采场顶板支护方法(2)

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直接顶的分类
①以直接顶的初次垮落步距L0作为分类指标， 分为4类。
1类
L0≤8m
不稳定顶板
2类
8m＜L0≤18m 中等稳定顶板
3类
18m＜L0≤28m 稳定顶板
4类
28m＜L0≤50m 非常稳定顶板
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②以直接顶端面破碎度E作为分类指标，分为
3类。
③
E FA 100%
III.级 0.3<N≤3～5, L > 50m 来压强烈 N≤0.3 , L=25～50m
IV.级
N≤0.3 , L > 50m
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来压极强烈
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Pe= 241.3ln(L0)-15.5N+52.6m
式中， Pe,老顶初次来压当量；
L0，老顶初次来压步距；
N=∑h/m，直接顶厚度与采高之比。 按老顶初次来压当量将老顶分为如表5-2的4级。
支柱钻底的破坏形式有以下三种：
整体剪切
局整部理剪课切件
其它剪切 14
按极限底板比压将底板分为5类：
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第二节 采场支架类型与支架力学特性
一、几个概念
根据支柱与顶梁的配合关系，将采场支架
分为两大类。
木支柱
单体支柱：支柱与顶梁是分开的。金属摩擦支柱 液压支柱
液压支架：顶梁、支柱、底座联合为一个整体。
强大的水平推力又会损坏支撑式支架。不适用于破碎顶板条件。
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（二）掩护式液压支架支护方式分析 按掩护梁与底座间联结方式分为： 单铰式 双铰式（四连式）
适用于直接顶破碎，来压不明显的条件。 不适用于直接顶坚硬而老顶周期来压强烈的 条件。
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（三）支撑掩护式液压支架支护方式分析
✓同时兼有支撑式与掩护式支 架的优点，是支撑与掩护式两 种架型的组合。 ✓我国目前综采面液压支架架 型90％以上为支撑掩护式。 ✓综采面割煤、移架、推移、 输送机三个主要工序按不同顺 序有两种配合方式：
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四、液压支架支护方式分析 （一）支撑式液压支架支护方式分析
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图5－13 垛式支架
图5－14 在比较破碎的顶
支撑力分布状态
板条件下使用垛式支架
✓支撑式支架顶梁后端支撑力大于前端，支撑力合力远离前梁端
部。
✓因此，支撑式支架适应直接顶较完整的条件，若周期来压又较
强烈则更适应。
✓由于支架结构不能抗水平推力，当顶板特别坚硬时破断形成的
一定的条件下，上述支撑体系的支撑性能 将主要取决于支架的支撑特性，即主要取决 于支架的支撑力与支架可缩量的关系特征。
而采场支架并不是孤立存在的，而是处在
一个由围岩组成的系统中：“老顶－直接顶
－支架－底板”。
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由于采场支撑体系（小结构）必须与开采后 形成的上覆岩层大结构相适应，采场支架必须具 备下列两个特性：
①及时支护方式 ②滞后支护方式
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五、单体支架支护方式分析
单体支架从支上到回柱，经历了回采面顶板 下沉的全过程。支柱的布置方式有以下几种：
1.带帽点柱支护 ✓ 无顶梁 ✓ 直接顶比较完 整时使用。但目前 已少用。
影响直接顶完整性的两个因素：
①岩层的力学性质：抗拉、抗压强度，弹模等
②岩层内节理裂隙的发育情况：原生裂隙、构 造裂隙、压裂裂隙。
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一旦直接顶冒空将导致支架顶梁接顶情况 恶化，导致支架不能防止老顶岩块的失稳，从 而造成工作面顶板事故和一系列问题。
支架为了对直接顶进行支护,应保证支架 能支撑住全部直接顶重量,同时能护住破碎的 直接顶。即所谓的“支护”
F
图5－3 顶板端面破碎度 FA－端面破碎面积 的计算示意图 F－支架梁端到煤壁面积
④ 当端面距为1m时的端面破碎度称为顶板
冒落灵敏度。
1类
E > 30%
不稳定顶板
2类 11% < E < 30% 中等稳定顶板
3类
E < 10%
稳定顶板
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三、老顶的分类
直接顶厚度对老顶来压显现剧烈程度影 响较大；
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三、液压支架的分类
从支架结构及其支撑特点出发，我国将液 压支架分为三类：
1.支撑式：结构上没有掩护梁，对顶板的作用是 支撑。
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2、掩护式： 结构上有掩护梁，单排立柱连接掩护
梁或直接支撑顶梁对顶板起支撑作用。
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3、支撑掩护式：结构上有掩护梁，双排或多排 立柱大部或全部通过顶梁对顶板起支撑作用。
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四、底板特征与分类
采场支护系统的刚度是由“底板－支架－ 顶板”所组成，因此底板岩层的刚度将直接影 响到支架性能的发挥。
图5－44 支架与围整岩理课体件 系刚度模型
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若底板太软（刚度太小），支架会钻底，
从而影响对顶板的控制。
底板比压：支架底座对单位面积底板上所 造成的压力。
极限底板比压：支架钻底时所允许的最大底板 比压。
采空区冒落充填越满，老顶破断后形成 结构越易稳定，对工作面矿压显现影响越小， 在“ 煤壁－支架－采空区已冒落的矸石 ” 支撑中，支架承载越小。
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按直接顶厚度与采高比值 N=∑h/m，并参照 老顶初次来压步距L，将老顶分为4级。
I.级
N>3～5,
来压不明显
II.级 0.3<N≤3～5, L=25～ 50m 来压明显
① 必须具备一定的可缩量； ② 必须具备一定的支撑性能,即一定的支撑阻
力。
采场围岩：直接顶、老顶、直接底岩层。这 三者对矿压显现及支护方式的选择有着显著的影 响。因而需对三者加以分类。
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二、对直接顶的分类
直接顶是支架直接维护的对象，支架通过 它对老顶进行控制。直接顶的完整程度直接影响 工作面安全和支护方式的选择。
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图5－7 支柱的几种典型特性曲线
力工 作 阻
P0' P0 P1 P2
－初撑力 －始动阻力
性
－初工作阻力
－额定工作阻力
增 阻 特
或最大工作阻力
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急增阻式 微增阻式 恒阻式
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二、单体液压支柱的结构与特性
按注液方式分为
内注式 外注式
单体支架的优点：轻便、价格便宜，适用性强
缺点：支设、回柱劳动强度大，稳 定性差；支回柱跟不上采煤
矿山压力与岩层控制
第五章 采场顶板支护方法
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第一节 顶板分类与底板特征
一、采场矿山压力控制的概念
为了保证回采工作面的正常生产和 人员安全，必须对工作面矿山压力加以 控制。
采场矿山压力控制
采空区处理 工作面支护
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对于全部冒落法处理采空区： “ 煤壁－支架－采空区已冒落的矸石 ” 构成对采场上覆岩层的支撑体系。