回采工作面顶板控制设计

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第五章 第20页
5.1 回采工作面支架与围岩关系
5.2 合理支护强度的确定
5.3 支架工作特性及实际支撑能力的确定
5.4 控制设计
5.5 常见顶板事故的控制
5.3 支架工作特性及实际支撑能力的确定 支架分类
木支柱 单体支架金属摩擦支柱急增阻摩擦支柱 微增阻支柱 支架 液压支柱内注式 外注式 综采液压支架 液压支架 综采放顶煤液压支架
第五章 第38页
R(×10 N) 3
5
R(×10 N)
5
百度文库
钻底量
R = f (ε ) R = f ( h) Δ
3
柱帽压缩
R = f (ε ) R = f ( h) Δ
2
2
1
1
0 0
ε
B
100
200
Δh 4
300
ε (mm)
Δ h(mm)
0
ε
B
200
300
ε (mm)
Δ h(mm)
Δh4
(a)
(b)
图5.22 松树矿与林西矿支柱工况测定
ε (c)支设质量(见图5.23)
200 300
(mm)
(d)支柱承载不均(见图5.24) 图5.24 浮煤对支柱工况的影响 (Ⅰ—第一观测线;Ⅱ—第二观测线)
图5.23 不同紧楔程度支柱工况 (1—水平楔打的紧;2—水平楔未打紧)
②单体支柱实际支撑能力计算方法
实际支撑力计算公式:
RT KB KZ R
急斜特厚水平分段放顶煤支架,同样有高位、中位及低位放顶 煤支架三种: (Ⅰ)YFY 160(200)—16/26轻型掩护式单输送机放顶煤支架 (Ⅱ)FYC 400及ZFS 3000型双输送机中位放顶煤支架 (Ⅲ)FY 280—14/28型双输送机低位插板式放顶煤支架 支架的实际支撑能力 (1)单体支柱实际支撑能力 ①影响单体支柱支护能力的因素 (a)直接顶底板强度(见图5.22a) (b)辅助支护结构压缩 (见图5.22b)
第五章 第39页
R ( 10 N ) 3 2 1 2
0 30
5
R (MPa)
Ⅰ 3 Ⅰ 2
Ⅰ 4 Ⅰ 5
平均值
1
Ⅱ 2
15
Ⅱ 5 Ⅰ 1 Ⅱ 1
3 1 11 1.6 19 2 3 2.4 11 3 19 3.2 4 3 11 19 4.0 5 3 4.8
控顶距(m) 控顶排号
Ⅱ 4 Ⅱ 3
时间
0
100
A C
B
D
图5.4 类拱在煤壁处的切落位置
(沿AB、CD线)
第五章 第17页
类拱结构采场 能支撑直接顶和悬垮度一半的重量
给定变形
能支撑直接顶并能承担部分基本顶的作用力 限定变 形
能支撑与要求控制的顶板下沉量对应的基本顶悬垮度的部分及 直接顶的全部作用力
第五章 第18页
(3) 支护强度
①类拱结构
M E E c P A 2 LK
第五章 第23页
R2
RB RA
R1
R0 0
ε
1
ε ε
2 B
图5.8 HZWA型支柱特性曲线
(S1-自由夹紧时的可缩量;S2-最大工作阻力时的可缩量)
第五章 第24页
③单体液压支柱
分内注式和外注式两种。(内循环外加载) (1)内注式 一般初撑力为5~7t。 (2)外注式 外注式初撑力取决于泵站压力与升柱质量。
第五章 第30页
1.铰接顶梁 2.支柱 3.底座 4.千斤顶 5.阀座 6.弹簧钢带
图5.15 节式支架
第五章 第31页
(b)支撑掩护式
1.顶梁 2.护帮装置 3.支柱 4.掩护梁 5.前连梁 6.后连梁 7.操纵阀 8.推移装置 9.底座
图5.16 道梯4/550型支撑掩护式支架 第五章 第32页
图5.5 支架分类
第五章 第21页
支架的工作特性 (1) 单体支柱 单体支架由顶梁和支柱组成。它的工作特性主要取决于单体支柱的工作 特性和辅助结构的压缩特性。 ①木支柱
6 R 10 N
5
5
4
1 2
3
2
1
0
20
50
(mm) ε
100
150
图5.6 木支柱特性曲线
(1-支柱直接架设在顶板上;2—支柱带有8cm厚可缩垫木)
第五章
回采工作面顶板 控制设计
山东科技大学资源工程系
2008年4月
本章提要
5.1 回采工作面支架与围岩关系
5.2 合理支护强度的确定
5.3 支架工作特性及实际支撑能力的确定
5.4 控制设计
5.5 常见顶板事故的控制
第五章 第1页
本章特点
理论性与实践性的高度统一 特别强调现场操作性
支架至少能承担起直接顶初次垮落步距一半的重力
支护强度
P
M Z Z LZ 2 LK
(5.7)
第五章 第12页
基本顶初次来压期间
(1) 支的准则 ①防止直接顶向采空区推垮; ②让基本顶缓慢沉降到要求的位态(防止冲击); ③保证支架不被压死; ④对可能发生剪切的采场,应采取特殊的处理方法,并进 行采场来压预报。 (2) 力学保证条件 ①增加支柱初撑力和工作阻力,使直接顶和基本顶紧贴; ②支架能在不被压死的情况下,承担起基本顶的部分作用力 和全部直接顶的作用力。
R ( N) B C RB R0
+ ΔR - ΔR
A
ε
H
ε (mm)
图5.9 单体液压支柱工作特性曲线
第五章 第25页
1.柱体 2.活柱 3.活塞头
4.泵
5.安全阀与卸载阀 6.上顶盖 7.下柱座 8.支柱底腔 9.通道
图5.10 内注式单体液压支柱
第五章 第26页
1.顶盖 2.三用阀 3.活柱体 4.油缸 5.复位弹簧 6.活塞 7.底座 8.卸载手把 9.注液枪 10.泵站供液 11.注液时操纵手把方向 12.卸载时动作方向
(c)掩护式支架
1.主梁 2.前梁 3.掩护梁 4.前连梁 5.底座 6.推移装置 7.护帮装置 8.前梁千斤顶 9.平衡千斤顶 10.支柱 11.侧护板 12.后连杆
图5.17 G320-13/32型掩护式支架
第五章 第33页
②综采放顶煤支架 (a)单输送机高位放顶煤支架
图5.18 单输送机高位放顶煤支架 第五章 第34页
(b)双输送机中位放顶煤支架
图5.19 双输送机中位放顶煤支架
第五章 第35页
(c)双输送机低位放顶煤支架
图5.20 双输送机低位放顶煤支架
第五章 第36页
(d)“三软”煤层的放顶煤支架
图5.21 ZFS 3600-16/28三软煤层放顶煤支架
第五章 第37页
(e)急斜特厚水平分段放顶煤支架
(5.10)
M Z Z ( LZ LK ) 2 A (2 LS LK ) LK
(5.11) 第五章 第16页
正常推进阶段 (1) 支的准则 ① 在类拱结构采场,防止类拱在煤壁处切落(见图5.4); ② 梁式结构采场防止基本顶来压出现大的台阶下沉和冲击; ③ 多岩层结构采场防止上位岩梁对下位岩梁的冲击; ④ 防止支架压死。
RT ET hA
②“限定变形”工作方案
(5.5)
限定变形
指采场支架对岩梁运动进行必要的限制。在支架刚度一定 的条件下,要求控制的位态愈高,所需支架的阻抗力越大
第五章 第7页
支架围岩的一般关系 支护强度 既安全又经济
关系 顶板下沉量
P T
合理的支护强度
Δ h
图5.2 支架围岩的双曲线关系
由图5.3,根据采场的需要来选择支架的工作状态。
第五章 第11页
5.1 回采工作面支架与围岩关系
5.2 合理支护强度的确定
5.3 支架工作特性及实际支撑能力的确定
5.4 控制设计
5.5 常见顶板事故的控制
5.2 合理支护强度的确定 直接顶初次跨落期间 支的准则 力学保证条件 把直接顶安全地切落
A mz z f z
(5.1)
第五章 第3页
(2)支架对基本顶的工作状态—“给定变形”和“限定变形” ①“给定变形”工作方案 强度
给定变形
决定
稳定时位置状态
两端支承情况 支架只能降低岩梁运动速度,但不能阻止岩梁的运动
注意
第五章 第4页
支架作用力与顶板压力之间的关系为
Qi Ri

Qi PLk i
第五章 第22页
②金属摩擦支柱
1.底座 11.托板 2.柱筒 12.螺母 3.活柱 13.调整螺钉 4.铰接顶盖 14.螺钉 5.锁体 15.垫圈 6.滑块 16.挡块 7.楔块 17.左摩擦板 8.水平楔 18.右摩擦板 9.弹簧 19.卡块 10.特制垫圈 20.卡箍
图5.7 HZWA型金属支柱结构图
第五章 第13页
支护强度计算
基本顶厚度 容 重 初次来压步距
P A
M E E c0 2 KT LK
岩重分配系数
(5.8)
N
KT
N≤1
2
1<N≤2.5 2N
2.5<N≤5 38(N-2.5)+5
N>5

表5.1 KT选取表
第五章 第14页
N≤1 且直接顶很薄
坚硬基本顶来压猛烈
N≤2.5且采空区充填一般
' B
(5.16) 第五章 第40页
(a)不同列支柱承载不均匀系数 ( KB ) 反映了不同列支柱因支柱质量、辅助结构压缩等影响造成的各排之间承
载能力上的差别。
每一条观测线的承 载不均匀系数 载荷平均值
K
' B

R测平 R平
' K B 最小值
(5.17)
阻力平均值
KB
' K B min i 1
基本顶的作用力越来越小
2.5<N≤5且采空区基本充填满
不考虑基本顶的作用力
第五章 第15页
当悬顶距 LS 2m 时
M Z Z ( LZ LK ) 2 A L2 K
当悬顶距 LS 2m 时
(5.9)
LS A M Z Z (1 ) LK
长悬顶触矸后,直接顶给支架的作用力由下式给出,
(a、b—垛式;c、d—支撑掩护式;e—掩护支撑式;f—纯掩护式)
第五章 第29页
①综采支架
(a)支撑式液压支架
1.支柱 2.前梁千斤顶 3.复位千斤顶 4.推移千斤顶 5.操纵阀 6.控制阀 7.底座箱 8.前梁 9.主梁 10.挡矸帘 11.钢丝绳柱销 12.加长段 13.碰头
图5.14 BZZZC型垛式液压支架
学习难点
常用支架工作特性、支架实际支撑能力的影响 因素 控制设计中各种方案与参数确定
第五章 第2页
5.1 回采工作面支架与围岩关系 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 顶板控制设计时,必须按最危险状态(沿煤壁处切断)考虑
直接顶给支架的作用力可以近似地看成是恒定的其值可由下式表达
限定变形工作段
压实时的工作段
a
支架不能支撑 直接顶的重量
P min K A S
b b' c
非法区
d h
梁式结构给定 变形工作段
hA
离层压实量
图5.3 支围关系图
第五章 第10页
采场支护的原理
(1)对直接顶—“支”与“护”两重性
支护住直接顶 护住顶板
使其不垮落 使破碎岩块不能进入工作面
(2)对基本顶控制状态的选择
第五章 第8页
位态方程
h A P A K T hi
(5.6)
注意
该公式阐明了支架围岩之间双曲线关系外,还进一 步指明了直接顶在位态方程中的作用。在具体采场, 可计算出,则不能定量计算。
第五章 第9页
支架围岩的一般关系抽象模型:
拱梁或类拱结构分层
P T P max
直接顶与 基本顶的 接触应力
n
n
(5.18)
测循环数
第五章 第41页
KZ
RP ' RB
(b)微增阻系数( KZ )
KZ RP ' RB
载荷的平均值
' )对 B
活柱缩量(
(5.19)
应的工作阻力
(Ⅰ)微增阻支柱工作特性
R(N) RB R'B RP RA
图5.11 外注式单体液压支柱
第五章 第27页
(2) 液压支架
垛式
支撑式 节式 四柱支在顶梁上
液压支架架型
支撑掩护式
二柱支在顶梁上 一或二柱支在掩 护梁 插腿 掩护式
不插腿
图5.12 架型划分图
第五章 第28页
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
图5.13 不同架型顶梁上载荷分布(图中a、b、…等要改斜体)
②“给定变形”
(5.12)
M E E c P A K T LK
(5.13)
第五章 第19页
③“限定变形”
M E E chA P A K T LK hi
(5.14)
④多岩梁结构
2M E E c P A K T LK
(5.15)
合理强度的确定 根据前面按“支的准则”和“防滑准则”计算的支护强度,取 其中的最大值为合理支护强度。
(5.2)
最终状态时的顶板下沉量
hA
h mZ ( K A 1) LK c
(5.3)
第五章 第5页
E
m
Z
m
h
A
S
A
Km
A
h
Z
L
b
图5.1 △hA计算图
为了防止支架在岩梁运动过程中被压死,所要求的最大允许缩 量须满足:
max hA
(5.4)
第五章 第6页
在不发生破顶钻底的理想条件下,岩梁运动结束时采场支架实 际受力值为
相关文档
最新文档