回采工作面顶板控制设计.ppt

第六章回采工作面顶板控制设计 本章提要 6 1合理支护强度的确定6 2支架工作特性及实际支撑能力的确定6 3控制设计6 4常见顶板事故的控制 6 1合理支护强度的确定 直接顶初次跨落期间 支的准则 力学保证条件 支护强度 把直接顶安全地切落 支架至少能承担起直接顶初次垮落步距一半的重力 基本顶初次来压期间 1 支的准则 防止直接顶向采空区推垮 让基本顶缓慢沉降到要求的位态 防止冲击 保证支架不被压死 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 2 力学保证条件 增加支柱初撑力和工作阻力 使直接顶和基本顶紧贴 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 支护强度计算 表6 1KT选取表 初次来压步距 岩重分配系数 容重 基本顶厚度 N 1且直接顶很薄 坚硬基本顶来压猛烈 N 2 5且采空区充填一般 基本顶的作用力越来越小 2 5 N 5且采空区基本充填满 不考虑基本顶的作用力 当悬顶距时 当悬顶距时 长悬顶触矸后 直接顶给支架的作用力由下式给出 正常推进阶段 1 支的准则 在类拱结构采场 防止类拱在煤壁处切落 见图6 1 梁式结构采场防止基本顶来压出现大的台阶下沉和冲击 多岩层结构采场防止上位岩梁对下位岩梁的冲击 防止支架压死 图6 1类拱在煤壁处的切落位置 沿AB CD线 能支撑直接顶和悬垮度一半的重量 类拱结构采场 能支撑直接顶并能承担部分基本顶的作用力 给定变形 能支撑与要求控制的顶板下沉量对应的基本顶悬垮度的部分及直接顶的全部作用力 限定变形 3 支护强度 类拱结构 给定变形 合理强度的确定 根据前面按 支的准则 和 防滑准则 计算的支护强度 取其中的最大值为合理支护强度 限定变形 多岩梁结构 6 2支架工作特性及实际支撑能力的确定 支架分类 图6 5支架分类 支架的工作特性 1 单体支柱 单体支架由顶梁和支柱组成 它的工作特性主要取决于单体支柱的工作特性和辅助结构的压缩特性 木支柱 图6 3木支柱特性曲线 1 支柱直接架设在顶板上 2 支柱带有8cm厚可缩垫木 金属摩擦支柱 图6 4HZWA型金属支柱结构图 1 底座11 托板2 柱筒12 螺母3 活柱13 调整螺钉4 铰接顶盖14 螺钉5 锁体15 垫圈6 滑块16 挡块7 楔块17 左摩擦板8 水平楔18 右摩擦板9 弹簧19 卡块10 特制垫圈20 卡箍 图6 5HZWA型支柱特性曲线 S1 自由夹紧时的可缩量 S2 最大工作阻力时的可缩量 单体液压支柱 分内注式和外注式两种 内循环外加载 1 内注式一般初撑力为5 7t 2 外注式外注式初撑力取决于泵站压力与升柱质量 图6 6单体液压支柱工作特性曲线 1 柱体2 活柱3 活塞头4 泵5 安全阀与卸载阀6 上顶盖7 下柱座8 支柱底腔9 通道 图6 7内注式单体液压支柱 1 顶盖2 三用阀3 活柱体4 油缸5 复位弹簧6 活塞7 底座8 卸载手把9 注液枪10 泵站供液11 注液时操纵手把方向12 卸载时动作方向 图6 8外注式单体液压支柱 2 液压支架 图6 9架型划分图 e 急斜特厚水平分段放顶煤支架 YFY160 200 16 26轻型掩护式单输送机放顶煤支架 急斜特厚水平分段放顶煤支架 同样有高位 中位及低位放顶煤支架三种 FYC400及ZFS3000型双输送机中位放顶煤支架 FY280 14 28型双输送机低位插板式放顶煤支架 支架的实际支撑能力 1 单体支柱实际支撑能力 影响单体支柱支护能力的因素 a 直接顶底板强度 见图5 22a b 辅助支护结构压缩 见图5 22b 图6 10松树矿与林西矿支柱工况测定 a b 图6 121不同紧楔程度支柱工况 1 水平楔打的紧 2 水平楔未打紧 图6 12浮煤对支柱工况的影响 第一观测线 第二观测线 单体支柱实际支撑能力计算方法 实际支撑力计算公式 c 支设质量 d 支柱承载不均 a 不同列支柱承载不均匀系数 KB 反映了不同列支柱因支柱质量 辅助结构压缩等影响造成的各排之间承载能力上的差别 b 微增阻系数 KZ 微增阻支柱工作特性 图6 13微增阻支柱特性曲线 图6 14不同下 关系曲线 c 是指处于最末控顶排支柱回撤时的阻力 2 液压支架实际支撑能力 式中 液压支架的实际支撑能力 N 架 液压支架承载不均匀系数 液压支架增阻系数 液压支架额定工作阻力 N 架 基本支护方式的确定 直接顶的完整性 成组节理裂隙的方向 倾角 顶板压力 5 4控制设计 1 合理支柱密度计算 顶板支和护的关系 支 重点是基本顶和坚硬直接顶 护 煤层上0 5m范围内的直接顶或伪顶 支 护 关系 应既能保证 支 住顶板压力又能保 护 住下位直接顶的 棚间 破碎岩体 合理支柱密度的计算 a 支密度的计算 采场各推进阶段的顶板压力 KN m2 支柱实际支撑能力KN 根 支密度根 m2 b 护密度的确定 主要由直接顶 包括伪顶 的完整性指数和护顶材料的强度决定 同样顶板条件采场 护密度可因护顶材料的不同而不同 护顶的准则 所选棚距应保证不因护顶材料强度不足而发生冒顶事故及金属网下不出现网兜 力学保证条件 护顶材料能托住两棚间破碎岩体的重量 6 3控制设计 综采综放工作面选型 1 综采工作面支架选型 液压支架选型的内容和要求 针对具体顶板类型和顶板岩层组成情况选择不同的支架类型 6 3控制设计 影响选型的因素和顺序 6 3控制设计 液压支架选型方法 液压支架选型原则 液压支架合理工作阻力的确定方法 6 3控制设计 a 国外液压支架合理工作阻力的确定 岩石自重法 顶底板移近量法 统计法 顶底板移近量与支架支护强度存着双曲线关系 可导找两者变化的等速点 据此确定支架的工作阻力 各国的差别仅在于考虑的影响因素 通过对比支架支护强度 顶板垮落高度和顶底板移近量等指标 获得合理的支架支护强度的经验数据 回采工作面局部冒顶 顶板事故分类 6 4常见顶板事故的控制 按发生地点 底板失稳引起的顶板事故 1 急倾斜和倾斜煤层开采底板抽冒和滑动 2 软底采场垮面事故 3 深埋采场底板变形垮面事故 分类 图6 15软