采場頂板控制設計

1、2024/3/21,1,回采工作面頂板控制設計,5.1 回采工作面支架與圍巖關(guān)系,5.1.1 支架對頂板的工作狀態(tài),（1）支架對直接頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)—“給定載荷”方案,在頂板巖層沉降過程中，支架對直接頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)按“給定載荷”考慮是接近實際的。無論頂板沉降到什么位置，直接頂給支架的作用力可以近似地看成是恒定的。,,（5.1）,（2）支架對基本頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)—“給定變形”和“限定變形”,①“給定變形”工作方案,在巖梁由端部斷裂到沉降至最終位態(tài)的

2、整個運動過程中，支架只能在一定范圍內(nèi)降低巖梁運動速度，但不能對巖梁的運動起到阻止作用。,2024/3/21,2,回采工作面頂板控制設計,巖梁運動全過程中支架作用力與頂板壓力之間的關(guān)系,,,或,巖梁運動至最終狀態(tài)時的頂板下沉量：,2024/3/21,3,回采工作面頂板控制設計,,為防止支架在巖梁運動過程中被壓死，最大允許縮量須滿足：,,②“限定變形”工作方案,采場支架對巖梁運動采取“限定變形”，是指采場支架對巖梁運動進行必要的限制。在支架

3、阻力的作用下，巖梁不能沉降至最低位態(tài)。巖梁進入穩(wěn)定時的位態(tài)（巖梁運動穩(wěn)定時采場頂板下沉量）由采場支架的阻抗力所限定。,2024/3/21,4,回采工作面頂板控制設計,5.1.2 支架圍巖的一般關(guān)系,合理的支護強度應該能杜絕下列頂板事故：剪切冒落、滑動冒落、沖擊冒落；應該盡可能抑制下列頂板壓力顯現(xiàn)：臺階下沉、破碎、離層、大懸頂、沖擊載荷。,,位態(tài)方程,,圖5.2 支架圍巖的雙曲線關(guān)系,2024/3/21,5,回采工作面頂板控制設計,支圍關(guān)

4、系圖,2024/3/21,6,回采工作面頂板控制設計,5.1.3 采場支護的原理,（1）對直接頂—“支”與“護”兩重性,（2）對基本頂控制狀態(tài)的選擇,“給定變形”、“限定變形”。,支架要有足夠的支撐能力，在采場支護住直接頂，使其不垮落；同時，由于直接頂比較破碎，支架還必須能夠護住頂板，使破碎巖塊不能進入工作面。,2024/3/21,7,回采工作面頂板控制設計,5.2 合理支護強度的確定,5.2.1 直接頂初次垮落期間,（1）支的準則：保

5、證直接頂安全切落。,（3）支護強度：,（2）力學保證條件：支架至少能承擔起直接頂初次垮落步距一半的重力。,2024/3/21,8,回采工作面頂板控制設計,5.2.2 基本頂初次來壓期間,（1）支的準則,①防止直接頂向采空區(qū)推垮；②讓基本頂緩慢沉降到要求的位態(tài)（防止沖擊）；③保證支架不被壓死；④對可能發(fā)生剪切的采場，應采取特殊的處理方法，并進行采場來壓預報。,（2）力學保證條件,①增加支柱初撐力和工作阻力，使直接頂和基本頂緊貼（加大

6、泵壓，穿鞋或用大噸位升柱器等措施）；②支架能在不被壓死的情況下，承擔起基本頂?shù)牟糠肿饔昧腿恐苯禹數(shù)淖饔昧Α?2024/3/21,9,回采工作面頂板控制設計,,支護強度,（5.9）,2024/3/21,10,回采工作面頂板控制設計,N≤1時，表明直接頂很薄，堅硬基本頂來壓猛烈，支架必須承擔初次來壓步距內(nèi)1/4的巖重。如基本支護達不到要求，則采取特種支護或其它措施。,1<N≤2.5時，表明采空區(qū)充填一般，頂板下沉量和來壓強度隨N

7、的增加而線性減小，需承擔的基本頂作用力也越來越小。,2.5<N≤5時，表明采空區(qū)基本充填滿，幾乎可以不考慮基本頂?shù)淖饔昧Α?N>5時，表明垮落直接頂與基本頂接實，支架可完全不考慮基本頂?shù)淖饔昧Α?2024/3/21,11,回采工作面頂板控制設計,直接頂作用力A,,,當懸頂距較大時，自身有一定支承能力，其作用力無須支架全部承擔，懸頂斷裂后，在沉降過程中，根據(jù)靜力平衡，支架必須承受懸頂?shù)娜恐亓Γú豢紤]力矩的作用）。,當懸頂距較

8、小時，懸頂與采空區(qū)已垮矸石很難接觸以傳遞直接頂?shù)闹亓?，所以，應按力矩平衡來求A。,2024/3/21,12,回采工作面頂板控制設計,長懸頂觸矸后，直接頂給支架的作用力：,5.2.3 正常推進階段,圖5.4 類拱在煤壁處的切落位置,①類拱結(jié)構(gòu)采場，防止類拱在煤壁處切落（沿圖5.4中AB、CD線）；,②梁式結(jié)構(gòu)采場防止基本頂來壓時出現(xiàn)大的臺階下沉和沖擊；,③多巖層結(jié)構(gòu)采場防止上位巖梁對下位巖梁的沖擊；,④防止支架壓死。,2024/3/21,

9、13,回采工作面頂板控制設計,①類拱結(jié)構(gòu)采場保證支架能支撐直接頂和懸垮度一半的重量；②支架在“給定變形”狀態(tài)工作時，必須能支撐直接頂并能承擔部分基本頂?shù)淖饔昧?，以減緩基本頂?shù)膩韷核俣龋?（3）支護強度：,①類拱結(jié)構(gòu),,②“給定變形”,,力學保證條件：,2024/3/21,14,回采工作面頂板控制設計,③“限定變形”,,④多巖梁結(jié)構(gòu),,2024/3/21,15,回采工作面頂板控制設計,5.3 支架工作特性及實際支撐能力的確定,,2024

10、/3/21,16,回采工作面頂板控制設計,在進行頂板控制設計時，必須考慮各種因素對支架實際支撐能力的影響：,（a）初撐力。支架支設時，將活柱升起，托住頂梁，利用升柱工具和鎖緊裝置使支柱對頂板產(chǎn)生一個主動支撐力。最初形成的主動支撐力稱為支柱的初撐力。對于液壓支柱，是泵壓所形成的支柱對頂板的撐力。,（b）始動力。在頂板壓力作用下，活柱開始下縮的瞬間，支柱上所反映出來的力稱為始動阻力。這種力是頂板壓縮支柱形成的。也稱為支柱的阻力。,（c）初工

11、作阻力。指在支架的性能曲線中，活柱下縮時，工作阻力的增長率由急劇增長轉(zhuǎn)為緩慢增長的轉(zhuǎn)折點處的工作阻力。,（d）最大工作阻力。支柱所能承受的最大負載能力，又稱額定工作阻力。,2024/3/21,17,回采工作面頂板控制設計,單體支架由頂梁和支柱組成。它的工作特性主要取決于單體支柱的工作特性和輔助結(jié)構(gòu)的壓縮特性。,（1）單體支柱,①木支柱,木材是一種各向異性體，木材縱向（平行于木材的纖維方向）加壓時，其承載能力要比橫向（垂直于木材的纖維方向

12、）加壓時大，但可縮量小得多。,圖5.6 木支柱特性曲線 1-支柱直接架設在頂板上；2—支柱帶有8cm厚可縮墊木,2024/3/21,18,回采工作面頂板控制設計,②金屬摩擦支柱,廣泛使用的金屬摩擦支柱有急增阻式和微增阻式兩種。,圖5.7 HZWA型金屬支柱結(jié)構(gòu),2024/3/21,19,回采工作面頂板控制設計,③單體液壓支柱,按注油（液）方式分為內(nèi)注式和外注式兩種。,圖5.9 內(nèi)注式,圖5.10 外注式

13、,內(nèi)注式液壓支柱工作液存在支柱體內(nèi)，通過搖動手把操縱支柱內(nèi)的液壓泵，把工作液從低壓腔壓入高壓腔升起支柱。,外注式液壓支柱的工作液是從外部供給的。,2024/3/21,20,回采工作面頂板控制設計,,圖5.12 單體液壓支柱工作特性曲線,2024/3/21,21,回采工作面頂板控制設計,（2）液壓支架,①綜采支架,（a）支撐式液壓支架,結(jié)構(gòu)上沒有掩護梁，對頂板的作用是以垂直支撐為主的支架。,支架具有較大的支撐能力，靠立柱和頂梁直接支撐頂板

14、，維護工作空間，頂板在頂梁后部切斷垮落。支撐力集中在頂梁的后部，而在煤壁附近無立柱支護區(qū)由支撐力較弱的前探梁維護。,圖5.13 不同架型頂梁上載荷分布 a、b—垛式；c、d—支撐掩護式；e—掩護支撐式；f—純掩護式,一般適用于支撐穩(wěn)定和堅硬的頂板。按支架結(jié)構(gòu)與動作方式的不同，支撐式又可分為垛式（六柱和四柱兩種）和節(jié)式兩種。,2024/3/21,22,回采工作面頂板控制設計,圖5.14 BZZZ

15、C型垛式液壓支架,圖5.15 節(jié)式支架,2024/3/21,23,回采工作面頂板控制設計,（b）支撐掩護式,支架支撐部分作用力大于掩護部分，適合于在較穩(wěn)定的頂板條件下使用。,圖5.16 道梯4/550型支撐掩護式支架,2024/3/21,24,回采工作面頂板控制設計,（c）掩護式支架,支架頂梁較短，支撐能力較弱，主要靠掩護作用維護工作空間，適用于松軟頂板。,圖5.17 G320-13/32型掩護式支架,2024/3/21,25,回采工作

16、面頂板控制設計,②綜采放頂煤支架,（a）單輸送機高位放頂煤支架,（b）雙輸送機中位放頂煤支架,2024/3/21,26,回采工作面頂板控制設計,（c）雙輸送機低位放頂煤支架,適用于急斜特厚煤層和緩斜中硬煤層。,（d）“三軟”煤層的放頂煤支架,目前解決“三軟”煤層放頂煤的支架架型主要應提高支架對圍巖的封閉能力，并適當增加頂梁長度，以免梁上頂煤放空，一般采用四柱長梁支撐掩護式放頂煤支架。,圖5.21 ZFS 3600-16/28三軟煤層放頂

17、煤支架,（e）急斜特厚水平分段放頂煤支架,2024/3/21,27,回采工作面頂板控制設計,5.3.3 支架的實際支撐能力,（1）單體支柱實際支撐能力,①影響單體支柱支護能力的因素,（a）直接頂?shù)装鍙姸?頂?shù)装宄休d能力越高，越利于提高支柱實際支撐能力；底板軟，特別是當?shù)装迳嫌懈∶簳r，會引起支柱鉆底，使阻力上不去。,,,（b）輔助支護結(jié)構(gòu)壓縮 柱帽壓縮致使支柱工作阻力降低。,2024/3/21,28,回采工作面頂板控制設計,

18、（c）支設質(zhì)量,,（d）支柱承載不均,圖5.23 不同緊楔程度支柱工況 1—水平楔打的緊；2—水平楔未打緊,,圖5.24 浮煤對支柱工況的影響Ⅰ—第一觀測線；Ⅱ—第二觀測線,第Ⅱ觀測線支柱底板浮煤影響，整體支撐能力降低 。,（e）支柱本身的工作特性,2024/3/21,29,回采工作面頂板控制設計,②單體支柱實際支撐能力計算方法,,2024/3/21,30,回采工作面頂板控制設計,（2）液壓支架實際支撐能力,液壓支架升架質(zhì)量，直接影

19、響到支架對頂板的初撐力，也影響到支架由初撐狀態(tài)進入到恒阻狀態(tài)所需的時間（即該段活柱縮量大小），如圖5.27所示。,支架由于受臨近支架卸載移架和頂?shù)装逯辛严稊U展或浮矸浮煤壓縮的影響，多數(shù)處在多增阻狀態(tài)下工作（圖5.28），整個支護循環(huán)中的平均阻力小于終工作阻力，更小于額定工作阻力。,,,圖5.28 實測支架循環(huán)工況,2024/3/21,31,回采工作面頂板控制設計,,液壓支架對頂板的支護特性與單體支柱不同，隨工作面推進，存在著支架反復卸載

20、、前移、再支撐的過程。在支架卸載前移過程中，卸載時對頂板的支撐力幾乎消失，使臨近的未移支架所受壓力升高，沿工作面煤壁方向明顯出現(xiàn)支架受載不均現(xiàn)象（如圖5.29），支架對頂板的實際支撐力應當是沿工作面煤壁方向整個支架控頂范圍內(nèi)的阻力平均值。,圖5.29 沿煤壁方向支架受力分布,液壓支架對頂板的實際支撐能力,2024/3/21,32,回采工作面頂板控制設計,5.4 控制設計,5.4.1 單體支柱工作面支護設計,通常的頂板處理方法有：留煤柱、

21、煤垛支撐頂板（如房柱、刀柱等）；緩慢下沉法；自然垮落法；層狀堅硬頂板（厚度不超過5m）運動形式轉(zhuǎn)化法；厚層堅硬頂板特殊處理法。,①自然垮落法,對頂板不采取專門的處理措施，隨工作面推進頂板在采空區(qū)內(nèi)自行垮落稱為自然垮落法處理頂板。它借助于頂板巖層自身的垮落性控制頂板，屬既安全又經(jīng)濟的方法，在條件允許時，應優(yōu)先選擇。,2024/3/21,33,回采工作面頂板控制設計,②緩慢下沉法,煤層上方覆蓋層由塑彎性能強的石灰?guī)r或泥質(zhì)頁巖組成時，頂板可能

22、隨工作面推進而彎曲下沉，并在采空區(qū)內(nèi)一定距離處與底板接觸閉合。,若因頂板下沉量太大，工作空間過小，或超過支柱縮量的限度時，就需要在采空區(qū)進行部分充填，以減小最大控頂排處的頂板下沉量，如圖5.30（b）所示。,,(a) 緩慢下沉 (b) 采空區(qū)充填 (c) 采空區(qū)內(nèi)強放圖5.30 緩慢下沉頂板采空區(qū)

23、充填與強制放頂,2024/3/21,34,回采工作面頂板控制設計,充填后的頂板下沉量：,,充填后：,未充填：,在這類頂板條件下，也可以采用強制放頂?shù)姆椒ㄔ黾硬煽諈^(qū)墊層的厚度，如圖5.30（c）所示。此時，頂板下沉量：,,2024/3/21,35,回采工作面頂板控制設計,③層狀堅硬頂板運動形式轉(zhuǎn)化,層狀堅硬頂板的初次垮落一般存在兩種運動形式：一是彎沉運動形式，二是剪切運動形式。,（b）剪切運動形式向彎沉運動形式轉(zhuǎn)化的處理措施,（a）巖層運

24、動的兩種形式,（Ⅰ）擴大巖梁端部斷裂線位置至煤壁的距離，使巖梁以煤壁為支撐具備穩(wěn)固的支承端，避免從煤壁處切下。同時巖梁在端部斷裂后，延長彎矩向巖梁中部轉(zhuǎn)移的過程，促成中部斷裂，形成彎沉運動結(jié)構(gòu)。,（Ⅱ）減小巖梁的厚度，特別是懸垮度中部的厚度以促成中部斷裂。,對頂板進行處理的主要措施是采用人工放頂?shù)霓k法來減小巖梁的厚度，通常采用循環(huán)放頂和中部拉槽放頂。,2024/3/21,36,回采工作面頂板控制設計,通常采用對煤體進行松動放炮或注水軟化

25、的方法。 對于松動放炮可以按推進循環(huán)進行，也可以按推進步距進行。 對于注水軟化可以采取預注水的方法，即在采煤工作面順槽準備出來以后，在順槽中對煤體進行預注水；也可以像松動放炮一樣，在工作面推進過程中，按推進步距進行注水。,在厚煤層分層開采或近距離煤層開采的條件下，當先采上分層或上層時，頂板具有剪切運動的危險時，可以考慮改變程序，采用反程序開采，即先采下分層或下層煤。采用反程序開采時，原來具有剪切運動特征的頂板，經(jīng)

26、歷一次采動影響的破壞后，其強度有明顯的降低，在重新開采時，有可能將其剪切運動轉(zhuǎn)化成彎沉運動。采用反程序開采的方法，由于無需對頂板和煤層進行人工處理，因此它是最經(jīng)濟的方法，在條件具備時，也應優(yōu)先選擇。,2024/3/21,37,回采工作面頂板控制設計,合理支護方式的選擇,支護方式一般分為基本支護和特種支護兩類?；局ёo要求支架在頂板不發(fā)生特殊情況時，能支和護住頂板。特種支護要求支架在頂板出現(xiàn)懸頂、滑動、沖擊等威脅時，能防止頂板事故的發(fā)生。

27、兩種支護的作用是相輔相成的。,①基本支護方式的確定,在單體支柱工作面，基本支護方式一般分為點柱和棚子支護兩類。影響支護方式的因素主要有下位直接頂?shù)耐暾?、成組節(jié)理裂隙的方向、傾角、頂板壓力等。,②特種支護的選擇,特種支護主要用來防止頂板事故，它是基本支護的“加強”和“補充”。特種支護一般用于事故多發(fā)地段，即放頂線、端頭、煤壁處及局部構(gòu)造地段。,2024/3/21,38,回采工作面頂板控制設計,（a）放頂線的特種支護,放頂線的頂板事故一般

28、有推垮、壓垮和沖矸三類，就目前的支護裝備水平，相應的特種支護主要有戧棚（柱）、密集、墩柱、木垛、擋矸簾等。,情形1：防止向傾斜推垮的特種支護,情形2：防止向采空區(qū)推垮的特種支護,情形3：防止向煤壁推垮的特種支護可選用向采空區(qū)方向的戧棚（或戧柱）。,2024/3/21,39,回采工作面頂板控制設計,（b）端頭特種支護,（Ⅰ）四對八根長梁端頭支護,圖5.33 長鋼梁端頭支護,（Ⅱ）十字頂梁端頭支護,2024/3/21,40,回采工作面頂板控

29、制設計,（Ⅲ）木垛,(Ⅳ) 機巷破頂掘進采場下端頭的特種支護,圖5.36 破頂掘進巷道的支護1—定位支柱；2—木垛；3—防推木柱,2024/3/21,41,回采工作面頂板控制設計,（c）煤壁處的特種支護,（d）全承載支護,全承載支護是指將末排回下的支柱，支到前排支柱的內(nèi)側(cè)，這樣既可加強后排的支護，又可保護支柱。因此，應提倡采用全承載支護。全承載支護也可看成是一種最基本的特種支護。,（e）大傾角采場的特種支護,2024/3/21,42,

30、回采工作面頂板控制設計,（3）采場控頂距的選擇,控頂距：從煤壁到最后一排支柱的距離。,基本控頂距：,根據(jù)安全生產(chǎn)的基本要求，采場至少必須有3硐分別供運煤、行人和堆料用，因此，在“見四回一”的采場，基本控頂距最大為4硐，最小為3硐，在“見五回二”的采場，最大控頂距為5硐，最小為3硐，任何小于3硐的控頂距在安全方面都是不允許的。,,控頂距表達式：,①控頂距和基本控頂距,2024/3/21,43,回采工作面頂板控制設計,一般頂板條件下，都選用

31、3～4硐控頂。,②影響控頂距的因素,復合頂板下處于不同推進階段、局部地質(zhì)構(gòu)造影響、支架性能、頂板的完整性、基本頂?shù)臎_擊程度、工藝特點（頂梁長度、進尺、放頂距等）、瓦斯、采高、傾角等。,③合理控頂距的確定,2024/3/21,44,回采工作面頂板控制設計,（b）復合頂初次垮落期間的控頂距,根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，此階段一般采用4～5硐控頂。,（c）松軟頂板的控頂距,松軟頂板垮落容易冒入控頂區(qū)，即超前垮落（如圖5.37所示）。,圖5.37 特破碎頂板

32、下的控頂距,造成了后排支柱“支空”，稍受擾動，支柱將被推倒。,2024/3/21,45,回采工作面頂板控制設計,煤壁到頂板超前垮落起始點之間，至少有2硐的安全空間，考慮到一次回一硐的作業(yè)方式，最大控頂距為：,,（d）采場仰采時的控頂距,當頂板為復合頂時，可在原控頂距的基礎上擴大1硐。,圖5.38 仰采時的控頂距,2024/3/21,46,回采工作面頂板控制設計,（e）堅硬直接頂采場的控頂距,圖5.39 堅硬頂板下的控頂距,當堅硬直接頂斷

33、縫位于放頂線附近時，若控頂距太小，垮落的大塊矸石極易沖至煤壁而發(fā)生傷亡事故。因此，這種采場控頂距確定的原則是：回柱前，煤壁到斷裂線之間必須有2～3硐的安全空間，否則不準回柱?？仨斁嗟木唧w大小視頂板斷裂塊度決定（如圖所示）。,2024/3/21,47,回采工作面頂板控制設計,（f）特松軟底板的控頂距,（g）復合頂板（包括“夾心”頂板）采場調(diào)面時的控頂距,（h）團塊狀頂板下的控頂距,（i）大采高、大傾角采場的控頂距,2024/3/21,48

34、,回采工作面頂板控制設計,（4）支架工作狀態(tài)與控頂距的關(guān)系,根據(jù)支架圍巖關(guān)系理論，當需要限制基本頂位態(tài)時，適當增加控頂距比增加支柱實際支撐能力更為有效，但要防止支柱在末排被壓死。若支架采取給定變形工作方案，則控頂距就不宜過大，所選控頂距要用來壓結(jié)束時刻采場頂板下沉量來檢驗。,（5）合理支柱密度計算,①頂板支和護的關(guān)系,頂板支護包括支和護兩個方面，“支”的對象，重點是基本頂和堅硬直接頂，“護”的對象，主要是煤層上0.5m范圍內(nèi)的直接頂或偽

35、頂。,2024/3/21,49,回采工作面頂板控制設計,②合理支柱密度的計算,,護密度主要由直接頂（包括偽頂）的完整性指數(shù)和護頂材料的強度決定，由于不同材料的強度差別很大，因此，同樣頂板條件的采場，護密度可能因護頂材料的不同而不同。 護頂?shù)臏蕜t是：所選棚距應保證不因護頂材料強度不足而發(fā)生冒頂事故及金屬網(wǎng)下不出現(xiàn)網(wǎng)兜。其力學保證條件是：護頂材料能托住兩棚間破碎巖體的重量。,護密度的確定,2024/3/21,50,回采工作面頂

36、板控制設計,5.4.2 綜采綜放工作面支架選型,（1）綜采工作面支架選型,①液壓支架選型的內(nèi)容和要求,液壓支架架型選擇：針對具體頂板類型和頂板巖層組成情況選擇不同的支架類型。不僅包括支架的架型及額定工作阻力，支護強度等參數(shù)，而且涉及頂梁、護幫、底座、側(cè)推及閥組等主要部件的選型及其參數(shù)的決定。,②影響液壓支架選型的因素和順序,（a）根據(jù)頂板力學性質(zhì)、厚度、巖層結(jié)構(gòu)及弱面發(fā)育程度確定直接頂類型；（b）根據(jù)基本頂巖石力學特性及礦壓顯現(xiàn)特征確

37、定基本頂級別；（c）根據(jù)底板巖性及底板抗壓入強度及剛度測定結(jié)果，確定底板類型； （d）根據(jù)礦壓實測數(shù)據(jù)計算額定工作阻力或根據(jù)采高、控頂寬度及周期來壓步距，估算支架必需的支護強度和每米阻力；,2024/3/21,51,回采工作面頂板控制設計,（e）根據(jù)頂?shù)装孱愋?、級別及采高，初選額定支護強度，初選支架型式；（f）考慮工作面風量，行人斷面，煤層傾角，修正架型及參數(shù)；（g）考慮采高、煤壁片幫（煤層硬度和節(jié)理）的傾向性及頂板端面

38、垮落度，確定頂梁及護幫結(jié)構(gòu)；（h）考慮煤層傾角及工作面推進方向，確定側(cè)護結(jié)構(gòu)及參數(shù)；（i）根據(jù)底板抗壓入強度，確定支架底座結(jié)構(gòu)參數(shù)及對架型參數(shù)的要求；（j）利用支架參數(shù)優(yōu)化程序（考慮結(jié)構(gòu)受力最?。怪Ъ芙Y(jié)構(gòu)優(yōu)化。,2024/3/21,52,回采工作面頂板控制設計,,圖5.42 支架選型順序,2024/3/21,53,回采工作面頂板控制設計,③液壓支架選型方法——系統(tǒng)分析比較法,分析比較法就是根據(jù)礦山地質(zhì)條件分析、比較、決定支架各

39、部分的類型及參數(shù)的方法。,④液壓支架合理工作阻力的確定方法,（a）國外液壓支架合理工作阻力的確定,國外確定支架合理工作阻力的方法可歸結(jié)為三種：巖石自重法、頂?shù)装逡平糠?、統(tǒng)計法。,2024/3/21,54,回采工作面頂板控制設計,采用采高的倍數(shù)和巖石密度的乘積來計算支護強度,（Ⅰ）巖石自重法,,,,（Ⅱ）頂?shù)装逡平糠?頂?shù)装逡平颗c支架支護強度之間存著雙曲線關(guān)系，據(jù)此確定支架的工作阻力，各國的差別僅在于考慮影響因素的多少。

40、 利用調(diào)整支護阻力的方法求得頂?shù)装逡平颗c支架支護強度的關(guān)系曲線是較難實現(xiàn)的。,（Ⅲ）統(tǒng)計法,2024/3/21,55,回采工作面頂板控制設計,（b）我國液壓支架合理工作阻力的確定方法,（Ⅰ）載荷估算法,,圖5.43 支架受力圖,,,2024/3/21,56,回采工作面頂板控制設計,,2024/3/21,57,回采工作面頂板控制設計,（Ⅱ）理論分析法（砌體梁理論）,工作面支架的作用應及時支撐控頂區(qū)直接頂巖層，避免直接頂和基本頂離層而破碎

41、，同時要對上覆可能形成砌體梁結(jié)構(gòu)的基本頂巖層以作用力，用以平衡其部分載荷，不讓其沿工作面形成切頂及大量的臺階下沉。,,圖5.44 上覆巖層斷裂時受力情況,當A巖塊前端斷裂瞬間，為協(xié)助B塊實現(xiàn)平衡結(jié)構(gòu)，其關(guān)系式為：,,2024/3/21,58,回采工作面頂板控制設計,（2）綜采放頂煤工作面支架選型,研究放頂煤工作面上覆巖層結(jié)構(gòu)及支架圍巖關(guān)系，計算工作面的合理支護強度。在支架設計工作阻力滿足工作面支護強度的前提下，還應根據(jù)工作面具體地質(zhì)條件

42、選擇合理支架類型，達到既經(jīng)濟又安全的目的。,①根據(jù)煤體強度選擇架型,對于較軟煤層，應選用短頂梁支架，減少對頂煤的反復支撐次數(shù)，增加支架前方支護能力，以維護機道上方頂煤不垮落，宜選用掩護式放頂煤支架。,2024/3/21,59,回采工作面頂板控制設計,對于強度較大不易垮落的煤層，應選用長頂梁支架，增加支架對頂煤的反復支撐次數(shù)，宜選用支撐掩護式支架。支架頂梁長度大于3m，頂煤從暴露到受支架5～6次反復支撐后，基本都能在支架頂梁與掩護梁鉸接點

43、前后順利垮落。,②根據(jù)煤層傾角選擇支架架型,急傾斜煤層內(nèi)盡量選用掩護梁插板式放頂煤支架，這種類型支架的主要特點是，后部輸送機置于底板或底板托架上，放煤口低，產(chǎn)塵量少，丟煤少，掩護梁既可伸縮又可以擺動，放煤口大，放煤速度快；支架二次破碎頂煤能力大。,在傾斜煤層內(nèi)，選用底座與掩護梁連接式（單鉸接或四連桿式）支架。這類支架的主要優(yōu)點是整體穩(wěn)定性好，強度大。,2024/3/21,60,,2024/3/21,61,回采工作面頂板控制設計,2024