回采工作面支护设计2

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1、1回采工作面支护设计1.1回采工作面支架与围岩关系1.2回采工作面顶板控制1.3回采工作面支护要求及原理1.4回采工作面支护强度确定2021/7/1山东科技大学11.1回采工作面支架与围岩关系1.1.1支架对顶板的工作状态1）支架对直接顶的工作状态——“给定载荷”方案在顶板岩层沉降过程中，支架对直接顶的工作状态按“给定载荷”考虑是接近实际的。无论顶板沉降到什么位置，直接顶给支架的作用力可以近似地看成是恒定的。2021/7/1山东科技大学22)支架对基本顶的工作状态—“给定变形”“限定变形”a.“给定变形”方案在岩梁由端部断

2、裂到沉降至最终位态的整个运动过程中，支架只能在一定范围内降低岩梁运动速度，但不能对岩梁的运动起到阻止作用。在“给定变形”工作状态下，岩梁运动全过程中支架作用力与顶板压力之间的关系为:Qi＞Ri或Qi＞PiLK式中，Qi—沿倾斜每米顶板给支架的作用力，N/m；Ri—沿倾斜每米支架阻抗力，N/m；Pi—回采工作面支架平均承载力，N/m2。2021/7/1山东科技大学3岩梁运动至最终状态时的顶板下沉量（如下图）：为防止支架在岩梁运动过程中被压死，最大允许缩量须满足：2021/7/1山东科技大学4b.“限定变形”方案采场支架对岩梁

3、运动采取“限定变形”，是指采场支架对岩梁运动进行必要的限制。在支架阻力的作用下，岩梁不能沉降至最低位态。岩梁进入稳定时的位态（岩梁运动稳定时采场顶板下沉量）由采场支架的阻抗力所限定。支架在“限定变形”状态下工作时，支架阻力与取得平衡的岩梁位态之间存在着一定的力学关系，可以建立两者的力学方程。在支架刚度一定的条件下，要求控制的位态越高，所需支架的阻抗力越大。2021/7/1山东科技大学51.1.2支架围岩的一般关系支护强度是指单位面积上支架给予顶板的支撑力。合理的支护强度应该能杜绝下列顶板事故：剪切冒落、滑动冒落、冲击冒落；

4、应该尽可能抑制下列顶板压力显现：台阶下沉、破碎、离层、大悬顶、冲击载荷。式中，A—直接顶作用力；ΔhA—控顶末排最大顶板下沉量；Δhi—要控制的顶板下沉量；K—位态常数，由岩梁参数和控顶距决定。2021/7/1山东科技大学6支架围岩的双曲线关系如下图所示：2021/7/1山东科技大学71.2回采工作面顶板控制根据回采工作面冒顶有压、漏、推三个基本类型，回采工作面支架必须具备“支”、“护”、“稳”的基本性能，即“支得起”、“护得好”、“稳得住”。2021/7/1山东科技大学81.2.1支得起1)支：用工作面空间基本支柱工作阻

5、力平衡工作空间上方垮落带岩重。依此可确定基本的支护强度，计算支护密度及柱排拒。2）切：切断下位岩层，防止顶板压力前移。依此确定末排支柱工作阻力，计算末排支柱的线密度。3）让：适应裂隙带下沉。4）挑：松动破碎厚层难冒顶板。2021/7/1山东科技大学91.2.2护得好1）护住工作空间的顶板不冒落；2）保证回柱人员有工作空间；3）控顶端面顶板。1.2.3稳得住1）支架结构稳定；2）提高支柱初撑力。2021/7/1山东科技大学101.3回采工作面支护要求及原理1.3.1回采工作面支护要求《煤炭安全规程》对回采工作面支护作出了以下

6、要求：1.第53条规定：采煤工作面必须经常存有一定数量的备用支护材料。使用磨擦式金属支柱或单体液压支柱的工作面，必须备有坑木，其数量、规格、存放地点和管理方法必须在作业规程中规定。2021/7/1山东科技大学11采煤工作面严禁使用折损的坑木、损坏的金属顶梁、失效的磨擦式金属支柱和失效的单体液压支柱。在同一采煤工作面中，不得使用不同类型和不同性能的支柱。在地质条件复杂的采煤工作面中必须使用不同类型的支柱时，必须制定安全措施。2.第54条规定:采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。所有支架必须架设牢固，并有防倒

7、柱措施。严禁在浮煤或浮矸上架设支架。2021/7/1山东科技大学12使用磨擦式金属支柱时，必须使用液压升柱器架设，初撑力不得小于50KN；单体液压支柱的初撑力，柱径为100mm的不得小于90KN，，柱径为80mm的不得小于60KN。对于软岩条件下初撑力确实达不到要求的，在制定措施、满足安全的条件下，必须经企业技术负责人审批。严禁在控顶区域内提前摘柱。碰倒或损坏、失效的支柱，必须立即恢复或更换。移动输送机机头、机尾需要拆除附近的支架时，必须架好临时支架。2021/7/1山东科技大学131.3.2回采工作面支护原理1.对直接顶

8、—“支”与“护”两重性支架要有足够的支撑能力，在采场支护住直接顶，使其不垮落；同时，由于直接顶比较破碎，支架还必须能够护住顶板，使破碎岩块不能进入工作面。2.对基本顶控制状态的选择根据回采工作面的需要来选择支架的工作状态：“给定变形”或“限定变形”。2021/7/1山东科技大学141.4回采工作面支护强