巷道支护方式类型

巷道支护方式类型：（1）表面支护和内部支护（2）主动支护与被动支护（3）刚性支护与可缩性支护（4）临时支护与永久支护（5）一次支护与二次支护；不撤除的超前支护应属于一次支护，它同样要在整个巷道服务期内发挥作用。滞后一次支护一定时间及距离的支护，为二次支护。（6）联合支护和单一支护；联合支护指采用多种不同性能的单一支护的组合结构（7）巷内基本支架支护、巷内加强支护、巷旁支护。

巷道支护：煤巷支护、岩巷支护、半煤岩巷道支护。平巷支护、斜巷支护、垂直井巷支护、硐室支护。回采巷道支护、准备巷道支护、开拓巷道支护。

上覆岩层，即为需控岩层，包括直接顶和基本顶。

直接顶—能够在采空区内不规则冒落、不能向煤壁前方和老塘矸石上永久传递力的、其作用力必需由支架全部承担的那部分岩层的总和。

基本顶—自身能够形成平衡结构、能永久地向煤壁前方和老塘矸石上传递力的、其运动对采场矿压有明显影响的、其作用力无需由支架全部承担的那部分岩层的总和。

竖三带：垮落带；裂隙带；弯曲下沉带

直接顶的形态：颗粒，膨胀，团块，分层裂隙共生，双向裂隙，单向裂隙，上软下硬，下软上硬，分层，整体。特征见课件

直接顶10种形态最终可归纳为：“豆腐渣”形顶板（松软顶板）破碎顶板，短砌体梁顶板，复合顶板，分层型顶板，完整型顶板。

老顶存在类拱式、拱梁式和梁式三种基本结构

第一种模型是代表松软老顶结构的，它由小块状岩体挤压而成，其传递力的迹线像一个半拱形，随采场推进，该半拱周期性运动，为区别于静态拱的概念，故称之为“类拱”。

第二种模型是代表中硬老顶结构的，它由多个岩块规则排列、挤铰而成，其传递力的迹线呈折线状，结构中岩块数只有3~4个，可对块间的平衡进行力学分析。这种结构的下限呈类拱的特征，上限呈坚硬老顶结构的特征，因此，称之为“拱梁”结构，

第三种模型是代表坚硬老顶结构的，它由2~3个岩块挤铰而成，按传统的叫法，称之为“梁式”结构。

三种典型采场的矿压显现存在以下5点异同：

①三种老顶随采场的推进，均具有周期性运动，采场支架也没有承担老顶的全部作用力，从采空区侧也可常看到老顶的悬露状态，它们都表明了三种老顶均以结构的形式存在；

②老顶结构失稳前，距煤壁不远处的顺槽顶底板移进速度均存在普遍增加的现象，其量值为平均的2倍以上，坚硬老顶还存在多次峰值和“反弹“现象

③顺槽与采场矿压显现峰值间存在一个时间差，一般顺槽在前，采场在后，它使预报采场来压成为可能，这个时间差的大小依次为松软老顶最短，中硬老顶次之，坚硬老顶最长

④引起老顶结构失稳的原因，一是断裂，二是变形。对坚硬老顶而言，以断裂失稳为主，岩层断裂长度即为周期来压步距，中硬老顶兼有前两者的特点

⑤在煤层硬度及采高相近的情况下，坚硬老顶在煤壁前方的影响距离最长，中硬老顶次之，松软老顶最小。

直接顶分类：LZ ≤4或4＜ LZ ≤8 不稳定8＜ LZ ≤18中等稳定 18＜ LZ ≤28 稳定28＜ LZ ≤50非常稳定

pe ：基本顶初次来压当量

基本顶分级：

不明显 明显 强烈

或 非常强烈

基本顶初次来压步距(C0)、直接顶充填系数(N)和煤层采高(hm)。

pe = 241.3ln(C0)-15.5N+52.6hm 式中 ， pe —基本顶初次来压当量，kN ／m2。

关键层—对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起到控制作用的岩层。 支架对直接顶的工作状态 —“给定载荷”方案

支架对基本顶的工作状态—“给定变形”和“限定变形”

给定变形：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。

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。

支护强度是指单位面积上支架给予顶板的支撑力。既安全又经济的支护强度称为合理的支护强度。

支架围岩一般关系的抽象

cd 阴影部分为非法工作区，

b´c 段为梁式结构给定变形（△hA ）工作段，

bc 段为拱梁或类拱结构分层压实时的工作段，△S 为离层压实量，K 为直接顶与老顶间的接触应力，

ab 或ab´段为限定变形工作段。

直接顶初次垮落期间(0—Lz)支的准则：把直接项安全地切落在采空区。力学保证条件：支架至少能承担起直接顶初次垮落步距一半的重力。

老顶初次来压期间(Lz-C0）支的准则：①防止直接顶向采空区推垮；②让老顶缓慢沉降到要求的位态(防止冲击)；③保证支柱不被压死；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。

顶板处理方法的要求：有利于顶板的有效管理，安全、经济。

常用顶板处理方法：（1）留煤柱、煤垛支撑顶板（如房柱、刀柱等）；（2）缓慢下沉法；3）895≤e p 975895≤≤e p 1075975≤≤e p 11451075≤

>e p

h h A A P P i A T h h K A p ∆∆+=K T E E L

K C M K γ=

自然垮落法；（4）层状坚硬顶板运动形式转换法；（5）厚层坚硬顶板特殊处理法（注水软化法和爆破法）；（6）充填方法。

层状坚硬顶板剪切运动形式向弯沉运动形式转化的关键：1）增大S0 2）减小岩梁的厚度 层状坚硬顶板剪切运动形式向弯沉运动形式转化的处理措施：层状坚硬顶板剪切运动形式向弯沉运动形式转化的2）对煤体进行处理 3）反程序开采 4）在接近断裂线位置时，适当降低采面推进速度。

单体支柱工作面基本支护分类：点柱、棚子支护

单体支柱工作面特种支护分类：放顶线的特种支护，端头特种支护，全承载支护（是指将末排回下的支柱，支到前一排支柱的内侧），煤壁处的特种支护

工作系数— Kg ：衡量支柱能力发挥程度的系数

支柱的工作系数：支柱井下实际缩量对应点的理论特性曲线的面积与特性曲线的极限面积之比。

kz —增阻系数：衡量支柱实际工作过程与理论工作过程差别的系数

同缩量条件下支柱实际做功W 之比为增阻系数Kz

实线表示缩量为ε时的理论曲线，点划线表示实际工作特性曲线

Kz =W1/W2

保证支柱不钻底的护底原则是：支柱底板的压强小于底板的比压。

“支”的对象：重点是老顶和坚硬直接顶；“护”的对象：重点是煤层上0.5m 内的直接顶和伪顶。

基本支柱的支密度n1由式给出

n1——支密度，根/m2；

Pt ——采场各推进阶段的顶板压力，kN/m2， Rt —支柱实际支撑能力，kN/柱

端面顶板破碎度E 是端面顶板冒落面积（冒高超过100mm ）与端面顶板悬露面积的比值。 Ⅲ3~4、Ⅳ3~4顶板综采工作面矿压特点：老顶来压步距大、强度高，支护阻力大而分布不均，直接顶稳定，支架易损坏。

支架要求：

具有支撑能力大、抗水平推力强；切顶性能好、支架安全阀流量大等性能

Ⅰ1~2 、Ⅱ1~2顶板综采工作面矿压特点：1、2类直接顶和Ⅰ 、Ⅱ 级老顶综采面具有老顶来压步距小而稳定，强度缓和，支护阻力小而分布均匀，直接顶特别是端面不稳定，受移架影响严重等矿压特点。

支架要求：支架初撑力高，控制端面顶板能力强，及时支护，护顶能力强，挡矸、护帮装置齐全，能快速邻架操作移架。

液压支架初撑力是指支架架设时对顶板岩层的支撑力。

初撑力作用：压缩顶梁和底座下浮煤、浮矸等中间介质，增加支架与围岩力学系统中的总体t t R

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