級N≤0.3,L>50m來壓極強(qiáng)烈Pe=241.3ln(L0)-15.5N+52.6m式

5、中，Pe,老頂初次來壓當(dāng)量；L0，老頂初次來壓步距；N=∑h/m，直接頂厚度與采高之比。按老頂初次來壓當(dāng)量將老頂分為如表5-2的4級。四、底板特征與分類采場支護(hù)系統(tǒng)的剛度是由“底板－支架－頂板”所組成，因此底板巖層的剛度將直接影響到支架性能的發(fā)揮。圖5－44支架與圍巖體系剛度模型若底板太軟（剛度太?。Ъ軙@底，從而影響對頂板的控制。底板比壓：支架底座對單位面積底板上所造成的壓力。極限底板比壓：支架鉆底時所允許的最大底板比壓。支柱鉆底的破壞形式有以下三種：整體剪切局部剪切其它剪切按極限底板比壓將底板分為5類：第二節(jié)采場支架類型

6、與支架力學(xué)特性根據(jù)支柱與頂梁的配合關(guān)系，將采場支架分為兩大類。一、幾個概念單體支柱：支柱與頂梁是分開的。液壓支架：頂梁、支柱、底座聯(lián)合為一個整體。木支柱金屬摩擦支柱液壓支柱圖5－7支柱的幾種典型特性曲線P0'－初撐力P0－始動阻力P1－初工作阻力P2－額定工作阻力或最大工作阻力工作阻力急增阻式微增阻式恒阻式增阻特性二、單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)與特性內(nèi)注式外注式按注液方式分為單體支架的優(yōu)點：輕便、價格便宜，適用性強(qiáng)缺點：支設(shè)、回柱勞動強(qiáng)度大，穩(wěn)定性差；支回柱跟不上采煤三、液壓支架的分類從支架結(jié)構(gòu)及其支撐特點出發(fā)，我國將液壓支架分為三類：

7、支撐式：結(jié)構(gòu)上沒有掩護(hù)梁，對頂板的作用是支撐。2、掩護(hù)式：結(jié)構(gòu)上有掩護(hù)梁，單排立柱連接掩護(hù)梁或直接支撐頂梁對頂板起支撐作用。3、支撐掩護(hù)式：結(jié)構(gòu)上有掩護(hù)梁，雙排或多排立柱大部或全部通過頂梁對頂板起支撐作用。四、液壓支架支護(hù)方式分析（一）支撐式液壓支架支護(hù)方式分析圖5－13垛式支架支撐力分布狀態(tài)圖5－14在比較破碎的頂板條件下使用垛式支架支撐式支架頂梁后端支撐力大于前端，支撐力合力遠(yuǎn)離前梁端部。因此，支撐式支架適應(yīng)直接頂較完整的條件，若周期來壓又較強(qiáng)烈則更適應(yīng)。由于支架結(jié)構(gòu)不能抗水平推力，當(dāng)頂板特別堅硬時破斷形成的強(qiáng)大的水平推力又

8、會損壞支撐式支架。不適用于破碎頂板條件。（二）掩護(hù)式液壓支架支護(hù)方式分析單鉸式雙鉸式（四連式）按掩護(hù)梁與底座間聯(lián)結(jié)方式分為：適用于直接頂破碎，來壓不明顯的條件。不適用于直接頂堅硬而老頂周期來壓強(qiáng)烈的條件。（三）支撐掩護(hù)式液壓支架支護(hù)方式分析同時兼有支撐式與掩護(hù)式