倾斜工作面支柱迎山角的计算及应用分析.pdf

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1、2012年第7期中州煤炭总第199期倾斜工作面支柱迎山角的计算及应用分析袁红起(河南煤业化工集团永贵能源雍和煤业，贵州纳雍553302)摘要：为了确定支柱迎山角，对倾斜工作面支柱受力情况进行了分析，推算出支柱迎山角的计算公式。介绍了支柱迎山角的应用方法，即测量距离法和迎山角度规定向法。实践应用表明，这些方法可以保证支柱的支护质量，且效果良好。关键词：倾斜工作面；支柱迎山角；计算方法中图分类号：TD355文献标志码：B文章编号：1003—0506(2012J07—0073—02永贵能源雍和煤业位于贵州省西北部，海拔约防止顶板沿倾向移动。理论与实践证

2、明，工作面支1800m，矿区地形和地质结构较复杂，煤层倾角大护的岩体范围仅限于直接顶范围内的岩层，而对基多在22。～32。之间，平均28。。工作面采用液压单本顶岩层所产生的矿山压力，工作面支护系统几乎体支柱配合金属铰接梁进行支护，顶板压力较大，且起不到支撑作用。现对支柱的受力情况进行分有的地方顶板易破碎，给安全生产带来了不便。因析(图1)。取1块直线顶岩体(直接顶)A，对其受此，研究工作面迎山角及支柱架设法，对矿井安全生力情况进行分析。产很有必要。在图1中，F是基本顶对A的压力，F为基本使用液压单体支柱的工作面涉及到迎山问题。顶与A之间的摩擦力，

3、F，为斜下方的围岩应力，而如何确定迎山角，却存在不同的观点。有人一律为斜上方的围岩应力。G是A自身的重力，Q、P分硬性规定为2。～5。；也有人认为支柱迎山角随工作别是G沿巷道倾向和顶底板法线方向的分力。z为面倾角变化，与其他条件无关⋯；还有人认为支柱支柱对岩体A的支撑力，为工作面倾角，为支柱迎山角与支护系统的刚度关系密切，刚度越大，迎山方向和巷道顶底板法线之间的夹角(迎山角)。角就越小。结合多年的工作经验，笔者对如何确定迎山角进行了探讨。1迎山角的定义斜巷(有一定坡度采面)的支架(柱)既要承受垂直压力，又要承受下推力。因此，斜巷的支架就不能按垂直

4、于巷道顶底板的方向去架设，而必须向上迎一个角度，支柱中心线与顶底板法线之间的夹角，图1支柱和顶板受力示意称为迎山角(迎山角一般用表示)。迎山角过大、过小都会降低支架的支撑能力。当基本顶与直接顶处于稳定状态时，无需考虑迎山角过大称为过山，迎山角过小或反向称为退山，支护迎山角；而当直接顶与基本顶处于滑动或离层根据支柱受力分析，过山和退山均会降低支护效果。的状态时，F、F。、，均可略去不计¨，进而，。、F：所产生的摩擦力也可忽略不计，从受力平衡上A要满2支柱迎山角的计算足式(1)一式(4)：支柱保证一定的迎山角，目的是加强顶板控制，F+Zsin卢≥Q(

5、1)Zcos届≥P(2)F=(Zcos卢一Gcosa)f(3)收稿日期：2012一o4—08作者简介：袁红起(1974一)，男，河南睢县人，助理工程师，2010年Q=Gsin；P=Gcos(4)毕业于中国矿业大学，现从事煤矿生产技术管理工作。式中为基本顶与直接顶之间的摩擦因数。·73·2012年第7期中州煤炭总第199期由式(1)一式(4)可以得出：山角。贝0AB=OC(tan一tan)。／cosp+sin卢≥C(／cos+sin)／Z(5)工作面采高OC为1．8m，煤层倾角为28。，令sin0=f／,／1+，，sin0=1／,／1+-厂(0为锐

6、迎山角JB为4。；从而可以计算出AB=0．462m。4．2角度规定向法角)，则：支柱迎山角一旦确定，就可以使用角度规定向sin(~+0)≥号·sin(+0)法进行架设迎山支柱。首先要制作一个特殊的模型，即迎山角度规。如图3所示，卡槽内为方形，边卢≥arcsin【詈．sin(+)卜0(6)长为100mm，手柄长300mm；角度规面宽50mm，每根支柱支护的直接重力为G，则有：厚10mm，手柄与卡槽夹角为86。(迎山角设为4。)。G=hy／N(7)操作方法：①挂铰接梁，确保铰接梁上侧紧贴顶式中，h为直接顶的厚度；为直接顶的容重；N为工板；②用卡槽卡住

7、铰接梁，由于二者刚好吻合，则手作面的支护密度。柄所指方向即为单体柱方向。该方法操作非常方将式(7)代入式(6)，得出迎山角为：便，现已广泛应用于雍和煤业。卢csin[．si卜0(8)支柱方向从受力情况分析来看，迎山角是为防止直接顶沿倾斜方向滑动而确定的。由于支柱承受直接顶法线方向的压力在确定支护密度时就已经考虑到了富余系数。因此，在此不必考虑直接顶沿法向垮落的问题。3支柱迎山角的应用图2测量距离法图3角度规定向法由式(8)可得出迎山角的计算方法，首先要确定直接顶的厚度h、容重支护密度Ⅳ等，而支柱5结语初撑力z需要通过现场观测来确定；摩擦因数-厂为

8、岩石表面间的摩擦力与作用在其一表面上的垂直力(1)支柱初撑力的观测和岩石摩擦因数的确定的比值，它与岩石表面的粗糙度有关，与接触面积的非常