回采工作面支护设计资料

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1.2.1支得起
1)支：用工作面空间基本支柱工作阻力平衡工作空 间上方垮落带岩重。依此可确定基本的支护强度， 计算支护密度及柱排拒。 2）切：切断下位岩层，防止顶板压力前移。依此确 定末排支柱工作阻力，计算末排支柱的线密度。 3）让：适应裂隙带下沉。 4）挑：松动破碎厚层难冒顶板。
1 回采工作面支护设计
1.1 回采工作面支架与围岩关系 1.2 回采工作面顶板控制 1.3 回采工作面支护要求及原理 1.4 回采工作面支护强度确定
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1.1回采工作面支架与围岩关系
1.1.1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 在顶板岩层沉降过程中，支架对直接顶的工作状态 按“给定载荷”考虑是接近实际的。无论顶板沉降 到什么位置，直接顶给支架的作用力可以近似地看 成是恒定的。
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1.2.2护得好
1）护住工作空间的顶板不冒落； 2）保证回柱人员有工作空间； 3）控顶端面顶板。
1.2.3稳得住
1）支架结构稳定； 2）提高支柱初撑力。
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工作面支护要求及原理
1.3.1回采工作面支护要求
《煤炭安全规程》对回采工作面支护作出了以下要求： 1.第53条规定：采煤工作面必须经常存有一定数量的 备用支护材料。使用磨擦式金属支柱或单体液压支柱 的工作面，必须备有坑木，其数量、规格、存放地点 和管理方法必须在作业规程中规定。
时支护，严禁空顶作业。所有支架必须架设牢固，
并有防倒柱措施。严禁在浮煤或浮矸上架设支架。
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使用磨擦式金属支柱时，必须使用液压升柱器架设， 初撑力不得小于50KN；单体液压支柱的初撑力，柱 径为100mm的不得小于90KN，，柱径为80mm的不得 小于60KN。对于软岩条件下初撑力确实达不到要求 的，在制定措施、满足安全的条件下，必须经企业 技术负责人审批。严禁在控顶区域内提前摘柱。碰 倒或损坏、失效的支柱，必须立即恢复或更换。移 动输送机机头、机尾需要拆除附近的支架时，必须 架好临时支架。
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当悬顶距较大时，自身有一定支承能力，其作用 力无须支架全部承担，悬顶断裂后，在沉降过程中， 根据静力平衡，支架必须承受悬顶的全部重力（不 考虑力矩的作用）。 长悬顶触矸后，直接顶给支架的作用力：
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b.“限定变形”方案
采场支架对岩梁运动采取“限定变形”，是指采场支 架对岩梁运动进行必要的限制。在支架阻力的作用下， 岩梁不能沉降至最低位态。岩梁进入稳定时的位态（岩 梁运动稳定时采场顶板下沉量）由采场支架的阻抗力所 限定。
支架在“限定变形”状态下工作时，支架阻力与取得 平衡的岩梁位态之间存在着一定的力学关系，可以建立 两者的力学方程。在支架刚度一定的条件下，要求控制 的位态越高，所需支架的阻抗力越大。
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2)支架对基本顶的工作状态—“给定变形”“限定变形”
a.“给定变形”方案
在岩梁由端部断裂到沉降至最终位态的整个运动过程中，
支架只能在一定范围内降低岩梁运动速度，但不能对岩梁的
运动起到阻止作用。
在“给定变形”工作状态下，岩梁运动全过程中支架作用
力与顶板压力之间的关系为:
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采煤工作面严禁使用折损的坑木、损坏的金属顶
梁、失效的磨擦式金属支柱和失效的单体液压支柱。
在同一采煤工作面中，不得使用不同类型和不同
性能的支柱。在地质条件复杂的采煤工作面中必须
使用不同类型的支柱时，必须制定安全措施。
2.第54条规定:采煤工作面必须按作业规程的规定及
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1.4回采工作面支护强度确定
支护强度的计算是一个超静定问题，根据半定量的 支围关系、量化控制准则和成功经验相结合的方法 确定支护强度。
下面按工作面不同推进阶段，计算合理支护强度。
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1.4.2基本顶初次来压期间
Qi＞Ri
或
Qi＞PiLK
式中， Qi —沿倾斜每米顶板给支架的作用力，N/m；
Ri —沿倾斜每米支架阻抗力， N/m；
Pi —回采工作面支架平均承载力， N/m2。
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岩梁运动至最终状态时的顶板下沉量（如下图）： 为防止支架在岩梁运动过程中被压死，最大允许缩量须满足：
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支架围岩的双曲线关系如下图所示：
PT
Pmax
a
Pmin
K A
b b'
c
S
非法区
d
hA
h
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1.2回采工作面顶板控制 根据回采工作面冒顶有压、漏、推三个基本
类型，回采工作面支架必须具备“支”、 “护”、“稳”的基本性能，即“支得起”、 “护得好”、“稳得住”。
（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。
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（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（加大泵压，穿鞋或用大吨位升柱器等措施）； 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。
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1.3.2回采工作面支护原理
1.对直接顶—“支”与“护”两重性
支架要有足够的支撑能力，在采场支护住直接顶，
使其不垮落；同时，由于直接顶比较破碎，支架还
必须能够护住顶板，使破碎岩块不能进入工作面。
2.对基本顶控制状态的选择
根据回采工作面的需要来选择支架的工作状态：
“给定变形”或“限定变形”。
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1.1.2支架围岩的一般关系
支护强度是指单位面积上支架给予顶板的支撑力。 合理的支护强度应该能杜绝下列顶板事故：剪切冒落、 滑动冒落、冲击冒落；应该尽可能抑制下列顶板压力显 现：台阶下沉、破碎、离层、大悬顶、冲击载荷。
式中，A—直接顶作用力； ΔhA —控顶末排最大顶板下沉量； Δhi —要控制的顶板下沉量； K —位态常数，由岩梁参数和控顶距决定。