矿山压力与岩层控制 第5章ppt课件.ppt

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1、第5章采场顶板支护方法伍永平教授Pro.WuYongping主讲教师：Xi’anUniversityofScience&Technology矿山压力与岩层控制MiningPressureandStrataControl第5章采场顶板支护方法第一节顶板分类与底板特征第二节采场支架类型与支架力学特征第三节采场支架与围岩相互作用原理第四节采场支护设计第五节采场来压预报与支护质量监测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。采空区处理采场

2、矿山压力控制工作面支护德国学者雅可毕根据裂隙面与工作面顶板岩层层面的位置关系，将裂隙分为图5－1所示的5类。图5－1直接顶各类裂隙图二、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5－2支架与围岩体系刚度模型若底板太软（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所造成压力。极限底板比压：支架钻底时所允许最大底板比压。整体剪切局部剪切其它剪切图5－3支柱对底板的破坏形式第二节采场支架类型与支架力学特性根据支

3、柱与顶梁的配合关系，将采场支架分为两大类。一、几个概念单体支柱：支柱与顶梁是分开的。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图5－4支柱的几种典型特性曲线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急增阻式微增阻式恒阻式增阻特性二、单体液压支柱的结构与特性内注式外注式按注液方式分为单体支架的优点：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。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

4、类：支撑式：结构上没有掩护梁2、掩护式：结构上有掩护梁，支柱在掩护梁上3、支撑掩护式：结构上有掩护梁，支柱在顶梁上，有时在顶梁和掩护梁上都有支柱。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图5－9垛式支架支撑力分布状态图5－10在比较破碎的顶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。但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

5、。（二）掩护式液压支架支护方式分析单铰式双铰式（四连式）按掩护梁与底座间联结方式分为：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。（三）支撑掩护式液压支架支护方式分析为了使液压支架同时兼有支撑式与掩护式支架的有点，设计了支撑掩护式支架，它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：及时支护方式滞后支护方式五、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

6、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。图5－12带帽点柱的布置方式2.单体柱＋铰接顶梁布置图5－14机组工作面的悬臂支护图5－13HDJA型金属顶梁正悬式倒悬式铰接顶梁与支柱位置正悬臂：机道可以支护，安全好，采空区侧不易损折。倒悬臂：回柱时不易被矸石埋住，回柱较安全，但机道无支护。单体面特种支架：木垛、抬棚、丛柱第三节采场支架与围岩相互作用原理一、回采面支架与围岩的相互作用煤层开采后，上覆岩层形成的“大结构”是由“煤壁－支架－采空区已冒落矸石”支撑体系所

7、支撑。在煤壁和采空区冒落矸石条件一定时，支架的支撑性能将对支架受力及对“大结构”的控制效果起重要作用。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”。图5－15支架与围岩体系刚度模型支架的性能和结构对支架受力和围岩运动是怎样影响以及在各种围岩条件下支架呈现什么？这是支架与围岩关系研究的内容。不同种类的支架对围岩的支护效果不一样，相同的支架在不同的围岩条件下，其受力状态和对围岩的支护效果也不同。（一）支架－围岩相互作用的特点支架－围岩是相互作用的一对力。支架受力大小及其

8、在回采工作面分布的规律与支架性能有关。还与支架与围岩支撑系统的总体特性有关。结构及尺寸不同对顶板压力影响和维护效果不同。支架的工作阻力P与顶板最大下沉量△L之间存在一定的规律,即P－△L近似呈双曲线关系。（二）支架P－△L关系曲线支架－围岩关系具有一定的复杂性，但也具有一定的普遍规律。从P－△L曲线可以得出一下结论：不同的顶板条件，P－△L曲线的斜率不同，但都呈双曲线关系。在一定工作阻力以上，支架工作阻力增加对顶