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1、.,工作面支护及采空区处理,炮采工作面支护 普采工作面支护 综采工作面支护,.,一、普采或炮采工作面支架布置方式的确定,1. 单体液压支柱和金属铰接顶梁 一般均采用单体液压支柱与铰接顶梁组成的悬臂支架。按悬臂顶梁与支柱的关系，可分为正悬臂与倒悬臂两种，如图所示。 炮采和普采工作面支架布置方式主要有齐梁直线柱和错梁直线柱两种，如图。,（a）正悬臂 （b）倒悬臂,.,.,齐梁直线柱的布置特点 梁端沿煤壁方向对齐，支柱排成直线。落煤时，工作面一次进度（爆深或截深）应与铰接顶梁长度相等。每次落煤后沿工作面全部挂梁、支柱，一般全部为正悬臂支架。这种支架形式简单，规格质量容易掌握，放顶线整齐；工序较简单，
2、便于组织和管理。,.,错梁直线柱布置的特点 工作面一次进度（爆深或截深）为顶梁长度的一半；正倒悬臂支架相间布置；每次落煤后间隔挂梁，顶梁交错向前移动；工作面全长完成第一次落煤时，支临时支柱，工作面全长完成第二次落煤煤时，临时支柱改为永久支柱，工作面全长完成二次落煤工作面增加一排控顶距，该布置方式机道上方顶板悬露窄，支护及时；工作面全长完成一次落煤挂梁、支柱数量少，工作量均衡；支柱成直线，行人、运料方便；在切顶线处支柱不易被埋住，因此为现场多用。但是，对切顶不利，倒悬臂梁易损坏。,.,最小控顶距时应有排支柱，以保证有足够的工作空间最大控顶距时一般不宜超过5排支柱。通常推进一或两排柱放一次顶，即三
3、四排或三五排控顶。在有周期来压的工作面中，当工作空间达到最大控顶距时，为了加强对放顶处顶板的支撑作用，回柱之前常在放顶处另外架设一些加强支架，称为工作面的特种支架。特种支架的形式很多，有丛柱、密集支柱、木垛、斜撑支架以及切顶墩柱等。,（a） 丛柱 （b） 密集支柱 （c） 木垛 （d） 斜撑支架,.,2. 单体液压支柱和型长钢梁组成的迈步抬棚 如图所示，这种支架布置的控顶形式一般为三四排控顶。梁的长度为机道宽度和两个排距之和，每架棚子由两根梁组成，两根梁相距0.2m，前后相错一次进度长，梁端距煤壁0.2m0.3m，两架棚子相距0.6m0.8m。随工作面每次落煤，每架棚子中滞后的顶梁前移，这样两
4、根顶梁交错前移。,.,型长钢梁,.,3. 悬移液压支架 悬移液压支架是炮采和普采最新出现支护方式，其顶梁和单体液压支柱联接在一起，顶梁由贯穿工作面全长的方形梁承托。随工作面落煤，液压支柱回缩柱根提起，顶梁和液压支柱一起向前移动工作面一次进度的距离后，液压支柱伸长柱根落向底板支撑顶梁。悬移液压支架按照顶梁的宽窄有分体顶梁、整体顶梁和复合顶梁三种类型；按照刮板输送机的位置和数量又有前部单输送机、中部单输送机和前部中部双输送机三种类型（如图）。前部单输送机适用于单一薄及中厚煤层的开采，中部输送机和前部中部双输送机适用于厚煤层放顶煤开采。,.,（a）分体顶梁；（b）整体顶梁；（c）复合顶梁,.,分体顶
5、梁液压支架,.,整体顶梁液压支架,.,复合顶梁液压支架,.,普采工作面端头支护设计,工作面上下端头是工作面和平巷的交会处，此处控顶面积大，设备人员集中，又是人员、设备和材料出入工作面的交通口。因此，搞好工作面端头支护极为重要。 端头支护应满足以下要求：要有足够支护强度，保证工作面端部出口的安全；支架跨度要大，不影响输送机机头、机尾的正常运转，并要为维护和操纵设备人员留出足够活动空间；要能够保证机头、机尾的快速移置，缩短端头作业时间，提高开机率。,., 单体支柱加铰接顶梁支护 如图所示，为了在跨度大处固定顶梁铰接点，可采用 双钩双楔梁，或将普通铰接顶梁反用，使楔钩朝上。,., 用45对长梁加单体
6、支柱组成的迈步走向抬棚支护,., 用基本支架加走向迈步抬棚支护 如图所示，除机头、机尾处支护外，在工作面端部原平巷内可用 顺向托梁加单体支柱或“十”字铰接顶梁加单体支柱支护。,.,四、超前支护设计,工作面运输和回风顺槽靠近工作面的20m左右，有时可达到30m的范围内，由于工作面前方移动支承压力和顺槽两侧固定支承压力的共同作用，而使该范围内顺槽压力很高，如果仍然采用正常巷道支护方式，很难达到支护目的，有时甚至发生事故而影响工作面正常生产，为此应加强该范围内顺槽支护。 在生产实践中，工作面顺槽断面形状和支护方法各异。所以，应在矿山压力观测的基础上，充分考虑煤层及其顶底板岩层的性质，结合顺槽断面形状
7、和支护方式，确定超前支护距离和支护方式。,.,（a）工字钢梯形棚巷道 （b）锚（或锚网）梯形巷道 （c）锚（或锚网）矩形巷道 （d）锚（或锚网）拱形巷道 （e）拱形U钢巷道 1工字钢棚梁； 2工字钢棚腿； 3钢长梁； 4单体支柱； 5钢棚梁； 6U钢棚子； 7锚杆,.,工作面支护应掌握的基本要点,1. 加强机道支护 机道是工作面支护的薄弱点，这里往往由于片帮和不能及时支护发生局部冒顶。加强机道支护主要方法有：向煤壁开梁窝架超前梁，落煤后立即打临时支柱；提高支柱支撑力和支护刚度。近年来形钢顶梁加强破碎顶板和分层网下顶板的机道支护是十分有效的，所谓形钢顶梁就是用形钢对焊成的2.6 m长钢梁，形钢顶
8、梁在工作面是成对布置，随采煤机割煤，形钢顶梁交替前移，及时支护顶板。,.,2. 加强放顶线支护的稳定性 无论是有排柱还是无排柱，由于直接顶垮落或基本顶来压，往往因水平推力而推倒末排支柱。为此，必须使末排支柱不仅支撑力强，而且支护状态稳定。一般采用斜撑把排柱连锁起来，形成一个防护整体，必要时加打木垛，硬顶板时打双排柱或打对柱、丛柱等增加切顶力。 3. 加强工作面端头维护 其支护形式一般采用四对八梁走向大抬棚。十字梁是工作面端头的一种有效支护，选用时根据顶板条件、输送机传动装置以及人行道的要求可灵活调整。,.,4. 加强工作面“三度”管理 支护强度是指工作面单位顶板面积上的支护阻力。支护强度应以工
9、作面最困难状态下满足支架围岩岩体体系的平衡，不发生重大顶板事故为准则。支护密度是指控顶范围内单位面积顶板所支设的支柱数量。设计支柱密度时必须掌握工作面所用支柱的实际阻力情况，加强金属支柱抽样试验和失效检查。支护刚度是指支护物产生单位压缩量所需要的力。提高支护刚度的主要措施是： （1）清除浮煤浮矸，保证支柱支在实顶实底上； （2）顶底板松软时支柱穿鞋戴帽。柱帽规格不应过大，更不允许带双 帽、穿双鞋； （3）严格支柱操作，坚持使用液压升柱器升柱，保持支柱有足够的初 撑力。,.,采空区处理,随着采煤工作面不断向前推进，顶板悬露面积越来越大，为了工 作面的安全和正常生产，就需要及时对采空区进行处理。由
10、于顶板特 征、煤层厚度和保护地表的特殊要求等条件不同，采空区有多种处理 方法，但最常用的是全部垮落法。 方法：当工作面从开切眼推进一定距离后，主动撤除采煤工作空间以外的支架，使直接顶自然垮落。以后随着工作面推进，每隔一定距离就按预定计划回柱放顶。 特点：简单可靠、费用少；凡是条件合适时均应尽可能采用这种方法。 适用：直接顶易于垮落或具有中等稳定性的顶板。 主要工序：配合工作面推进定期进行回柱放顶工作，,链接知识,.,（a） 最小控顶距时支架形式；（b） 第一次推进后支架形式； （c） 放顶前（最大控顶距）支架形式；（d） 放顶后恢复到最小控顶状态,.,当工作面推进一次或二次之后，工作空间达到允
11、许的最大宽度，即最大控顶距，应及时回柱放顶，使工作空间只保留回采工作所需要的最小宽度，即最小控顶距。如果不放顶，工作面继续向前推进，就会使顶板悬露过宽而顶板压力过大，占用支柱和顶梁过多。最小控顶距一般为3排支柱，最大控顶距为排或排支柱。最大控顶距与最小控顶距之差即为放顶步距。 工作面使用单体液压支柱时，通常用人工回柱，有时支柱钻底或被垮落碎矸埋住，则需辅以拔柱器。回柱应按由下而上、由采空区向煤壁方向的顺序进行，并应遵守安全规程的各项规定，以保证回柱放顶工作的安全。,.,“三、四”排放顶,“三、五”排放顶,.,二、综采面液压支架支护,移架方式,.,移架方式对移架速度的影响 移架速度取决于泵站流量
12、及阀组和管路的乳化液通过能力、支架所处状态及操作方便程度、人员操作技术水平等因素。而当这些因素相同时，决定移架速度的关键因素则是移架方式。支架的移架速度vz（m/min）可用下式表示： 式中 vz移架速度，m/min； B一架支架的宽度，m； t 移设一架支架或一组支架的总时间，tz = te+Ntd，min； t2移设一架支架的操作调整时间，min； t1移设一架支架的供液时间，min； N采用分组间隔交错式和成组整体依次顺序式移架方式时，表示同时 移动的架数；分段依次顺序移架时，表示所分段数。,.,顶板管理受移架方式的影响 选择移架方式不仅要考虑移架速度，还要考虑对顶板 管理的影响。一般说
13、来，单架依次顺序移架虽然速度慢， 但卸压截面积小，顶板下沉量比后两种小得多，适于稳定 性差的顶板。即使顶板稳定性好，采用后两种移架方式时， 同时前移的支架数N也不宜大于3，以防顶板情况恶化。由 于顶板状况多变，还要依照具体情况考虑移架方式：,.,液压支架支护方式,及时支护方式 （a）割煤； （b）移架； （c）推移输送机,滞后支护方式 （a）割煤； （b）推移输送机；（c）移架,.,综采面端头支护,综采工作面端头是指工作面与两巷的交接处。端头处的悬顶面积大，机械设备多、设备和人员又要经常通过i特别是工作面端头处的顶板事故约占工作事故的1/41/3,所以必须采取措施加强支护，作好安全生产工作。
14、确定端头支护方式时，主要考虑端头悬顶面积的大小、顶板压力的大小及其稳定性、回采巷道原用支护方式、工作面和两巷道的联系特点、工作面生产工艺特点、端头设备布置形式等因素。,相关知识,.,（一）综采面端头支护方式 1. 单体支柱加长梁组成的迈步抬棚 与普采面的该方式端头支护相同。该方式适应性强，有利于排头液压支架的稳定，但支设麻烦、费工费时。 2. 自移式端头支架 目前使用的端头液压支架类型主要有垛式锚固支架、迈步式端头支架和支撑掩护式端头支架。端头支架移动速度快，但对平巷条件适应性差。其主要适用于工作面倾角小，两巷断面大，顶板较为完整的条件。,.,.,.,.,（2）迈步式端头支架 该支架由两个框架
15、并列支撑。使用时先降副架，主架支撑顶板，操作千斤顶以主架为支点，推动副架前移，到新工作位置后，升柱并支撑顶板。,.,（3）支撑掩护式端头支架 该支架布置在工作面下端头，用于支护下顺槽与工作面连接处的顶板，以隔离采空区。防止矸石进入工作区，并能自动前移和推移转载机及刮板输送机机头，每组两架并列布置。,.,使用工作面端头液压支架时，每个端头可安设一组两架，下端头液压支架与巷道转载机的相互位置关系有中置式和偏置式两种情况，如图所示为中置式。根据实际情况在出口处可配用大抬棚作为辅助支护。,1端头支架 2工作面支架 3工作面输送机 4长钢梁抬棚 5转载机,.,4. 锚杆一钢带支护 用于顶板完整性好，回采巷采用锚杆支护，特别是沿空留巷前进式综采工作面。如图所示，为了方便端头巷旁充填施工，工作面液压支架要向内移动一定距离，端头处的空顶便可采取锚杆支护与巷道锚杆交错布置。锚杆连上钢带构成锚杆一钢带支护体系。,1锚杆钢带 2工作面输送机 3液压支架 4巷旁充填体 5巷道锚杆 6转载机,
