采场顶板支护方法Word文档下载推荐.docx

1、 5，这时基本顶的失稳对工作面支架有较为严重的影响，称为有周期来压的顶板。N 2，甚至没有直接顶。这时，基本顶的悬露与垮落都将对工作面支架有严重的影响。称为周期来压严重的顶扳。基本顶特别坚硬，又无直接顶。这时顶板常在采空区内悬露上万平方米而不垮落。当其垮落时，则形成暴风，顶板往往沿工作面切落，造成事故。这类顶板称为极坚硬顶板。由于大面积坚硬顶板难以处理，长时期来，仍然只能使用煤柱支撑法来管理这类顶板，即每采一定距离后，采空区内留一段煤柱，以防止顶板冒落。显然，这种方法将造成很大的煤损，且不利于使用综合机械化采煤。但通过多年研究和实践，采用爆破放落部分顶板，或用注入高压水使顶板软化等办法处理顶板

2、，已可基本控制大面积顶板垮落对工作面造成的严重威胁。这些将在第十章加以进一步叙述。能塑性弯曲的顶板。赋存在煤层之上的顶板，随着工作面的推进能缓慢下沉，而后逐渐与煤层底板相接触。这种情况的形成，显然与顶板岩层的性质，采高及岩层厚度有关。一般只可能在薄煤层或厚度不大的中厚煤层的石灰岩顶板中才出现。三、顶板分类方案及其指标表5-1直接顶分类指标及参考要素类别1类不稳定顶板2类中等稳定顶板3类稳定顶板4类非常稳定顶板1a1b2a2b基本指标r44r88r1212r1818r2828r50岩性和结构特征泥岩、泥页岩、节理裂隙发育或松软泥岩、碳质泥岩、节理裂隙较发育致密泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、节理裂隙不发

3、育砂岩、石灰岩、节理裂隙很少致密砂岩、石灰岩、节理裂隙极少主要力学参数参考区间综合弱化常量CZ=0.1630.064CZ=0.2730.09CZ=0.300.12CZC=0.430.157CZC=0.480.11单向抗压强度RC=27.9410.75RC=3625.75RC=46.320RC=65.333.7RC=89.432.6分层厚度h0=0.260.125h0=0.2850.13h0=0.510.355h0=0.6750.34h0=0.72等效抗弯能力RC h07.52RC h0=2.911.4RC h0=7.829.1RC h0=33104RC h0=45.5139.4注：参考指标中，

4、CZ、RC、h0均为该类顶板各煤层相应参数的平均值加减均方差。表5-2基本顶分级指标基本顶分级基本顶来压显现不明显明显强烈非常强烈ab分级指标895895975975107510751145四、底板特征底板岩层在矿山压力控制中涉及两类问题：其一是煤层开采后引起的底板破坏，其范围将与开采范围及采空区周围的支承压力分布有关，由于底板的破坏可能导致地下水分布的变化，如我国华北地区许多煤层的底板为奥陶纪石灰岩，富含水性，煤层开采后底板的变形破坏可能引起突水等事故，因此必须研究开采后的底板破坏规律；另一方面从采场支护系统而言，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护性

5、能的发挥，由于单体支柱的底面积仅100cm2，在底板比较松软的情况下，支柱很容易插入底板，从而影响对顶板的控制。图5-2 工作面实测支柱载荷与支柱穿底量关系此处应指出，底鞋不宜采用木材，因为木材的横向抗压强度甚小，只有3MPa左右，与软底板情况相近，因此抗插入能力差，效果不明显。根据我国煤矿开采工作面底板对支柱的影响将底板进行了分类，如表5-3所示。可根据此表选择支柱应具有的底面积。表5-3 我国缓倾斜煤层工作面底板分类方案底板类别辅助指标参考指标一般岩性名称代号容许比压qc / MPa容许刚度Kc / MPamm-1容许穿透度c/ mm-1容许单轴抗压强度Rc / MPa极软 32 2.76

6、 2.16 41.79厚层砂质页岩、粉砂岩、砂岩第二节 采场支架类型与支架力学特性一、概述回采工作面支架主要是由梁与柱组合而成的。根据支柱和顶梁的配合关系，可将回采工作面支架分为两大类，即单体支架和液压支架。由金属支柱和金属铰接顶梁组合而成的工作面支架称为单体支架，根据金属支柱的特性，又可将其分为摩擦式金属支架和单体液压支架，前者使用的支柱为摩擦式金属支柱，后者则为液压支柱。液压支架是由支柱、底座与顶梁联合为一个整体的结构。它以液压为动力，不仅能实现支设与回撤的自动化，而且使移溜等一系列工序也同时实现了机械化，充分减轻了繁重的体力劳动。P0 初撑力。支架支设时，将活柱升起，托住顶梁，利用升柱工

7、具和锁紧装置使支柱对顶板产生一个主动力。这个最初形成的主动力称为支柱的初撑力。对于液压支柱，即是泵压所形成的支柱对顶板的撑力。P0 始动阻力。在顶板压力作用下，活柱开始下缩的瞬间，支柱上所反映出来的力称为始动阻力。这种力是顶板压缩支柱形成的。因此称为支柱的阻力。P1 初工作阻力。指在支架的性能曲线中，活柱下缩时，工作阻力的增长率由急剧增长转为缓慢增长的转折点处的工作阻力。P2 最大工作阻力。支柱所能承受的最大负载能力，又称额定工作阻力。目前所使用支柱的工作特性有以下几种，如图5-12所示。图5-3 支柱的几种典型特性曲线（P-S曲线）（a） 急增阻式； （b） 微增阻式； （c） 恒阻式； P

8、0 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。 急增阻式支柱开始支设时，有一个极小的人为的初撑力P0，当支柱在顶板压力作用下，活柱开始下缩时便形成了始动阻力P0，而后随着活柱下缩，工作阻力呈直线型急剧增加。这种支柱可缩量较小。其特性曲线见图5-3（a）。 微增阻声同急增阻式一样，只具备有较小的初撑力与始动阻力。但它随着活柱的下缩，工作阻力先有一个急剧增长过程。当达到初工作阻力P1后，随着支柱的继续下缩，工作阻力的增长变得极为缓慢，一直到支柱的最大可缩量，也即是支柱的最大工作阻力时为止。此类支柱具有较大的可缩量，其特性曲线见图5-3（b）。 恒阻式当支柱安设后，

9、随着活柱下缩，很快达到额定工作阻力，以后尽管活柱继续下缩，支柱的工作阻力保持不变，特性曲线见图5-3（c）。从支柱工作阻力适应顶板压力的特点进行分析，显然，恒阻性能的支柱较为有利，急增式性能比较差。但恒阻式支柱的结构比较复杂，成本较高。急增阻式的结构简单，成本较低。二、液压支柱的结构及特性液压支柱单独与顶梁配合支护顶板，称为单体液压支架。它也可以与顶梁、底座以及移架千斤顶等组合而成为液压自移支架。液压支柱是典型的恒阻性能支柱。按其注油方式可分为内注油式与外注油式两种。内注式液压支柱使用的工作介质是机油，它是通过摇动手把，操纵支柱内的手摇泵，把油从低压腔压入高压腔。支撑过程中通过安全阀来保证支柱

10、对顶板具有一个恒定的工作阻力。回收时，打开卸载阀使高压腔内的油回到低压腔，活柱在自重作用下自动回缩。图54为内注式液压支柱的简单结构图。升柱时，操纵液压泵，无压油自活柱腔内通过吸油孔进入泵体。再经活塞加压，自单向球阀压至柱体内。这样使活柱上升。当支柱超过额定工作阻力时，工作液由通道进入安全阀，使安全阀打开，保持工作阻力恒定。支柱卸载时，则操纵手把，打开卸载阀，工作液从柱体腔内经过中心通道，经卸载阀流入活柱上腔。图54 内注液式支柱结构示意图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55为外注液式液压支柱基本结构图。支设时，靠外部泵站经管路系统通过

11、注液枪向支柱供液。工作介质是含有12乳化油的乳化液。回收时打开卸载阀，把工作介质排到支柱外部，活柱靠自重和弹簧力回缩。单向阀、安全阀和卸载阀共同组成一个三用阀，它是一个关键的部件，它的性能优劣直接影响着支柱的工作特性。在工作面每隔1015 m需配备一把注液枪和一卸载手把。外注式和内注式液压支柱在使用上各有其特点：1） 外注式液压支柱需要配备液压泵和管路系统，因而在使用上不如内注式灵活，但柱体内不需手摇泵，因此结构简单，重量轻，成本低；2） 外注式液压支柱，每使用一次需要消耗一定的乳化液；3） 外注式液压支柱支设速度由液压泵的流量决定。一般来说，泵的流量比内注式液压支柱的手摇泵要大的多，所以支设速度比较快。因此，在一些薄煤层或人行比较困难的工作面，来回拉注液枪有困难时，宜使用内注式液压支柱。在缓倾斜和倾斜中厚煤层工作面中，则更宜使用外注式液压支柱。图55 外注式单体液压支柱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卸载时动作方向液压自移支架内使用的液压支柱属于外注式，其工作原理如图56。图56 液压支架支柱工作原理I升柱状态，工作状态，卸载状态1活柱；2柱体；3、9、10管路；4安全阀；5单向阀；6主回油管略；7主进油管路；8操纵阀升柱时操纵阀处于的工作状态。工作液由泵站进入主油管