回采工作面顶板控制设计

1、回采工作面顶板回采工作面顶板 控制设计控制设计 第五章第五章 本章提要本章提要 5.1 回采工作面支架与围岩关系回采工作面支架与围岩关系 5.2 合理支护强度的确定合理支护强度的确定 5.3 支架工作特性及实际支撑能力的确定支架工作特性及实际支撑能力的确定 5.4 控制设计控制设计 5.5 常见顶板事故的控制常见顶板事故的控制 第五章第五章 第第1页页 本章特点本章特点 理论性与实践性的高度统一理论性与实践性的高度统一 特别强调现场操作性特别强调现场操作性 常用支架工作特性、支架实际支撑能力的影响常用支架工作特性、支架实际支撑能力的影响 因素因素 控制设计中各种方案与参数确定控制设计中各种方案

2、与参数确定 学习难点学习难点 第五章第五章 第第2页页 5.1 回采工作面支架与围岩关系回采工作面支架与围岩关系 第五章第五章 第第3页页 (1)支架对直接顶的工作状态支架对直接顶的工作状态“给定载荷给定载荷”方案方案 zzz Amf (5.1)(5.1) 顶板控制设计时，必须按最危险状态（沿煤壁处切断）考虑 直接顶给支架的作用力可以近似地看成是恒定的其值可由下式表达 支架对顶板的工作状态支架对顶板的工作状态 第五章第五章 第第4页页 (2)支架对基本顶的工作状态“给定变形”和“限定变形” “给定变形”工作方案 给定变形 决定 稳定时位置状态 强度 两端支承情况 支架只能降低岩梁运动速度，但不

3、能阻止岩梁的运动 注意 第五章第五章 第第5页页 ii QR iik QPL或或 K AZ A L c Kmh h )1( (5.2)(5.2) (5.3)(5.3) 支架作用力与顶板压力之间的关系为 最终状态时的顶板下沉量 第五章第五章 第第6页页 mEmZh SA Lb mZKA hA 图5.1 hA计算图 为了防止支架在岩梁运动过程中被压死，所要求的最大允许缩 量须满足： maxA h (5.4)(5.4) 第五章第五章 第第7页页 ATT hER (5.5)(5.5) 在不发生破顶钻底的理想条件下，岩梁运动结束时采场支架实 际受力值为 “限定变形限定变形”工作方案工作方案 限定变形 指

4、采场支架对岩梁运动进行必要的限制。在支架刚度一定 的条件下，要求控制的位态愈高，所需支架的阻抗力越大 第五章第五章 第第8页页 支架围岩的一般关系支架围岩的一般关系 PT h 图5.2 支架围岩的双曲线关系 支护强度 合理的支护强度 既安全又经济 顶板下沉量 关系 第五章第五章 第第9页页 i A T h h KAP (5.6)(5.6) 位态方程 该公式阐明了支架围岩之间双曲线关系外，还进一 步指明了直接顶在位态方程中的作用。在具体采场， 可计算出，则不能定量计算。 注意 第五章第五章 第第10页页 支架围岩的一般关系抽象模型： PT hh A A Pm in Pm a x a b b c

5、K S d 非 法 区 图5.3 支围关系图 限定变形工作段限定变形工作段 支架不能支撑支架不能支撑 直接顶的重量直接顶的重量 离层压实量离层压实量 直接顶与直接顶与 基本顶的基本顶的 接触应力接触应力 拱梁或类拱结构分层拱梁或类拱结构分层 压实时的工作段压实时的工作段 梁式结构给定梁式结构给定 变形工作段变形工作段 第五章第五章 第第11页页 采场支护的原理采场支护的原理 (1)(1)对直接顶对直接顶“支支”与与“护护”两重性两重性 (2)对基本顶控制状态的选择对基本顶控制状态的选择 由图5.3，根据采场的需要来选择支架的工作状态。 支护住直接顶 使其不垮落 护住顶板 使破碎岩块不能进入工作

6、面 5.1 回采工作面支架与围岩关系回采工作面支架与围岩关系 5.2 合理支护强度的确定合理支护强度的确定 5.3 支架工作特性及实际支撑能力的确定支架工作特性及实际支撑能力的确定 5.4 控制设计控制设计 5.5 常见顶板事故的控制常见顶板事故的控制 第五章第五章 第第12页页 5.2 合理支护强度的确定合理支护强度的确定 直接顶初次跨落期间直接顶初次跨落期间 P K ZZZ L LM 2 (5.7)(5.7) 支的准则支的准则 力学保证条件力学保证条件 支护强度支护强度 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 第五章第五章 第第13页页 基本顶初次来压期间基本顶初

7、次来压期间 (1) 支的准则支的准则 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。 第五章第五章 第第14页页 支护强度计算 KT EE LK cM AP 2 0 NN11N2.52.55 KT 22N38(N-2.5)+5 表5.1 KT选取表 (5.8)(5.8) 初次来压步距初次来压步距 岩重分配系数岩重分配系数 容容

8、重重 基本顶厚度基本顶厚度 N1 且直接顶很薄坚硬基本顶来压猛烈 N2.5且采空区充填一般 基本顶的作用力越来越小 2.5N5且采空区基本充填满不考虑基本顶的作用力 第五章第五章 第第15页页 第五章第五章 第第16页页 当悬顶距 时 2 S Lm 当悬顶距 时 2 S Lm 2 2 )( K KZZZ L LLM A )1 ( K S ZZ L L MA 长悬顶触矸后，直接顶给支架的作用力由下式给出， KKS KZZZ LLL LLM A )2( )( 2 (5.9)(5.9) (5.10)(5.10) (5.11)(5.11) 第五章第五章 第第17页页 正常推进阶段正常推进阶段 (1)

9、支的准则支的准则 在类拱结构采场，防止类拱在煤壁处切落（见图5.4）； 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。 A C D B 图5.4 类拱在煤壁处的切落位置 （沿（沿AB、CD线）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 第五章第五章 第第18页页 第五章第五章 第第19页页 K EE L cM AP 2 KT EE LK cM AP (5.12)(5.12) (5.13

10、)(5.13) (3) 支护强度支护强度 类拱结构 “给定变形” 第五章第五章 第第20页页 iKT AEE hLK hcM AP KT EE LK cM AP 2 合理强度的确定合理强度的确定 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。 (5.14)(5.14) (5.15)(5.15) “限定变形” 多岩梁结构 5.1 回采工作面支架与围岩关系回采工作面支架与围岩关系 5.2 合理支护强度的确定合理支护强度的确定 5.3 支架工作特性及实际支撑能力的确定支架工作特性及实际支撑能力的确定 5.4 控制设计控制设计 5.5 常见顶板事故的控制常见顶板事

11、故的控制 第五章第五章 第第21页页 5.3 5.3 支架工作特性及实际支撑能力的确定支架工作特性及实际支撑能力的确定 支架分类支架分类 综采放顶煤液压支架 综采液压支架 液压支架 外注式 内注式 液压支柱 微增阻支柱 急增阻摩擦支柱 金属摩擦支柱 木支柱 单体支架 支架 图5.5 支架分类 第五章第五章 第第22页页 支架的工作特性支架的工作特性 (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。 木支柱木支柱 0 20 50100150 1 2 3 4 5 6 (m m ) R10 5N 1 2 图5.6 木支柱特性曲线 (1-(1

12、-支柱直接架设在顶板上；支柱直接架设在顶板上；22支柱带有支柱带有8cm8cm厚可缩垫木厚可缩垫木) ) 第五章第五章 第第23页页 金属摩擦支柱 图5.7 HZWA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 第五章第五章 第第24页页 RB RA R 2 R 1 R 0 0 12 B 图5.8 HZWA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)

13、第五章第五章 第第25页页 单体液压支柱 (m m ) H R0 RB R ( ) A B C +R -R N 图5.9 单体液压支柱工作特性曲线 第五章第五章 第第26页页 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5.10 内注式单体液压支柱 第五章第五章 第第27页页 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5.11 外注式单体液压支柱 (2) 液压支架液压支架 不插腿 插腿 掩护式 二柱支在

14、顶梁上 一或二柱支在掩 护梁 四柱支在顶梁上 支撑掩护式 节式 垛式 支撑式 液压支架架型 图5.12 架型划分图 第五章第五章 第第28页页 (a) (b ) (c) (d ) (e) (f) 图5.13 不同架型顶梁上载荷分布（图中a、b、等要改斜体） (a、b垛式；垛式；c、d支撑掩护式；支撑掩护式；e掩护支撑式；掩护支撑式；f纯掩护式）纯掩护式） 第五章第五章 第第29页页 综采支架 图5.14 BZZZC型垛式液压支架 1.支柱 2.前梁千斤顶 3.复位千斤顶 4.推移千斤顶 5.操纵阀 6.控制阀 7.底座箱 8.前梁 9.主梁 10.挡矸帘 11.钢丝绳柱销 12.加长段 13.

15、碰头 (a)支撑式液压支架 第五章第五章 第第30页页 图5.15 节式支架 1.铰接顶梁 2.支柱 3.底座 4.千斤顶 5.阀座 6.弹簧钢带 第五章第五章 第第31页页 图5.16 道梯4/550型支撑掩护式支架 1.顶梁 2.护帮装置 3.支柱 4.掩护梁 5.前连梁 6.后连梁 7.操纵阀 8.推移装置 9.底座 第五章第五章 第第32页页 (b)支撑掩护式 (c)掩护式支架 1.主梁 2.前梁 3.掩护梁 4.前连梁 5.底座 6.推移装置 7.护帮装置 8.前梁千斤顶 9.平衡千斤顶 10.支柱 11.侧护板 12.后连杆 图5.17 G320-13/32型掩护式支架 第五章第五

16、章 第第33页页 综采放顶煤支架 (a)单输送机高位放顶煤支架 图5.18 单输送机高位放顶煤支架 第五章第五章 第第34页页 (b)双输送机中位放顶煤支架 图5.19 双输送机中位放顶煤支架 第五章第五章 第第35页页 图5.20 双输送机低位放顶煤支架 (c)双输送机低位放顶煤支架 第五章第五章 第第36页页 (d)“三软”煤层的放顶煤支架 图5.21 ZFS 3600-16/28三软煤层放顶煤支架 第五章第五章 第第37页页 (e)急斜特厚水平分段放顶煤支架 （）YFY 160(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

17、三种： （）FYC 400及ZFS 3000型双输送机中位放顶煤支架 （）FY 28014/28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) 第五章第五章 第第38页页 1 0 02 0 03 0 0 2 0 03 0 0 0 2 3 1 0 2 3 1 钻 底 量 R = f () R = f (h ) B ( m m ) ( m m ) h R (1 0 5 N ) 柱 帽 压 缩 0 h4 R (1 0 5 N ) R = f () R = f

18、 (h ) ( m m ) ( m m ) h B h4 图5.22 松树矿与林西矿支柱工况测定 (a) (b) 第五章第五章 第第39页页 0100200300 1 2 3 (mm) R ( 10 5 N) 1 2 图5.23 不同紧楔程度支柱工况 (1水平楔打的紧；水平楔打的紧；2水平楔未打紧水平楔未打紧) R (MPa) 控顶距(m) 控顶排号 时间 0 15 30 11 1.6 31931119311193 2.43.24.04.8 12345 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 平均值 图5.24 浮煤对支柱工况的影响 (第一观测线；第一观测线；第二观测线第二观测线) 单体支柱实

19、际支撑能力计算方法 实际支撑力计算公式: TBZB RK K R 第五章第五章 第第40页页 (5.16)(5.16) (c)支设质量(见图5.23)(d)支柱承载不均(见图5.24) (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。 平 测平 R R K B 阻力平均值阻力平均值 载荷平均值载荷平均值 每一条观测线的承每一条观测线的承 载不均匀系数载不均匀系数 n K K n i B B 1 min 测循环数测循环数 最小值最小值 B K 第五章第五章 第第41页页 (5.17)(5.17) (5.18)(5.18

20、) (b)微增阻系数( KZ ) B P Z R R K B P Z R R K 载荷的平均值载荷的平均值 活柱缩量（活柱缩量（ ）对）对 应的工作阻力应的工作阻力 B （）微增阻支柱工作特性 (mm) (N)R 1 RB RB RP RA BB R0 图5.25 微增阻支柱特性曲线 第五章第五章 第第42页页 (5.19)(5.19) 050100150200250300350 0.5 0.6 0.7 0.8 0.95 0.9 C=2 C=1 C=3 C=4 C=5 C =6 C =7 C =8 C =9 C =10 C=20 KZ B(mm) 图5.26 不同下 关系曲线 C Z K B

21、（）单体液压支柱 工作特性见图5.12， 一般在0.91之间。 Z K (c) 是指处于最末控顶排支柱回撤时的阻力。 B R 第五章第五章 第第43页页 Bdi h (2)液压支架实际支撑能力 TYBYZB RKKR 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。 T R Y B K YZ K B R 第五章第五章 第第44页页 (5.20)(5.20) (5.21)(5.21) 式中 顶板下沉量，mm； 支柱钻底量，mm； 背板等辅助结构压缩量，mm。 h i d 5.1 回采工作面支架与围岩关系回采工作面支架与围岩关系

22、5.2 合理支护强度的确定合理支护强度的确定 5.3 支架工作特性及实际支撑能力的确定支架工作特性及实际支撑能力的确定 5.4 控制设计控制设计 5.5 常见顶板事故的控制常见顶板事故的控制 单体支柱工作面支护设计 (1)顶板处理方法选择 自然垮落法 层状坚硬顶板运动形式转化法 缓慢下沉法 厚层坚硬顶板特殊处理法 注水软化法和 爆破法 5.4 5.4 控制设计控制设计 第五章第五章 第第45页页 (2)合理支护方式的选择 第五章第五章 第第46页页 特种支护特种支护 能支和护住顶板 能防止顶板事故的发生 两种作用相辅相成 点柱和挂梁支护 一般用于下位直接顶坚硬完整的采场 基本支护基本支护 基本

23、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 第五章第五章 第第47页页 各种支护方式的适用条件 (a)点柱 适用的条件一般用于下位直接顶坚硬完整的采场 (b)挂梁支护 第五章第五章 第第48页页 挂梁方向 方式 护顶方式 影响因素 由下位直接顶的完整性决定。 第五章第五章 第第49页页 特种支护的选择 (a)放顶线的特种支护 (b)端头特种支护 (c)煤壁处的特种支护 (d)关于全承载支护 (e)大倾角采场的特种支护 特种支护一般用于事 故多发地段，即放顶 线、端头、煤壁处及 局部构造地段。 (3)采场控顶距的选择 控顶距的定义和基本控顶距 控顶距 从煤壁到最后一排支柱

24、的距离 基本控顶距 硐宽机（炮）道宽度nLK 影响控顶距的因素 不同推进阶段、局部地质构造影响、支架性能、顶板的完整 性、基本顶的冲击程度、工艺特点、瓦斯、采高、倾角等。 第五章第五章 第第50页页 (5.22)(5.22) 控制在0.20.3m 硐数 合理控顶距的确定 第五章第五章 第第51页页 一是根据支架围岩关系的基本理论 二是根据事故分析的结论 包 括 (a)无特殊变化及要求时，一般用34硐控顶。 (b)复合顶初次垮落期间的控顶距 (c)松软顶板的控顶距 (d)采场仰采时的控顶距(见图5.27） (e)坚硬直接顶采场的控顶距（见图5.28） (f)特松软底板的控顶距 (g)复合顶板(包

25、括“夹心”顶板)采场调面时的控顶距（见图5.29） (h)团块状顶板下的控顶距（见图5.30） (i)大采高、大倾角采场的控顶距 图5.27 仰采时的控顶距 第五章第五章 第第52页页 图5.28 坚硬顶板下的控顶距 第五章第五章 第第53页页 A A 图5.29 调面时的控顶距 A A-A 图5.30 团块状顶板下的控顶距 第五章第五章 第第54页页 (4)支架工作状态与控顶距的关系 根据支架围岩关系理论，当需要限制基本顶位态时，适当增加 控顶距比增加支柱实际支撑能力更为有效，但要防止支柱在末排被 压死。若支架采取给定变形工作方案，则控顶距就不宜过大，所选 控顶距要用来压结束时刻采场顶板下沉

26、量来检验。 (5)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 t t R p n 1 采场各推进阶段的采场各推进阶段的 顶板压力，顶板压力，KNKN/m/m2 2 支柱实际支撑能力支柱实际支撑能力 KNKN/ /根根 支密度支密度 根根/m/m2 2 第五章第五章 第第55页页 (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

27、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 第五章第五章 第第56页页 5.4 5.4 控制设计控制设计 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 (2)综采放顶煤工作面支架选型 (1)综采工作面支架选型 分类 第五章第五章 第第57页页 支 架 类 型 支 架 额 定 阻 力 顶 梁 结 构 底 座 结 构 侧 护 结 构 老 顶 级 别 底 板 类 型 采 高 矿 井 瓦 斯 含 量 煤 层 硬 度 煤

28、 层 倾 角 直 接 顶 类 型 图5.32 支架选型顺序 第五章第五章 第第58页页 5.4 5.4 控制设计控制设计 影响选型的因素和顺序 5.4 5.4 控制设计控制设计 液压支架选型方法 系统分析比较法 根据矿山地质条件分 析、比较、决定支架 各部分的类型及参数 液压支架选型原则： (a)根据直接顶、基本顶 (b) “三软”煤层 (c)根据煤厚、变化范围及其规则程度 (d)煤层倾角数据 (e)底板抗压入强度及平整程度 (f)瓦斯含量及释放方式-通风 (g)全矿井内地质构造情况-断层 短顶梁的支掩式托梁掩护支架 顶板全封闭方式的支顶式掩护支架 第五章第五章 第第59页页 第五章第五章 第

29、第60页页 液压支架合理工作阻力的确定方法 5.4 5.4 控制设计控制设计 (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 (5.23)(5.23) 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。 khP 第五章第五章 第第61页页 （）载荷估算法 (b)我国液压支架合理工作阻力的确定方法 l Q2 1 H h M Q1 i=1 n i lm 图5.33 支架受力图 第五章第五章 第第6

30、2页页 221 QlhQQP iii 工作面阻力工作面阻力 第第i i层直接顶的厚度层直接顶的厚度 第第i i层直接顶的悬顶距层直接顶的悬顶距第第i i层直接顶的密度层直接顶的密度 附加载荷附加载荷 (5.24)(5.24) 当直接顶随回采而垮落时， 等于控顶距 。 i l m l m l Q hP 2 (5.25)(5.25) 由于载荷 难于精确地计算，故： 2 Q hnP 动压系数动压系数 注：若直接顶的初始碎胀系数注：若直接顶的初始碎胀系数 为为1.251.251.51.5，动压系数一般不，动压系数一般不 超过超过2 2。 第五章第五章 第第63页页 （）理论分析法 T F A B 1

31、T T T P F2 P1 P1 P1 Q - Q - 图5.34 上覆岩层断裂时受力情况 第五章第五章 第第64页页 如图5.44所示，当A岩块前端断裂瞬间，为协助B块实现平衡结构，其 关系式为： miiH lQ H tgL hP/ )( 2 )( 2 2 式中 PH合理支护强度，KN/m2； 岩块间摩擦角； 岩块破断角； H基本顶岩层厚度； B岩块回转下沉量； Q砌体梁下位岩层中悬露岩块的全部重量。 2 /kN m (5.26)(5.26) 第五章第五章 第第65页页 (2)综采放顶煤工作面支架选型 F首先要研究放顶煤工作面上覆岩层结构及支架围岩关系，计算出支 架的合理支护强度。 F在支架

32、设计工作阻力满足工作面支护强度的前提下，还应根据工作 面具体地质条件选择合理支架类型 F根据地质条件选择合理架型，影响放顶煤支架选择的因素很多，但 最主要的是煤体强度和煤层倾角。 根据煤体强度选择架型 煤体强度的大小是影响放顶煤开采效果的最主要因素。实践表明， 放顶煤开采比较适应的煤体强度为 。 13f 第五章第五章 第第66页页 在这个强度范围内，顶煤基本不需要采取人为松动或软化措施， 在矿山压力作用下即能自行垮落，且块度适宜，即使有个别大块煤 产生，依靠支架本身的二次破碎功能，也能实现顶煤的顺利放出。 强度 ，煤壁易于片帮，顶煤在支架的反复作用下超前垮 落，工作面机道上方难维护，且支架受力

33、状态也不合理，出现“前 重后轻”，支架不能实现良好的支护作用。 1f 强度 ，主要问题是支架前移后，顶煤形成一定长度的悬 顶不能自行垮落，同时在垮落过程中块度过大，靠支架本身的二次 破碎能力也难以破碎，因此在放煤时必须采取人为放煤措施，使放 顶煤工序复杂化。 3f 第五章第五章 第第67页页 选择支架的大体原则： 较软煤层 应选用短顶梁支架，减少对顶煤的反复支撑次数，增加 支架前方支护能力，以维护机道上方顶煤不垮落 ，宜 选用掩护式放顶煤支架。 强度较大不易垮落的煤层 应选用长顶梁支架，增加支架对顶煤 的反复支撑次数，宜选用支撑掩护式 支架。 第五章第五章 第第68页页 根据煤层倾角选择支架架

34、型 选择架型的大体原则： 急倾斜煤层尽量选用掩护梁插板式放顶煤支架 倾斜煤层选用底座与掩护梁连接式支架 （单铰接或四连杆式（单铰接或四连杆式） 5.1 回采工作面支架与围岩关系回采工作面支架与围岩关系 5.2 合理支护强度的确定合理支护强度的确定 5.3 支架工作特性及实际支撑能力的确定支架工作特性及实际支撑能力的确定 5.4 控制设计控制设计 5.5 常见顶板事故的控制常见顶板事故的控制 概述 F顶板事故是指在地下采煤过程中，因为顶板意外冒落造成的人员伤 亡、设备损害、生产中止等事故。 F煤矿顶板灾害中，发生在回采工作面的顶板事故占7580 F绝大多数顶板事故发生都是有条件的，也是有规律的。

35、 F顶板事故通俗地区分为局部范围的小冒顶和区域性切冒事故 第五章第五章 第第69页页 5.5 5.5 常见顶板事故的控制常见顶板事故的控制 大 块 游 离 岩 块 旋 转 推 垮 底板运动 局部冒落或切顶 应力集中 复 杂 地 质 采 矿 条 件 压 垮 急 倾 斜 煤 层 底 板 失 稳 软 底 深 埋 采 场 底 板 变 形 工 作 面 对 采 煤 柱 集 中 应 力 大面积切顶 直接顶运动老顶运动 小范围局部冒顶 直接顶破碎 压垮型 金 属 网 下 推 垮 复 合 顶 板 突 变 运 动 冲 击 推 垮 型 砸 垮 型 压 垮 型 浅 埋 长 壁 采 动 压 垮 煤 壁 线 附 近 两

36、端 头 放 顶 线 附 近 地 质 破 坏 带 坚 硬 顶 板 大 面 积 冒 顶 推垮型 倾 角 较 大 直 接 顶 推 垮 回采工作面顶板事故 高位覆岩运动 浅 部 煤 柱 支 撑 顶 板 压 垮 图5.35 回采工作面常见顶板事故类型 回采工作面区域性切冒事故 第五章第五章 第第70页页 (1)直接顶运动引发的垮面事故 坚硬顶板的区域性切冒 倾角较大工作面直接顶漏垮 图5.36 工作面漏垮冒顶示意图 第五章第五章 第第71页页 复合顶板的突变运动 分类 图5.37 金属网下推垮型冒顶 推进方向 图5.38 开切眼附近反向推采的顶板离层 第五章第五章 第第72页页 - - I I c,c

37、d,da,a b,b cd c,d ab a,b ad bc a db c 图5.39 下位软岩层离层断裂 第五章第五章 第第73页页 5.5 5.5 常见顶板事故的控制常见顶板事故的控制 图5-50 游离顶板旋转推垮工作面 未回柱时 回柱后推垮 Q P 图5.40 游离顶板旋转推垮工作面 第五章第五章 第第74页页 (2)基本顶引发的垮面事故 冲击推垮型（即砸垮型） 图5.41 基本顶运动引起的冲击推垮型（砸垮型）事故 第五章第五章 第第75页页 压垮型 类型 图5.42 基本顶运动引起的压垮型事故 第五章第五章 第第76页页 5.5 5.5 常见顶板事故的控制常见顶板事故的控制 (3)高位覆岩运动引起的工作面压垮事故 浅埋长壁采场的压垮型事故（见图5.43） 第五章第五章 第第77页页 浅部开采留煤柱支撑顶板的采空区压垮事故（见图5.44） 复杂采矿地质条件的压垮型事故（见4.45） 5.5 5.5 常见顶板事故的控制常见顶板事故的控制 分 类 图5.43 浅埋采场的压垮型事故 5.5 5.5 常见顶板事故的控制常见顶板事故的控制 第五章第五章 第第78页页 煤 柱区 段 垮 落 区 域 区 内 临 时 煤 柱 隔 离 煤 柱 未 采 煤 体 图5.44 浅部开采留煤柱支撑顶板采空区压垮型事故 第五章第五章 第第79页页 5.