采场顶板支护方法1

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1、第五章采场顶板支护方法矿山压力与岩层控制第一节顶板分类与底板特征第二节采场支架类型与支架力学特征第三节采场支架与围岩相互作用原理第四节采场支护设计第五节采场来压预报与支护质量监测目录第一节顶板分类与底板特征一、采场矿山压力控制的概念为了保证回采工作面的正常生产和人员安全，必须对工作面矿山压力加以控制。采场矿山压力控制采空区处理工作面支护对于全部冒落法处理采空区：“煤壁－支架－采空区已冒落的矸石”构成对采场上覆岩层的支撑体系。一定的条件下，上述支撑体系的支撑性能将主要取决于支架的支撑特性，即主要取决于支架的支撑力与支架可缩量的关系特征。而采场支架并不是孤立存在的，

2、而是处在一个由围岩组成的系统中：“老顶－直接顶－支架－底板”。由于采场支撑体系（小结构）必须与开采后形成的上覆岩层大结构相适应，采场支架必须具备下列两个特性：必须具备一定的可缩量；必须具备一定的支撑性能,即一定的支撑阻力。采场围岩：直接顶、老顶、直接底岩层。这三者对矿压显现及支护方式的选择有着显著的影响。因而需对三者加以分类。直接顶是支架直接维护的对象，支架通过它对老顶进行控制。直接顶的完整程度直接影响工作面安全和支护方式的选择。影响直接顶完整性的两个因素：岩层的力学性质：抗拉、抗压强度，弹模等岩层内节理裂隙的发育情况：原生裂隙、构造裂隙、压裂裂隙。二、对直接顶

3、的分类德国学者雅可毕根据裂隙面与工作面顶板岩层层面的位置关系，将裂隙分为图5－1所示的5类。图5－1直接顶各类裂隙图一旦直接顶冒空将导致支架顶梁接顶情况恶化，导致支架不能防止老顶岩块的失稳，从而造成工作面顶板事故和一系列问题。支架为了对直接顶进行支护,应保证支架能支撑住全部直接顶重量,同时能护住破碎的直接顶。即所谓的“支护”直接顶的分类以直接顶的初次垮落步距L0作为分类指标，分为4类。1类L0≤8m不稳定顶板2类8m＜L0≤18m中等稳定顶板3类18m＜L0≤28m稳定顶板4类28m＜L0≤50m非常稳定顶板以直接顶端面破碎度E作为分类指标，分为3类。当端面距为

4、1m时的端面破碎度称为顶板冒落灵敏度。1类E>30%不稳定顶板2类11%3～5,来压不明显级0.350m来压强烈

5、N≤0.3,L=25～50m级N≤0.3,L>50m来压极强烈Pe=241.3ln(L0)-15.5N+52.6m式中，Pe,老顶初次来压当量；L0，老顶初次来压步距；N=∑h/m，直接顶厚度与采高之比。按老顶初次来压当量将老顶分为如表5-2的4级。四、底板特征与分类采场支护系统的刚度是由“底板－支架－顶板”所组成，因此底板岩层的刚度将直接影响到支架性能的发挥。图5－44支架与围岩体系刚度模型若底板太软（刚度太小），支架会钻底，从而影响对顶板的控制。底板比压：支架底座对单位面积底板上所造成的压力。极限底板比压：支架钻底时所允许的最大底板比压。支柱钻底的破坏形式有

6、以下三种：整体剪切局部剪切其它剪切按极限底板比压将底板分为5类：第二节采场支架类型与支架力学特性根据支柱与顶梁的配合关系，将采场支架分为两大类。一、几个概念单体支柱：支柱与顶梁是分开的。液压支架：顶梁、支柱、底座联合为一个整体。木支柱金属摩擦支柱液压支柱支柱的撑力：支柱对顶板的主动作用力。支柱的阻力：支柱受顶板压力作用而反映出来的力初撑力：支架架设时，利用升柱工具使支柱对顶板产生的主动支撑力。始动阻力：在顶板压力作用下，活柱开始下缩的瞬间，支柱上所反映出来的力。这种力是顶板压缩支柱而形成的。初工作阻力P1：指在支架的性能曲线中，活柱下缩时，工作阻力的增长率由急剧

7、增长转为缓慢增长的转折点处的工作阻力。最大工作阻力P2：支柱所能承受的最大负载能力，又称为额定工作阻力。图5－7支柱的几种典型特性曲线P0'－初撑力P0－始动阻力P1－初工作阻力P2－额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单体液压支柱与摩擦式相比优点：Ⅰ．初撑力大：70~100KN；Ⅱ．工作阻力大且稳定，一般在300KN左右；Ⅲ．回柱安全可靠缺点：初期投资大；但更能适应采高和倾角变化大的煤层，且价格低廉。二、单体液压支柱的结构与特性分类：Ⅰ：内注油式：使用工作介质是机油，通过摇动手把，操纵支柱内手摇泵，把油从低压腔压入高压腔，通过安全阀

8、保持额定工作阻力，手摇泵