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1、2018/9/26,1,矿山压力与顶板管理 补充内容,2018/9/26,2,学习目的与要求：通过本章学习，要求学生了解矿压名词概念、矿压显现规律、顶板分类（分级）等内容，掌握支架选型计算方法。 本章重点： 顶板来压规律、顶板分类（分级）、支架选型 本章难点： 支承压力分布、支架选型计算 学习知识点：工作面围岩，矿压名词，直接顶、老顶来压规律，采空区上覆岩层移动、变形和破坏分带，顶板分类、分级，单体支架、液压支架选型计算。,2018/9/26,3,第一节 工作面矿压显现规律一、工作面围岩 老顶、直接顶、伪顶、煤层、伪底、直接底、老底（动画演示） 二、矿压名词 原岩应力岩体采动前，由于自重应力和
2、构造应力等作用形成原岩应力，原岩应力处于平衡状态。 应力重新分布岩体开掘巷道或进行回采后，破坏了原岩应力平衡状态，引起应力发生转移而进行应力重新分布。,2018/9/26,4,矿山压力由于采掘活动而在巷道和工作面周围煤岩体内或支撑物上形成的力，叫矿山压力（简称矿压、地压、岩压） 矿山压力显现在矿山压力的作用下所产生的一系列力学现象，叫矿山压力显现（矿压显现）。如顶板下沉、底板鼓起、煤壁片帮、支架变形、岩层移动、煤的压出等。 支承压力岩体开掘巷道或进行回采后，应力重新分布，在采煤工作面和巷道两侧煤岩体上形成的集中压力，称为支承压力。,2018/9/26,5,矿山压力控制为安全、合理采出煤炭而采用
3、的人为调节、改变和利用矿山压力的工作，叫矿山压力控制（矿压控制）。 顶板管理采煤工作面主要是控制顶板的变形和破坏，在实践中采煤工作面矿压控制俗称顶板管理，顶板管理主要内容是支护采场、处理采空区。,2018/9/26,6,三、直接顶初次垮落规律 1、垮落过程（动画演示） 2、垮落步距l0=820m 3、矿压显现特点： 直接顶与老顶离层、支架载荷增加较小、产生向煤壁方向的水平推力。,2018/9/26,7,四、老顶初次来压规律 1、来压过程（动画演示） 2、来压步距L0=2040 3、矿压显现特点： 顶板急剧下沉、破碎，支架载荷剧烈增加，应力峰值点K值达到最大(35倍)，煤壁片帮多、深，老顶有折断
4、声，空顶面积大时垮落时伴有暴风、地震等。,2018/9/26,8,五、老顶周期来压规律 1、来压过程（动画演示） 2、来压步距L=(1/41/2) L0 3、矿压显现特点：与老顶初次来压类似，但强度较低。,2018/9/26,9,六、支承压力分布特点与范围 原岩应力区、前应力升高区(前支承压力区)、应力降低区(减压区、免压带)、后应力升高区(后支承压力区)、稳压区(常压区、原岩应力区) 应力峰值点(KH,前方K=35,后方K=11.3) 应力降低区包括：煤壁压酥带、采场及部分采空区免压带。,2018/9/26,10,2018/9/26,11,七、采空区上覆岩层移动、变形和破坏分带 垮落带、裂隙
5、带、弯曲下沉带（图12-5及动画演示）,2018/9/26,12,一、直接顶分类 强度指标D=cC1C2 式中c直接顶岩石单向抗压强度，Mpa C1节理裂隙系数 C2直接顶分层厚度系数,2018/9/26,13,二、老顶分级 老顶分级指标 Km=h/m 式中h直接顶厚度，m m煤层采高，m,2018/9/26,14,第三节 单体支架一、单体支柱1、木支柱 2、摩擦式金属支柱 急增阻式 HZJA 微增阻式 HZWA 3、单体液压支柱（恒阻式）内注式 NDZ外注式 DZ,2018/9/26,15,二、顶梁1、工字钢梁2、铰接顶梁3、型钢梁 三、支架支护方式 1、带帽点柱 2、工字钢棚支护：一梁二柱
6、,2018/9/26,16,3、悬臂式支架： 一梁一柱，铰接顶梁 正悬臂架设、倒悬臂架设 （1）齐梁直线柱布置 （2）错梁直线柱布置 正悬臂、倒悬臂交替架设 （3）错梁交叉柱布置 正悬臂架设，梁、柱交错,2018/9/26,17,4、型钢梁对棚支护一梁二柱或一梁三柱，对棚支护，交替迈步前移，交错布置 5、特种支架抬棚、丛柱、排柱、斜撑、木垛、切顶墩柱,2018/9/26,18,四、单体支架选型计算 1、支架规格 支柱 支柱最大高度HD = MD - b 支柱最小高度HX = MX SLb-a 式中 MD工作面最大采高，mm MX工作面最小采高,mm b顶梁高度，mm a支柱卸载高度，mm SL
7、顶板下沉量, SL= M L 下沉系数，一般0.0250.05，可取0.04 M工作面平均采高，m L控顶距，m 顶梁 常用顶梁长度0.8、1、1.2m,2018/9/26,19,2、支护强度 估算法 按上覆岩层压力 Pt=K M 按最大顶板下沉量 Pt=1000 Ld M / SL 式中Pt支护强度，Kpa(KN/m2) K载荷系数，对于来压不明显的工作面，K=5；对于来压明显的工作面，K=68；对于来压强烈的工作面，K=1020；对于来压强烈的工作面，K1020 顶板岩层平均容重，24.5KN/m3 Ld最大控顶距，m SL最大顶板下沉量,mm,2018/9/26,20,3、支护参数排距B
8、 截深或进度的整数倍，与顶梁长度一致，一般0.8、1、1.2m控顶距 最小 LX = A +(n-1)B + D最大 Ld = LX + C式中A机道宽度，普、炮采为11.2m,高档普采1.31.4mB工作面支柱排距，采煤机截深的整数倍或炮采一次进度，0.8、1.0、1.2mn工作面支柱最少排数，一般3或2D最后支柱中心距至梁尾端距离，0.20.3mC放顶步距、循环进度，12个排距B,2018/9/26,21,支柱密度 Pt G= （根/m2） 2P2 式中2支柱工作阻力实际利用系数，急增阻式金属支柱0.4，微增阻式金属支柱0.6，单体液压支柱0.85 P2支柱额定工作阻力，一般294KN/根
9、,2018/9/26,22,柱距 n B2= （m）(无密集放顶) GLX n B2=（m） GLX-N (密集放顶,N每米工作面密集支柱根数),2018/9/26,23,第四节 液压支架 液压支架是由一组液压支柱、顶梁、底座组成的一个整体结构体，以液压为动力，实现支护、放顶、推溜等采煤工序。 基本架型：支撑式支架掩护式支架支撑掩护式支架 特殊架型：放顶煤支架急斜煤层支架端头支架锚固支架等,2018/9/26,24,习题： 1.已知某一煤层厚度为1.9m 2.1m，倾角10度，煤质中硬，容重1.3t/ m3。直接顶为页岩，厚度8m,稳定；老顶为中砂岩。煤层上覆岩层平均容重24.5KN/ m3。
10、试计算确定采煤工作面所需支护强度。 2.由上题，选择单体液压支柱、铰接顶梁型号。,2018/9/26,25,3.确定普采面支架合理排距、柱距、以及采煤机截深. 4.分析确定普采面支架合理布置方式（画平面简图），确定最小、最大控顶距（画断面示意图、标注） 5.设工作面长140m，每日割煤4刀，试确定双滚筒采煤机型号、滚筒直径，计算工作面日生产能力。,2018/9/26,26,6.若工作面瓦斯涌出量较大，昼夜产煤1t所需风量1.2 m3/min，试用通风能力验算工作面长度是否合理？ 7.根据上述条件与结果，配套选择工作面主要机电设备（列出简表、给出设备型号、主要参数、数量）,2018/9/26,27,8.简述工作面作业方式、循环方式、循环进度、劳动组织形式、顶板管理方法、割煤方式、进刀方式，编制循环作业图。,
