1、12022-11-11矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制之之 第五章第五章山西大同大学山西大同大学煤炭工程学院采矿系煤炭工程学院采矿系采场顶板支护方法复 习1.什么是复合顶板？2.根据支架冒顶的三个类型，支架必须具有哪三个基本性能？3.综采工作面主要有哪些基本设备？4.液压支架主要有哪些类型？具有“软、弱、薄”三大特点的顶板复合顶板：软岩性特点，下软上硬，差异很大；弱结构特点，软硬岩层之间存在弱面，构成了复合关系，易产生离层的顶板；薄下位软岩的总厚度较薄，冒落后不能充满采空区接上硬 岩层，厚度在0.5-3.0m之间。由于上述特点决定了在初次放顶期间，软硬岩层不能同步下沉，极
2、易离层、极难管理、极易发生“推垮型”冒顶。因此，复合顶板，是采面顶板管理的难点。p 采煤工作面控顶原则 根据采煤工作面冒顶有压、推、漏三个基本类型，回采工作面支架必须具备“支、稳、护”的基本性能，即“支得起，稳得住，护得好”。1.1.采煤工艺主要分类？采煤工艺主要分类？2.2.综采工作面主要设备？综采工作面主要设备？3.3.液压支架的分类？液压支架的分类？4.4.影响液压支架选择的主要因素？影响液压支架选择的主要因素？5.5.综采工作面回采工艺？及时支护和滞后支护的区别？综采工作面回采工艺？及时支护和滞后支护的区别？6.6.综采工作面上、下端头位置注意事项？综采工作面上、下端头位置注意事项？7
3、.7.综采工作面安全生产注意事项动画？综采工作面安全生产注意事项动画？1 1采煤机；采煤机；2 2刮板输送机；刮板输送机；3 3液压支架；液压支架；4 4下端头支架；下端头支架；5 5上端头支架；上端头支架；6 6转载机；转载机；7 7可伸缩胶带输送机；可伸缩胶带输送机；8 8配电箱；配电箱；9 9移动变电站；移动变电站；1010设备列车；设备列车；1111泵站；泵站；1212喷雾站；喷雾站；1313绞车；绞车；1414集中控制台。集中控制台。综采面设备布置示例综采面设备布置示例AA4 631214781110921135A-A一、二级一、二级护帮板护帮板伸缩梁伸缩梁 顶梁顶梁 立柱立柱 底座
4、底座前连杆前连杆后连杆后连杆 掩护梁掩护梁 平衡千平衡千斤顶斤顶 支的起 护好-防帮 护好-防矸 护好-防顶 稳的住-防钻底8.8.液压支架的分类液压支架的分类一一.按支架与围岩的相互作用关系：按支架与围岩的相互作用关系：图图5-14 较破碎的顶板较破碎的顶板单铰式单铰式适用条件适用条件：直接顶破碎，来压不明显。不适用于直接顶坚硬而老顶周期来直接顶破碎，来压不明显。不适用于直接顶坚硬而老顶周期来压强烈的条件。压强烈的条件。双铰式（四连式）双铰式（四连式）（3）支撑掩护式液压支架）支撑掩护式液压支架兼有支撑式与掩护式支架的优点，兼有支撑式与掩护式支架的优点，是支撑与掩护式两种架型的组合。是支撑与
5、掩护式两种架型的组合。目前目前,我国综采面液压支架架型我国综采面液压支架架型9090以上为支撑掩护式。以上为支撑掩护式。综采面割煤、移架、推移输送机三综采面割煤、移架、推移输送机三个主要工序分为两种配合方式：个主要工序分为两种配合方式：及时支护及时支护:割煤割煤 移架移架 推输送机推输送机 滞后支护滞后支护:割煤割煤 推输送机推输送机 移架移架二二.按支架的移动方式：按支架的移动方式：1.1.整体自移式液压支架：一般均为整体结构，移架和推溜公用整体自移式液压支架：一般均为整体结构，移架和推溜公用一个推移千斤顶，能以刮板机为支点实现拉架，以支架为支一个推移千斤顶，能以刮板机为支点实现拉架，以支架
6、为支点实现推溜。点实现推溜。2.2.迈步移动式液压支架：有一定连接关系的主、副架组成，移迈步移动式液压支架：有一定连接关系的主、副架组成，移架与推溜是各自独立实现的。移架时主、副架互为支点，交架与推溜是各自独立实现的。移架时主、副架互为支点，交替迈步自移；推溜时以支架为支点，推移千斤顶只与支架相替迈步自移；推溜时以支架为支点，推移千斤顶只与支架相连，另一端自由。连，另一端自由。三、按支架在工作面的位置：三、按支架在工作面的位置：1.1.基本支架：布置在工作面内，支护工作面顶板。基本支架：布置在工作面内，支护工作面顶板。2.2.排头支架：又叫过渡支架，用于工作面两端刮板输送机传动排头支架：又叫过
7、渡支架，用于工作面两端刮板输送机传动 部分顶板的支护。两端各为部分顶板的支护。两端各为2 25 5架。架。3.3.端头支架：用于支护端头处巷道顶板的支架。端头支架：用于支护端头处巷道顶板的支架。4.4.超前支护支架：用于运输巷和回风巷支护的支架。超前支护支架：用于运输巷和回风巷支护的支架。四四.按支架的特种功能：按支架的特种功能：1.1.放顶煤支架：用于放顶煤采煤工艺的专用液压支架。放顶煤支架：用于放顶煤采煤工艺的专用液压支架。2.2.铺网支架：具有沿顶（底）板铺设垫网功能的液压支架。铺网支架：具有沿顶（底）板铺设垫网功能的液压支架。3.3.充填支架：提供充填作业空间，用于充填法采煤工作面充填
8、支架：提供充填作业空间，用于充填法采煤工作面 的液压支架。的液压支架。五五.按支架的控制方式：按支架的控制方式：1.1.手动控制：有本架控制、单向邻架控制、双向邻架控制手动控制：有本架控制、单向邻架控制、双向邻架控制 等。支架推进速度慢，不能保证支架的额定等。支架推进速度慢，不能保证支架的额定 初撑力，工人劳动强度高。初撑力，工人劳动强度高。2.2.自动控制：分程序控制、先导式程序控制、遥控等。支自动控制：分程序控制、先导式程序控制、遥控等。支 架推进速度提高架推进速度提高3 35 5倍，保证支架的初撑力。倍，保证支架的初撑力。明显改善支架对顶板的支护效果，易于实现明显改善支架对顶板的支护效果
9、，易于实现 带压移架，降低工人劳动强度，改善劳动条带压移架，降低工人劳动强度，改善劳动条 件，实现完全自动化综采工作面。件，实现完全自动化综采工作面。超前支护支架超前支护支架9.9.液压支架规格的选定方法：液压支架规格的选定方法：p选定架型选定架型：采场围岩：采场围岩-顶板、底板、煤壁顶板、底板、煤壁-支撑掩护式支撑掩护式p选定支架高度：选定支架高度：(1)(1)确定最大采高确定最大采高Mmax，最小采高，最小采高Mmin；-钻孔柱状图钻孔柱状图或或掘巷掘巷(2)确定支架最大采高时，确定支架最大采高时，前柱前柱的顶板下沉量的顶板下沉量 S1MmaxL(3)确定支架最小采高时，确定支架最小采高时
10、，后柱后柱顶板的下沉量顶板的下沉量 S2MminL(4)确定支架的最大、最小高度：确定支架的最大、最小高度：Hmax=MmaxS1 Hmin=MminS2a a支架卸载高度支架卸载高度,一般取一般取50mm50mmp工作阻力确定工作阻力确定:(1)采高的倍数估算采高的倍数估算 PH=(48)M式中：M煤层采高；岩层容重(2)现场测定现场测定 PH=Pt+2 t式中：式中：Pt实测支架时间加权工作阻力，可以反应出上覆岩层变形时对支 架引起的压力；t 支架工作阻力时间加权均方差。(3)经验公式，不同老顶条件下，公式 5-38 5-41：sccHsKSBPQ/(4)砌体梁理论，公式 5-42：液压支
11、架移架方式：液压支架移架方式：一一.单架依次顺序移架单架依次顺序移架 单架依次顺序式单架依次顺序式 一架一架移一架一架移。比较简单，适用不稳定顶板，应。比较简单，适用不稳定顶板，应用较多，顶板下沉量小，移动步距等于用较多，顶板下沉量小，移动步距等于截深截深；二二.分组整体依次顺序移架分组整体依次顺序移架 移架快，质量不易保证，要求顶底板条件好移架快，质量不易保证，要求顶底板条件好三三.分组间隔交错移架分组间隔交错移架 移架速度快，质量不易保证，适用顶板较稳定，每次不超移架速度快，质量不易保证，适用顶板较稳定，每次不超3架架 10.10.综采工作面片帮和冒顶处理方法？综采工作面片帮和冒顶处理方法
12、？11.11.综采工作面采煤机割煤注意事项？综采工作面采煤机割煤注意事项？12.12.大倾角综采工作面如何调斜？大倾角综采工作面如何调斜？13.13.综采工作面两巷的超前支护距离？综采工作面两巷的超前支护距离？14.14.综采工作面试生产注意事项？综采工作面试生产注意事项？15.15.矿用充填液压支架的回采工艺？矿用充填液压支架的回采工艺？1.初撑力：支架支设时，最初形成的对顶板的主动作用力2.工作阻力：支柱所能形成的最大负载能力，是支柱受顶板作用 反映出来的力3.支护强度：支架的工作阻力和支架的支护面积之比4.对底比压：支柱对单位面积底板提供的工作阻力5.允许比压：单位面积底板破坏前承受的最
13、大压力6.支护密度：单位面积内的支柱数量基本概念基本概念图57 支柱的几种典型特性曲线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二、单体液压支柱的结构与特性内注式外注式优缺点对比：1)外注式需要配备液压泵和管路系统，不如内注式灵活，但不需要手摇泵，因而结构简单，重量轻，成本低；2)外注式每使用一次需要消耗一定的乳化液；3)外注式支设速度较快。应用范围：内注式应用于薄煤层或人行走比较困难的工作面，外注式在缓斜和倾斜中厚煤层中应用较多。二、端面顶板冒顶的防治原则二、端面顶板冒顶的防治原则（1)鉴于端面距对直接顶稳定性有决定性影响，因而在推移支架时应尽可能缩小端面距，尤其在直
14、接顶本身力学性质较差时更应注意端面距的控制，各类顶板应该控制的端面距可在统计观测时求取；（2)老顶的变形与失稳将直接影响端面顶板稳定性，为此应根据直接顶厚度与采高的比值N、直接顶本身的力学性质(抗拉强度Rt及内聚力C)选择合适的架型，例如，提供必要的水平推力、支护强度及支架初撑力等；（3)应保证支架处于良好的工作状态，尤其应避免顶梁过分抬头(不宜大于1015)及过分低头(不宜大于10)的工作状态；（4)对于特别松软的直接顶，在采用缩小端面距及改变支护参数均难于改变端面冒顶时，应采取固化顶板以提高直接顶自身的抗冒能力；（5)应尽可能保证工作面具有较快的推进速度，尤其当初次来压及周期来压时更应注意
15、；（6)对每一工作面可进行实地观测，而后根据统计规律分析所得的影响端面顶板冒落稳定性指标，对支护质量与顶板动态进行监测，使顶板在形成冒顶事故前消除其隐患。p（1）支架和围岩是相互作用的一对力。在小范围内，围岩形成的顶板压力可看作是一个作用力，支架可视为一个反力，两者应互相适应，使其大小相等，且尽可能作用在一个作用点上。p（2）支架受力大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关。支架性能应尽可能设计为恒阻式。p（3）支架结构设计必须适应围岩条件，在支架架型选择合适时，可以用最小的工作阻力维护好整个顶板。p（4）工作阻力与顶板下沉量形成的“P-l”为近似双曲线p（5）采场支架的工作阻力不能改变上覆岩层的总体活动规律。三、支架与围岩的相互作用关系三、支架与围岩的相互作用关系压力自计仪淮北刘东矿巷道顶板支护p薄煤层：炮采、综采、刨煤机p中厚煤层：综采p厚煤层：大采高、综放、分层开采、大采高综放开采不同煤层厚度采煤方法
