单体支柱工作面支护设计

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1、2.单体支柱工作面支护设计2.1选择顶板处理方法2.2确定合理支护方式2.3确定工作面控顶距2.4计算合理支柱密度2021/7/25山东科技大学12.1选择顶板处理方法通常的顶板处理方法有：留煤柱、煤垛支撑顶板（如房柱、刀柱等）；缓慢下沉法；自然垮落法；层状坚硬顶板（厚度不超过5m）运动形式转化法；厚层坚硬顶板特殊处理法。厚层坚硬顶板特殊处理法主要有注水软化法和爆破法等。2021/7/25山东科技大学22.1.1自然垮落法对顶板不采取专门的处理措施，随工作面推进顶板在采空区内自行垮落称为自然垮落法处理顶板。它借助于顶板岩层自身的垮落性控制顶板，属既

2、安全又经济的方法，在条件允许时，应优先选择。2021/7/25山东科技大学32.1.2缓慢下沉法煤层上方覆盖层由塑弯性能强的石灰岩或泥质页岩组成时，顶板可能随工作面推进而弯曲下沉，并在采空区内一定距离处与底板接触闭合。在采高不大，最大控顶排处顶板下沉量不超过支柱所允许的缩量时，采用缓慢下沉法控制顶板，回采工作面一般可以不采用特殊支护。2021/7/25山东科技大学4若因顶板下沉量太大，工作空间过小，或超过支柱缩量的限度时，就需要在采空区进行部分充填，以减小最大控顶排处的顶板下沉量，如下图2.1（b）所示。（a）缓慢下沉（b）采空区充填（c）采空区内

3、强放图2.1缓慢下沉顶板采空区充填与强制放顶2021/7/25山东科技大学52021/7/25山东科技大学62021/7/25山东科技大学72.1.3层状坚硬顶板运动形式转化2.1.3.1岩层运动的两种形式层状坚硬顶板是指厚度不超过5m的坚硬顶板（包括在厚层坚硬顶板的下部，由于层理和弱面的存在，可分离出独立运动的岩层组），这类顶板强度较高，初次垮落步距一般达25m以上，初次来压强烈。层状坚硬顶板的初次垮落一般存在两种运动形式：一是弯沉运动形式；二是剪切运动形式。2021/7/25山东科技大学82.1.3.2剪切运动形式向弯沉运动形式转化的处理措施（

4、Ⅰ）扩大岩梁端部断裂线位置至煤壁的距离，使岩梁以煤壁为支撑具备稳固的支承端，避免从煤壁处切下。同时岩梁在端部断裂后，延长弯矩向岩梁中部转移的过程，促成中部断裂，形成弯沉运动结构。（Ⅱ）减小岩梁的厚度，特别是悬垮度中部的厚度以促成中部断裂。2021/7/25山东科技大学92.1.3.3顶板处理对顶板进行处理的主要措施是采用人工放顶的办法来减小岩梁的厚度，通常采用循环放顶和中部拉槽放顶。2.1.3.4煤体处理通常采用对煤体进行松动放炮或注水软化的方法。对于松动放炮可以按推进循环进行，也可以按推进步距进行。对于注水软化可以采取预注水的方法，即在采煤工作面

5、顺槽准备出来以后，在顺槽中对煤体进行预注水；也可以像松动放炮一样，在工作面推进过程中，按推进步距进行注水。2021/7/25山东科技大学10在厚煤层分层开采或近距离煤层开采的条件下，当先采上分层或上层时，顶板具有剪切运动的危险时，可以考虑改变程序，采用反程序开采，即先采下分层或下层煤。采用反程序开采时，原来具有剪切运动特征的顶板，经历一次采动影响的破坏后，其强度有明显的降低，在重新开采时，有可能将其剪切运动转化成弯沉运动。采用反程序开采的方法，由于无需对顶板和煤层进行人工处理，因此它是最经济的方法，在条件具备时，也应优先选择。2021/7/25山东

6、科技大学112.2确定合理支护方式支护方式一般分为基本支护和特种支护两类。基本支护要求支架在顶板不发生特殊情况时，能支和护住顶板。特种支护要求支架在顶板出现悬顶、滑动、冲击等威胁时，能防止顶板事故的发生。两种支护的作用是相辅相成的。2021/7/25山东科技大学122.2.1基本支护方式的确定在单体支柱工作面，基本支护方式一般分为点柱和棚子支护两类。影响支护方式的因素主要有下位直接顶的完整性、成组节理裂隙的方向、倾角、顶板压力等。2021/7/25山东科技大学132.2.1.1点柱点柱支护方式一般用于下位直接顶坚硬完整的回采工作面，为了防止柱帽在顶

7、板接触点处滑动，一般在柱帽上垫厚小于5cm的木帽。先是根据进尺确定点柱支护的排距，再根据所需的回采工作面支柱密度推算柱距。2021/7/25山东科技大学142.2.1.2挂梁支护挂梁支护的基本内容有：挂梁方向、挂梁方式、护顶方式。1）挂梁方向。挂梁方向一般有沿走向和倾向两种。2）挂梁方式。挂梁方式是指齐梁、错梁、正悬臂梁、倒悬壁梁、单梁、双铰等挂梁方式。3）护顶方式。护顶方式由下位直接顶的完整性决定。在金属网假顶工作面，根据铺网层数、网的质量，可确定是否在顶梁上铺板皮以及确定最大柱距。2021/7/25山东科技大学152.2.2特种支护的选择特种支

8、护主要用来防止顶板事故，它是基本支护的“加强”和“补充”。特种支护一般用于事故多发地段，即放顶线、端头、煤壁处及局部构造地