,2012-10-16,矿山压力与岩层控制,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,矿山压力与岩层控制,*,1,2024/11/20,矿山压力与岩层控制,矿山压力与岩层控制,之,第五章,山西大同大学,煤炭工程学院采矿系,采场顶板支护方法,12023/10/9矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制,1,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？,复 习1.什么是复合顶板？,2,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。,具有“软、弱、薄”三大特点的顶板复合顶板：软岩,3,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,”。,压垮型,推垮型,漏垮型,支,护,稳,采煤工作面控顶原则压垮型推垮型漏垮型支护稳,4,1.,采煤工艺主要分类？,2.,综采工作面主要设备？,3.,液压支架的分类？,4.,影响液压支架选择的主要因素？,5.,综采工作面回采工艺？及时支护和滞后支护的区别？,6.,综采工作面上、下端头位置注意事项？,7.,综采工作面安全生产注意事项动画？,1.采煤工艺主要分类？,5,1,采煤机；,2,刮板输送机；,3,液压支架；,4,下端头支架；,5,上端头支架；,6,转载机；,7,可伸缩胶带输送机；,8,配电箱；,9,移动变电站；,10,设备列车；,11,泵站；,12,喷雾站；,13,绞车；,14,集中控制台。,综采面设备布置示例,1采煤机；2刮板输送机；3液压支架；4下端头支,6,正宗：第五章-采场顶板支护课件,7,正宗：第五章-采场顶板支护课件,8,一、二级护帮板,伸缩梁,顶梁,立柱,底座,前连杆,后连杆,掩护梁,平衡千斤顶,图,1,掩护式液压支架的组成及结构形式,支的起,护好,-,防帮,护好,-,防矸,护好,-,防顶,稳的住,-,防钻底,一、二级护帮板伸缩梁 顶梁 立柱 底座前连杆后连杆 掩护梁,9,8.,液压支架的分类,（,1,）支撑式液压支架,一,.,按支架与围岩的相互作用关系：,8.液压支架的分类（1）支撑式液压支架一.按支架与围岩的相互,10,优 点,：通风断面大，行人方便，结构简单，重量轻；,适用范围,：,适应,直接顶较完整,的条件，周期来压明显或直接顶比较坚硬。,由于支架结构不能抗水平推力，不适用于,破碎顶板,条件。,图,5-14,较破碎的顶板,优 点：通风断面大，行人方便，结构简单，重量轻；图5-,11,（,2,）掩护式液压支架,单铰式,按掩护梁与底座间联结方式分为：,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压强烈的条件。,双铰式（四连式）,（2）掩护式液压支架单铰式按掩护梁与底座间联结方式分为：适用,12,（,3,）支撑掩护式液压支架,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。,目前,我国综采面液压支架架型,90,以上为支撑掩护式。,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：,及时支护,:,割煤 移架 推输送机,滞后支护,:,割煤 推输送机 移架,（3）支撑掩护式液压支架兼有支撑式与掩护式支架的优点，是支撑,13,二,.,按支架的移动方式：,1.,整体自移式液压支架：一般均为整体结构，移架和推溜公用一个推移千斤顶，能以刮板机为支点实现拉架，以支架为支点实现推溜。,2.,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。,三、按支架在工作面的位置：,1.,基本支架：布置在工作面内，支护工作面顶板。,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,部分顶板的支护。两端各为,2,5,架。,二.按支架的移动方式：1.整体自移式液压支架：一般均为整体结,14,3.,端头支架：用于支护端头处巷道顶板的支架。,4.,超前支护支架：用于运输巷和回风巷支护的支架。,四,.,按支架的特种功能：,1.,放顶煤支架：用于放顶煤采煤工艺的专用液压支架。,2.,铺网支架：具有沿顶（底）板铺设垫网功能的液压支架。,3.,充填支架：提供充填作业空间，用于充填法采煤工作面,的液压支架。,3.端头支架：用于支护端头处巷道顶板的支架。,15,五,.,按支架的控制方式：,1.,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,初撑力，工人劳动强度高。,2.,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,3,5,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,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。,五.按支架的控制方式：,16,超前支护支架,超前支护支架,17,9.,液压支架规格的选定方法：,选定架型,：采场围岩,-,顶板、底板、煤壁,-,支撑掩护式,选定支架高度：,(1),确定最大采高,M,max,，最小采高,M,min,；,-,钻孔柱状图,或,掘巷,(2),确定支架最大采高时，,前柱,的顶板下沉量,S,1,M,max,L,(3),确定支架最小采高时，,后柱,顶板的下沉量,S,2,M,min,L,(4),确定支架的最大、最小高度：,H,max,=M,max,S,1,H,min,=M,min,S,2,a,a,支架卸载高度,一般取,50mm,9.液压支架规格的选定方法：,18,工作阻力确定,:,(1),采高的倍数估算,P,H,=(48)M,式中：,M,煤层采高；,岩层容重,(2),现场测定,P,H,=P,t,+2,t,式中：,P,t,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。,工作阻力确定:(1)采高的倍数估算,19,(3),经验公式，不同老顶条件下，公式,5-38 5-41,：,(3)经验公式，不同老顶条件下，公式 5-38 5-41,20,(4),砌体梁理论，公式,5-42,：,(4)砌体梁理论，公式 5-42：,21,液压支架移架方式：,一,.,单架依次顺序移架,单架依次顺序式 一架一架移。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,截深,；,二,.,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,三,.,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,3,架,液压支架移架方式：,22,10.,综采工作面片帮和冒顶处理方法？,11.,综采工作面采煤机割煤注意事项？,12.,大倾角综采工作面如何调斜？,13.,综采工作面两巷的超前支护距离？,14.,综采工作面试生产注意事项？,15.,矿用充填液压支架的回采工艺？,10.综采工作面片帮和冒顶处理方法？,23,1.,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大压力,6.,支护密度,：单位面积内的支柱数量,基本概念,1.初撑力：支架支设时，最初形成的对顶板的主动作用力基本概念,24,图,5,7,支柱的几种典型特性曲线,P,0,初撑力,P,0,始动阻力,P,1,初工作阻力,P,2,额定工作阻力,或最大工作阻力,工作阻力,急增阻式,微增阻式,恒阻式,增阻特性,图57 支柱的几种典型特性曲线P0 初撑力工作阻力急,25,二、单体液压支柱的结构与特性,内注式,外注式,按注液方式分为,单体支架的,优点,：轻便、价格便宜，适用性强,缺点,：支设、回柱劳动强度大，稳 定性差；支回柱跟不上采煤,二、单体液压支柱的结构与特性内注式按注液方式分为单体支架的优,26,正宗：第五章-采场顶板支护课件,27,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。,优缺点对比：,28,1.,单体支架规格选定的方法及步骤,:,(1),首先确定煤层的最大采高,M,max,及最小采高,M,min,(2),确定顶板在最大控顶距处的平均最大下沉量,S,L,支架最大可缩量必须大于此值。顶板最大下沉量可用下式估算：,S,L,ML,(,3),求支柱最大高度,H,max,H,max,=M,max,b,b,顶梁厚度；,(,4),求支柱的最小高度,H,min,H,min,M,min,S,L,b,a,a,支柱回柱放顶时必要的卸载高度,一般取,50mm,根据顶板最大下沉量,SL,确定支架的型号,根据H,max,及,Hmin,确定支柱规格。,1.单体支架规格选定的方法及步骤:SLML,29,二、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；,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,30,（,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,10,15),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；,（,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。,（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(,31,（,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。,（,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。,（,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。,（,4,）工作阻力与顶板下沉量形成的“,P-,l,”,为近似双曲线,（,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,（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,32,压力自计仪,压力自计仪,33,淮北刘东矿,淮北刘东矿,34,巷道顶板支护,巷道顶板支护,35,薄煤层：炮采、综采、刨煤机,中厚煤层：综采,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,薄煤层：炮采、综采、刨煤机不同煤层厚度采煤方法,36,