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1、向肥矿集团各位工程技术人员学习，致敬！回采工作面支护设计决策支持系统 山东科技大学山东科技大学 石永石永奎奎石永奎博士(后)教 授青岛经济技术开发区前湾港路579号(266510)137 8987 9186, 0532-86057044电子信箱： 个人网站：http:/www.MKAQ.com （煤矿安全支持网站）QQ: 337650686 MSN: 山东科技大学资源与环境工程学院采场矿压与顶板管理巷道矿压控制(锚网索设计)顶板控制设计专家系统顶板动态与支护质量监测采掘作业规程自动生成系统巷道支护设计决策支持系统采掘工程设计及自动绘图系统本系统根据具体工作面的生产地质条件，按照“以岩层运动为
2、中心的矿压理论”体系的相关模型，（1）计算出工作面直接顶的厚度，初次垮落步距，老顶厚度，初次来压步距，周期来压步距等运动参数； （2）确定工作面可行的支护型式和支护参数。系统功能系统理论基础1.采场动态结构力学模型采场动态结构力学模型2.采场顶板控制设计理论体系采场顶板控制设计理论体系 位态方程理论模型位态方程理论模型系统决策模型位态方程基础 支架围岩的双曲线关系图A：直接顶作用力 ：控顶末排最大顶板下沉量 ：要控制的顶板下沉量 K：位态常数，由岩梁参数和控顶距决定 位态方程基础在具体采场，可计算出，k：分别为老顶厚度、密度和运动步距 LK：控顶距；KT：岩重分配系数 KT：岩梁断裂位置、结构
3、形式、物理性质、支架性能等有关系的系数由于支架、煤壁、矸石与老顶岩层之间是一种静不定关系，因此确定KT只能用相应的半定量分析配合量化控制准则和现场经验相结合的方法。位态方程基础支护强度的定量计算 直接顶初次垮落期间 LK：控顶距支的准则：把直接顶安全地切落在采空区。如基本支护达不到要求，则 考虑其它措施。 力学保证条件：支架至少能承担起直接顶初次垮落步距一半的重力。支护强度:直接顶密度。支护强度的定量计算 老顶初次来压期间 支的准则：防止直接顶向采空区推垮；让老顶缓慢沉降到要求的位态（防止冲击）；保证支柱不被压死；对可能发生剪切的采场，应采取特殊的处理方法，并进行采场来压 力学保证条件：增加支
4、柱初撑力和工作阻力，使直接顶和老顶紧贴（加大泵压，穿鞋或用大吨位升柱器等措施）；支架能在不被压死的情况下，承担起老顶的部分作用力和全部直接顶的作用力。支护强度KT :岩重分配系数，受直接顶厚度与采高之比N的控制。 支护强度的定量计算 :分别为老顶厚度、密度和初次来压步距 大量研究表明，采空区充填得越实，支架承受的老顶作用力越小。根据现场控制的经验，一般条件采场的KT可按下表选取。NN11N2.52.55KT22N38（N-2.5）+510000N1，表明直接顶很薄，坚硬老顶来压猛烈，支架必须承担初次来压步距内1/4的岩重。如基本支护达不到要求，则采取特种支护或其它措施。1N2.5时，表明采空区
5、充填一般，顶板下沉量和来压强度随N的增加而线性减小，需承担的老顶作用力也越来越小。2.55时，表明垮落直接顶与老顶接实，支架可完全不考虑老顶的作用力 支护强度的定量计算 直接顶作用力A的计算 当悬顶距LS2m时 当悬顶距LS2m时 支护强度的定量计算 支护强度的定量计算 老顶正常推进阶段 支的准则：在类拱结构采场，防止类拱的煤壁处切落（AB、CD线）；梁式结构采场防止老顶来压时出现大的台阶下沉和冲击；多岩梁结构采场防止上位岩梁对下位岩梁的冲击； 防止支柱压死。 类拱在煤壁处的切落位置支护强度的定量计算 老顶正常推进阶段 力学保证条件：类拱结构采场保证支架能支柱直接顶和悬跨度一半的重量；支架在给定变形状态工作时，必须能支柱直接顶并能承担部分老顶的作用力，以减缓老顶的来压速度；支架在限定变形状态下工作时，必须能支柱与要求控制的顶板下沉量hi对应的老顶悬跨度Li的部分及直接顶的全部作用力。 支护强度的定量计算 老顶正常推进阶段支护强度类拱结构下： 给定变形下： 限定变形下 ： 多岩梁结构下 ： 支护密度的计算 n:支护密度，根/m2P:支护强度，kN/ m2R:支柱实际支撑能力，kN/柱系统界面系统界面
