采矿学第四章长壁工作面围岩控制.ppt

第四章 长壁工作面围岩控制 支架－围岩相互作用的特点 支架－围岩相互作用的特点 支架－围岩相互作用的特点 支架结构参数对顶板压力有明显影响 支撑式、掩护式和支撑掩护式 支架－围岩相互作用的特点 支架工作阻力与顶板下沉量有双曲线关系 二、支架钻底控制 柱鞋 木柱鞋 铁柱鞋 聚胺酯、塑料柱鞋 Smin ≥ Pc /qc Smin—支柱最小底座面积； qc—底板允许抗压入强度； Pc — 实测支柱载荷平均值。 第二节 单体支柱控制顶板 单体摩擦支柱支护工作面 四、特种支架 丛柱、密集、木垛、斜撑 特种支架 支柱排距、柱距和支护密度 第三节 液压支架控制顶板 液压支架组成:支柱、底座、顶梁、掩护梁及挡矸板 动力:高压液 实现了支设和回撤机械化，使移输送机机械化，极大地减轻了体力劳动。 自移式液压支架分类 二、液压支架主要参数 主要参数：支架高度、初撑力、工作阻力 液压支架高度 Hmax=Mmax-S1 Hmin=Mmin-S2-a Mmax，Mmin煤层的最大和最小采高 S2最小采高时，后柱处的顶板下沉量 S1最大采高时，前柱处的顶板下沉量 a支柱的卸载高度，取50 mm * 第一节 采场支架与围岩相互作用原理 一、支架围岩相互作用过程及特征 老顶－直接顶－支架－底板” 研究支架和围岩的关系就是分析支架性能、结构对支架受力及围岩运动的影响各种围岩运动状态下支架状态的显现分析支架应有的最合理形式及参数 不同种类的支架对围岩的支护效果不同 相同支架在不同围岩条件下受力状态和对围岩的支护效果也不同 支架－围岩是相互作用的一对力 两者应适应，平衡 支架受力大小及其在工作面的分布规律与支架性能有关 刚性、急增阻式、微增阻式、恒阻式 在一定工作阻力以上, 工作阻力增加对顶板下沉量影响较小，但小于此值则影响极大。 P—ΔL 支架控制顶板下沉有一定限度，超过此值，支架无能为力。在支架阻力偏低时，提高工作阻力有可能对顶板下沉有显著影响 工作面支架应具备两个基本特性： 一定的可缩量；一定的支撑力 采场矿山压力控制 单体支柱：支柱与顶梁分开 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 采空区处理 采场矿山压力控制 工作面支护 一、单体支柱工作特性 支柱的工作特性 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 0.8,40 急增阻式 微增阻式 恒阻式 增阻特性 0.4, 30 5-8cm,30 ‘ 切顶支柱 无直接顶或直接顶比较坚硬, 有可能推倒支架，造成顶板沿工作面切落时 P=78-300t 支撑与切断顶板 提高工作面支护强度，增加放顶工序的安全可靠度。与推移千斤顶配合可实现移输送机、移架机械化，降低劳动强度，提高劳动效率 加强放顶处对顶板的支撑，回柱前在放顶排处另外架设的支架 六、单体支柱（支架支护参数) 对支架的要求 足够的初撑力和工作阻力 初撑力是支架支设时，人为对顶底板所加的主动支撑力 初撑力主要应满足直接顶运动控制的要求。 工作阻力是顶板运动，压迫支架表现出来的力 支架工作阻力主要应满足垮落带老顶控制的要求 足够的可缩量 基本顶转动具有“不可抗拒性”，定变形 最大高度与最小高度的差，也就是支架允许的最大收缩量 足够的稳定性与护顶效果 破碎或软弱的顶板不会在控顶区“漏”下来 国营煤矿普采工作面采用单体液压支柱支护 顶板压力的估算 顶板压力由两部分组成：P=Q1+Q2 ⑴直接顶载荷Q1 ⑵基本顶载荷Q2 工作面支护强度p估算公式（kN/m2） 按采高估算 国别 估算式 国别 估算式 中国 (4～8)M γ 波兰 αφM γ 美国 16 M γ 日本 5 M γ 德国 12 M γ 印度 5 M γ 英国 (2～4 )M γ 匈牙利 8 M γ 俄罗斯 (6～8) M γ 捷克 16 M γ 表中：M一采高，m；α 一 立柱密度系数；γ —顶板岩石平均容重，KN／m3； φ一 顶板紧密度系数 设计工作阻力 以采高的倍数估算 PH=(4~8)Mγ/n m，煤层采高；r，岩层容重；n，支护密度 周期来压不明显时取低倍数，周期来压比较剧烈时取高倍数 DZ25-30/100 最大2500 最小1700 可缩800 额定阻力300kN 缸径100 单体液压支柱支护参数 确定煤层的最大采高Mmax、最小采高Mmin 确定顶板在最大控顶距处的平均最大下沉量SL SL＝η·M·L SL －工作面顶板下沉量； η －下沉系数，一般为0.025～0.05； M －煤层采高； L －控顶距。 Hmax=Mma