采掘机械第2篇2章课件.ppt

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1、第十章液压支架设计第一节采煤工作面顶板组成及其分类一、顶板组成采场围岩包括煤层上方的直接顶、基本顶和煤层下方的直接底板。采场围岩的机械性质和运动特征对工作面支护设备选型和支护参数选择至关重要。煤层采动后，因顶板出现变形、断裂和垮落，煤体被压松和发生片帮，支护设备的载荷增大和底板鼓起等原因引起的矿山压力显现。1-煤层2-直接顶3-基本顶Ⅰ-冒落带Ⅱ-裂隙带Ⅲ-弯曲下沉带第一节采煤工作面顶板组成及其分类1-煤层2-直接顶3-基本顶从开切眼向前推进，直接顶悬露面积逐渐增大，下沉和变形随之增大。当推进到初次垮落步距(从开

2、切眼到工作面初次切顶线的距离)时，直接顶冒落，形成冒落带Ⅰ。直接顶冒落，基本顶悬露。随工作面推进，基本顶在矿压作用下不断产生裂隙和变形，形成裂隙带Ⅱ。当达到极限垮落步距时发生断裂和垮落→基本顶初次来压。随工作面推进，基本顶周期垮落。在弯曲下沉带Ⅲ，裂隙少，仅岩层间有离层现象，对支护设备载荷影响不大。第一节采煤工作面顶板组成及其分类二、顶底板稳定性特征及分类1．直接顶稳定性划分直接顶是工作面支架首要的支护对象。对直接顶的稳定性评价，是支架结构和支护参数选择的首要依据。影响顶板稳定性的主要因素：(1)组成顶板岩石的坚

3、硬程度和脆性特征。用单轴抗压强度表征其坚硬程度，抗拉强度反映其脆性特征。(2)顶板岩层分层厚度和分层强度沿厚度的分布。涉及刚度较大的岩层(承载层)和刚度较小的岩层(随动层)的厚度及相对关系。(3)顶板岩体的完整程度。以节理弱面的发育程度来表征，包括分层厚度和节理特征(密度、方向、组数)。3个指标是反映直接顶稳定性的基本要素。从岩层控制需要出发，对直接顶的稳定性进行实用性分类。直接顶初次垮落步距是综合反映稳定性的指标。直接顶初次垮落步距(lz)与直接顶分层厚度、岩石单轴抗压强度、裂隙密度密切相关。第一节采煤工作面顶

4、板组成及其分类直接顶稳定性分类指标项目1类(不稳定)2类(中等稳定)3类(稳定)4类(非常稳定)1a(极不稳定)1b(较不稳定)基本指标lz＜4m4m＜lz≤8m8m＜lz≤18m18m＜lz≤28m28m＜lz≤50m辅助指标第一节采煤工作面顶板组成及其分类2．基本顶矿压显现分级基本顶(原称老顶)指位于煤层直接顶之上，抗弯刚度较大，较难跨落的岩层或岩层组合，其运动特征对于综采工作面支架设计和选型意义重大。基本顶断裂对工作面压力显现的影响程度取决于：(1)基本顶初次或周期来压步距→基本顶厚度、抗拉或抗压强度及被裂

5、隙弱化程度的综合反映。(2)直接顶垮落后的充填程度，用直接顶厚度与采高的比值表示。(3)采高，在直接顶厚度一定情况下，采高愈大，矿压显现愈强烈。引入基本顶分级界限DL，得到基本顶压力显现级别相应的当量值及地质技术条件。第一节采煤工作面顶板组成及其分类基本顶压力显现分级界限及相应的典型条件项目基本顶压力显现等级Ⅰ级(来压不明显)Ⅱ级(来压明显)Ⅲ级(来压强烈)Ⅳ级来压很强烈Ⅳa来压极强烈Ⅳb分级界限DL≤895895＜DL≤975975＜DL≤10751075＜DL≤1145DL≥1145典型条件区间M=1M=2M

6、=3M=4N=1～23～4L0＜3737～41L0＜3030～34L0＜2424～27L0＜1919～22N=1～23～4L0=41～4747～54L0=34～3838～43L0=27～3131～35L0=22～2727～31N=1～23～4L0=54～7272～82L0=43～5858～66L0=35～4646～53L0=31～4141～47N=1～23～4L0=82～105105～120L0=66～8585～96L0=53～6868～78L0=47～5555～62N=1～2L0＞120L0＞96L0＞78L0

7、＞62注：L0——基本顶初次来压步距，m；N——直接顶充填系数，为直接顶厚度与采高的比值；M——煤层开采厚度，m长壁工作面的开采边界条件，如周围未采、一侧采空、两侧采空等因素对围岩应力及基本顶断裂步距有一定的影响，特别是当基本顶初次来压步距超过工作面长度1/2时，影响显著——进行基本顶初次来压步距等效值计算。第一节采煤工作面顶板组成及其分类3．采煤工作面底板分类对综采工作面围岩控制有重要影响的是直接底板对支架的抗压入特性。底板抗压入特性分脆性、塑脆性和塑性类型。每种类型分增阻型和降阻型两类，共同特点是在支架未压入

8、底板前，底板具有线弹性特征，具有不同的抗压缩刚度；支架或支柱压入底板后抗压缩刚度显著降低，顶板下沉显著增大。底板类别基本指标辅助指标参考指标名称代号容许比压pp(MPa)容许刚度Sp(MPa/mm)容许单向抗压强度Rp(MPa)极软松软较软ⅠⅡⅢaⅢbpp＜3.03.0＜pp≤6.06.0＜pp≤1010＜pp≤16Sp≤0.100.10＜Sp≤0.380.38＜Sp≤0