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1、第九章第九章 厚煤厚煤层综放开采岩放开采岩层控制控制 综合机械化放合机械化放顶煤开采煤开采 综合机械化放合机械化放顶煤开采，煤开采，简称称综放开采。其放开采。其基本原理是在厚煤基本原理是在厚煤层（一般煤厚（一般煤厚5m）下部布置）下部布置一个一个纵采工作面，高采工作面，高23米，支架尾部有放煤功米，支架尾部有放煤功能，在工作面前后分能，在工作面前后分别布置一台刮板布置一台刮板输送机，采送机，采煤机煤机组切割的煤炭有前切割的煤炭有前输送机运出，工作面上方送机运出，工作面上方的煤炭冒落放出后，由后的煤炭冒落放出后，由后输送机送出。送机送出。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章9.1 顶煤破
2、碎机理与运移煤破碎机理与运移规律律 放放顶煤开采的煤开采的实质是是实现工作面煤炭和工作面煤炭和顶部部煤炭的同煤炭的同时采出，采出，顶部煤炭的开采是依靠部煤炭的开采是依靠矿山山压力作用，使其自行破碎和冒落，且自行流力作用，使其自行破碎和冒落，且自行流动和放和放出。出。 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 顶煤的煤的变形与破碎是一个十分复形与破碎是一个十分复杂的的过程，程，在支架和在支架和顶板板组成的系成的系统中，支架通中，支架通过顶煤煤对顶板板实施控制，同施控制，同时顶板的板的压力通力通过顶煤煤传递到支到支架上，架上，顶煤在煤在传递力的力的过程中也要程中也要发生移生移动、变形、破碎、冒
3、落和放出，因此形、破碎、冒落和放出，因此顶煤起到了一种媒煤起到了一种媒介作用。介作用。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章9.1.1 顶煤的力学特征和煤的力学特征和应力力场特征特征 （1）顶煤的力学特征煤的力学特征 在在顶煤破碎煤破碎过程中，原有裂隙程中，原有裂隙扩展与展与贯通将会起到重要作用。因此，煤体中的裂通将会起到重要作用。因此，煤体中的裂隙隙发育程度和分布密度育程度和分布密度对顶煤的破碎煤的破碎块度度有很大的影响。同有很大的影响。同时，煤体所反映出来的，煤体所反映出来的强度与度与应力状力状态有很大关系，不同有很大关系，不同应力状力状态的煤体表的煤体表现出不同的出不同的强度特征，
4、度特征，见图9-1（不同（不同围压下煤体的下煤体的应力力应变全全过程曲程曲线）。从）。从图中可以看出，随着中可以看出，随着围压升高，升高，煤体的煤体的强度增加。度增加。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章（2）采）采动应力力场与与约束条件束条件 工作面前方的支承工作面前方的支承压力（切向力（切向应力力t）分）分为减减压区（区（A）、增）、增压区（区（B）、）、稳压区（区（C）。）。若按岩体性若按岩体性质分，可将其分分，可将其分为弹性区（性区（E）和塑性区（和塑性区（D）（也称极限平衡区）。同）（也称极限平衡区）。同时径向径向应力（垂直工作面方向的力（垂直工作面方向的应力力r）自）自煤壁
5、向煤壁向远方逐方逐渐升高。升高。 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 在在稳压区，使区，使顶煤煤处于三向等于三向等压应力状力状态，此，此时煤体煤体不易破坏。随着距煤壁距离减小，不易破坏。随着距煤壁距离减小，顶煤所受的煤所受的应力差（力差（t-r）增大，即）增大，即顶煤中的剪煤中的剪应力增大，当力增大，当顶煤煤处于支承于支承压力力峰峰值区区时，顶煤所受的主煤所受的主应力差达到最大力差达到最大值，由此，由此时的两的两个主个主应力所力所绘制的莫制的莫尔园与莫园与莫尔库仑强度曲度曲线相切，相切，顶煤形成剪切破坏，煤形成剪切破坏，见图9-3。 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 进入
6、塑性区后，入塑性区后，顶煤破裂，煤体的煤破裂，煤体的强度曲度曲线为破坏破坏顶煤的煤的强度曲度曲线，即，即为煤体的残余煤体的残余强度曲度曲线，而由此，而由此时的的t和和r所所绘制的莫制的莫尔圆与残余与残余强度曲度曲线始始终处于相切状于相切状态，即，即顶煤煤处于极限平衡于极限平衡状状态。r的的变化化规律律实际上也反映了沿工作面推上也反映了沿工作面推进方向方向对顶煤的煤的约束条件，即随着工作面的推束条件，即随着工作面的推进，顶煤煤的的约束条件逐束条件逐渐减弱，甚至消失，减弱，甚至消失，这就就为顶煤的煤的冒落提高了条件。冒落提高了条件。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 由岩石力学理由岩石力
7、学理论，岩石，岩石处于多向于多向压应力状力状态下，其破坏的机理主要下，其破坏的机理主要为剪切破坏，即破坏面上剪切破坏，即破坏面上的剪的剪应力大于力大于该面的抗剪面的抗剪强度所致，且破坏面与度所致，且破坏面与最大主最大主应力的力的夹角角为锐角（角（=45-/2，为岩岩石的内摩擦角）。石的内摩擦角）。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 当岩石当岩石处于于单向向压缩状状态时，如无，如无侧向向约束或束或侧向向约束很小束很小时，岩石会，岩石会发生生侧向拉伸向拉伸变形，当拉伸形，当拉伸变形大于岩形大于岩石的极限石的极限应变时，岩石将，岩石将发生拉伸破坏：生拉伸破坏：顶煤在支承煤在支承压力力峰峰值
8、区主要以剪切破坏区主要以剪切破坏为主，是由于主，是由于顶煤体中的采煤体中的采动应力力场形成的剪形成的剪应力大于力大于顶煤抗剪煤抗剪强度所致。在支承度所致。在支承压力峰力峰值以后随着靠近工作面，沿工作面方向的以后随着靠近工作面，沿工作面方向的约束减弱，束减弱，顶煤的煤的破坏逐破坏逐渐以拉伸破坏以拉伸破坏为主，工作面主，工作面继续推推进，顶煤失去煤失去侧向向约束，在束，在顶板板压力和力和顶煤自重作用下，煤自重作用下，顶煤将煤将产生冒落，生冒落，堆堆积在支架上方或掩在支架上方或掩护梁上。梁上。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章（3）顶煤的煤的变形与位移形与位移 顶煤累煤累计位移量往往反映位
9、移量往往反映顶煤的破碎程度和煤的破碎程度和块度。位度。位移量大移量大说明明顶煤破碎充分，破碎的煤破碎充分，破碎的块度小，具有很好的流度小，具有很好的流动性，易于放出。反之，性，易于放出。反之，顶煤破碎不充分。煤破碎不充分。 图9-4是典型的是典型的顶煤位移煤位移观测曲曲线，其中横坐，其中横坐标0点点为工作面煤壁位置，工作面煤壁位置，h为测点距煤点距煤层底板的距离。底板的距离。观测的平的平均煤厚均煤厚为9.1m，割煤高，割煤高2.2m，煤，煤层硬度系数硬度系数f=0.3，属于，属于极极软煤煤层。 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 观测结果表明，在工作面前方果表明，在工作面前方15m处
10、顶煤开始煤开始发生移生移动，且随着，且随着距工作面越近，累距工作面越近，累计位移量迅速增加，上位位移量迅速增加，上位顶煤的累煤的累计位移量明位移量明显大大于下位于下位顶煤。一般情况下可采用煤。一般情况下可采用负指数函数指数函数拟合合顶煤的累煤的累积位移量位移量s与距工作面距离与距工作面距离L的关系，即的关系，即 S=ae-hL 式中式中 a、h为回回归系数。系数。 根据根据顶煤移煤移动观测以及以及综合数合数值模模拟计算算结果，可以推果，可以推测顶煤的煤的位移位移场图，见图9-5。 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 通通过比比较不同厚度、不同硬度煤不同厚度、不同硬度煤层的的实测结果，
11、可得果，可得到不同到不同顶煤的移煤的移动特征：特征： 煤体的硬度不同，煤体的硬度不同，顶煤开始移煤开始移动的位置不同。的位置不同。 不同高度不同高度顶煤始煤始动点的位置不同，无点的位置不同，无论是是软煤、中硬煤煤、中硬煤或是硬煤，或是硬煤，顶煤位置越高，其始煤位置越高，其始动点超前工作面距离越点超前工作面距离越远，累累计的位移量越大。的位移量越大。 在在顶煤移煤移动初期，以水平移初期，以水平移动为主，随着工作面推主，随着工作面推进，垂直位移逐垂直位移逐渐增大，在工作面支架上方垂直位移量超增大，在工作面支架上方垂直位移量超过水水平位移量，具体位置根据煤平位移量，具体位置根据煤层的硬度系数不同而的
12、硬度系数不同而变化，化，软煤在煤壁前方附近，而硬煤在煤壁后方煤在煤壁前方附近，而硬煤在煤壁后方0.51m处。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 9.1.2 顶煤的破坏煤的破坏过程描述及分区程描述及分区 软煤的内部煤的内部结构不致密，且含有大量微裂隙；构不致密，且含有大量微裂隙； 中硬煤的内部中硬煤的内部结构致密，微裂隙构致密，微裂隙较少，但裂隙的延展少，但裂隙的延展性性较好。因此可好。因此可认为软煤煤层的的变形、破碎是由众多微裂隙形、破碎是由众多微裂隙和不致密（和不致密（强度低）的煤度低）的煤块共同完成的，所以，共同完成的，所以，软煤煤层累累计的位移量大，破碎的的位移量大，破碎的块度
13、小且均匀。度小且均匀。 对硬煤硬煤层而言，由于煤体致密，而言，由于煤体致密，强度大，在采度大，在采动应力力场作用下，作用下，应力水平力水平难以达到破坏致密煤以达到破坏致密煤块的程度，因此，的程度，因此，硬煤的硬煤的变形、移形、移动、破碎主要由煤体内部的裂隙完成，致、破碎主要由煤体内部的裂隙完成，致使破碎的硬煤使破碎的硬煤块体体带有明有明显裂隙分割的迹象。裂隙分割的迹象。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 硬煤硬煤层顶煤破坏状况煤破坏状况 开采中硬煤开采中硬煤层是是顶煤的破坏状况如煤的破坏状况如图9-6所示。由所示。由图可知，可知，顶煤的裂隙煤的裂隙始于煤壁前方支承始于煤壁前方支承压力
14、峰力峰值区内，在区内，在支承支承压力作用下，力作用下，顶煤煤发生剪切和拉生剪切和拉伸破坏，出伸破坏，出现裂隙或裂隙或扩展煤体内的原展煤体内的原有裂隙。随着工作面推有裂隙。随着工作面推进、顶板的回板的回转下沉，下沉，顶煤裂隙煤裂隙进一步一步发展，展，这些些被裂隙和被裂隙和层理等弱面切割成理等弱面切割成块体的体的顶煤由于受到煤由于受到约束和束和积压作用，整体作用，整体处于塑性状于塑性状态，可，可视为“似似连续体体”。随着工作面随着工作面继续推推进，当，当顶煤煤进入到入到支架上方后，将逐支架上方后，将逐渐冒落，并堆冒落，并堆积在在支架掩支架掩护梁上形成散体。梁上形成散体。 矿山压力及其控制第九章矿山
15、压力及其控制第九章 顶煤分区煤分区 为了了对顶煤的破坏煤的破坏过程有一清晰程有一清晰认识，可将，可将顶煤自原始状煤自原始状态至冒落至冒落这一一连续渐进过程程进行划分，称行划分，称为顶煤分区，即根煤分区，即根据据顶煤裂隙煤裂隙发育和破坏程度，沿工作面推育和破坏程度，沿工作面推进方向，一般可方向，一般可划分划分为四个区，四个区，见图9-7所示。所示。 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 原始状原始状态区区 压缩变形区形区 拉剪破裂区拉剪破裂区 散体冒放区散体冒放区 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章9.1.3 影响影响顶煤冒放性的因素煤冒放性的因素 一是一是顶煤冒落的形煤冒落的
16、形态，二是放出特性，放出特性与二是放出特性，放出特性与顶煤冒落的煤冒落的块度分布密度分布密度有关。度有关。 影响影响顶煤冒放性的因素很多，如煤煤冒放性的因素很多，如煤层自身自身强大、各种弱面（裂隙、大、各种弱面（裂隙、层理等理等)的的发育与分布情况、育与分布情况、夹矸情况、开采深度、矸情况、开采深度、顶煤厚度、煤厚度、顶板岩型、工板岩型、工作面作面长度、支架的架性与开采工度、支架的架性与开采工艺等。等。 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章（1）煤体）煤体强度度（2）煤体裂隙分布的影响）煤体裂隙分布的影响（3）顶煤厚度煤厚度（4）夹矸影响矸影响 见图910所所示。示。矿山压力及其控制第
17、九章矿山压力及其控制第九章9.1.4 改善改善坚硬硬顶煤冒放性的人工煤冒放性的人工辅助措施助措施 对于裂隙不于裂隙不发育的育的坚硬厚煤硬厚煤层（f3.5），），实施施综放开采放开采时，通常需采用，通常需采用顶煤爆破或注水方法煤爆破或注水方法改善改善顶煤的冒落形煤的冒落形态和冒落和冒落块度。度。 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 9.2 放放顶煤开采煤开采矿山山压力力显现的基本的基本规律律 9.2.1 综放采放采场支架与支架与围岩力学系岩力学系统模型模型 综放开采与放开采与单一煤一煤层开采在开采在围岩性岩性质方面的方面的差异就是支架上方存在着一差异就是支架上方存在着一层破碎的、破碎的
18、、强度低的度低的顶煤，煤，该顶煤的存在，不煤的存在，不仅增大了直接增大了直接顶（包括（包括顶煤）的厚度，而且改煤）的厚度，而且改变了直接了直接顶的整体力学特的整体力学特征。征。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 老老顶活活动对采采场及支架的影响程度取决于直接及支架的影响程度取决于直接顶和和顶煤的性煤的性质、顶煤破坏的煤破坏的发展程度以及支架的展程度以及支架的刚度。根据支度。根据支架与架与围岩体系各岩体系各组分的力学性分的力学性质和作用影响程度，建立如和作用影响程度，建立如图9-12所示的所示的综放采放采场支架与支架与围岩力学系岩力学系统模型。构成模型。构成综放菜放菜场支架支架围岩整体
19、力学模型的基本岩整体力学模型的基本单元与一般元与一般长壁开壁开采工作面是相同的，即采工作面是相同的，即老老顶。 直接直接顶。支架。支架。底板。底板。 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 在在综放采放采场围岩整体力学模型分析中岩整体力学模型分析中,老老顶单元和直接元和直接顶单元是关元是关键,老老顶单元作元作为覆岩中的第一关覆岩中的第一关键层,要形成要形成稳定的砌体定的砌体梁梁结构构,它的它的刚性性转动量是有一定范量是有一定范围的的,作作为直接直接顶,即称即称为给定定变形。形。 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 (1)直接直接顶(包含包含顶煤煤)的整体力学特征的整体力学特征
20、综放采放采场条件下条件下,把把顶煤和其上的直接煤和其上的直接顶岩岩层统一一视为直接直接顶.在在经历工作面前方超前支承工作面前方超前支承压力作用后力作用后,该直接直接顶一般一般进入塑性状入塑性状态,因此因此,处在采在采场支架上方的直接支架上方的直接顶其力其力学状学状态是是处于于全程曲全程曲线的峰后区的峰后区. 另一方面作另一方面作为传力力介介质,传递老老顶回回转变形形产生的回生的回转变形形压力。力。 (2)综放采放采场支架的工作状支架的工作状态 支架受力的大小及支架受力的大小及载荷分布取决于直接荷分布取决于直接顶的整体力学的整体力学特性以及与支架的相互作用特性以及与支架的相互作用.矿山压力及其控
21、制第九章矿山压力及其控制第九章 9.2.2 工作面工作面矿压显现的基本的基本规律律 放放顶煤工作面也具有煤工作面也具有单一煤一煤层采面的一般采面的一般矿压显现规律律,如初次来如初次来压,周期来周期来压等等.但由于一次采但由于一次采高增大高增大,煤炭开采煤炭开采对直接直接顶岩岩层和老和老顶的的扰动范范围增大增大,加之直接加之直接顶力学特征的力学特征的变化化,势必引起采面必引起采面矿压显现的新特点的新特点.矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 (1)支承支承压力分布力分布 我国关于我国关于综放面的支承放面的支承压力分布力分布规律律进行了行了许多多观测和研究和研究.所得到的基本所得到的基本规
22、律是与律是与单一煤一煤层开采相比开采相比,在在顶板以及煤板以及煤层条件力学性条件力学性质相同情况相同情况下下,综放开采的支承放开采的支承压力分布范力分布范围大大,峰峰值点前移点前移.支承支承压力集中系数没有力集中系数没有显著著变化化. 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章.煤煤层愈愈软,支承支承压力分布范力分布范围愈大愈大,峰峰值点距点距煤壁愈煤壁愈远. 软煤煤层,峰峰值点点为1525m,分布范分布范围4050m；对于硬煤于硬煤层，峰，峰值点点为58m，分布范，分布范围2030m。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章煤煤层愈厚，支承愈厚，支承压力分布范力分布范围愈大，峰愈大，峰
23、值点距煤壁愈点距煤壁愈远。放。放顶煤工作面支承煤工作面支承压力峰力峰值点前移的原因是由于点前移的原因是由于顶煤煤强度度较低引起低引起的。的。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章如果如果顶煤中存在一煤中存在一层较厚的厚的强度度较大大夹矸矸层，夹矸矸层除了影响到除了影响到顶煤冒放形煤冒放形态外，外，还会影响到支承会影响到支承压力分布，使其力分布，使其显现出出较硬煤硬煤层的支承的支承压力分布特征。力分布特征。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 由于由于顶煤煤强度度较低，因此在直接低，因此在直接顶与老与老顶载荷作用下，荷作用下，靠近工作面的靠近工作面的顶煤首先煤首先发生破坏，生破坏，
24、进入塑性区，破坏的入塑性区，破坏的顶煤煤刚度迅速降低，度迅速降低，顶煤煤变成成弹塑性介塑性介质，当，当载荷荷继续增大，增大，大于大于顶煤残余煤残余强度度时，顶煤不再具有抗煤不再具有抗载能力，致使能力，致使顶板板载荷向荷向远处逐逐渐逐逐渐转移，煤体内形成塑性区的范移，煤体内形成塑性区的范围大，大，载荷向前方荷向前方转移的距离移的距离较远。煤。煤层强度越低，度越低，转移的距离移的距离越大，所以支承越大，所以支承压力峰力峰值处越越远离工作面，离工作面，见图9-13。 矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章（2）实测资料表明，工作面支承料表明，工作面支承载荷不大，荷不大，说明离明离工作面不工作面
25、不远的高的高处就形成平衡就形成平衡结构。支架受构。支架受载并并不因采高增大而增加，不因采高增大而增加，仅与煤的与煤的强度有关，煤的度有关，煤的强度大，度大，则顶煤的完整性愈好，支架煤的完整性愈好，支架载荷荷较大。大。放放顶煤工作面仍有周期来煤工作面仍有周期来压现象，但不明象，但不明显，初，初次来次来压强度也不大。度也不大。这是由于破断岩板离工作面是由于破断岩板离工作面较高的原因。高的原因。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 （3）放）放顶煤工作面的煤壁及端面煤工作面的煤壁及端面顶板的板的维护显得得特特别重要。因重要。因为顶板容易破裂，尤其当煤壁片帮、板容易破裂，尤其当煤壁片帮、煤煤顶
26、节理和裂隙比理和裂隙比较发育、遇有局部断育、遇有局部断层、褶区、褶区结构，老构，老顶来来压时，加上放，加上放顶煤工作面推煤工作面推进速度速度较慢，容易慢，容易产生端部冒生端部冒顶。因此，改善端部支架。因此，改善端部支架结构，加大支架的构，加大支架的实际端面初撑支端面初撑支护强度就十分度就十分重要。重要。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 （4）放）放顶煤工作面，端煤工作面，端头压力和工作面两端平巷力和工作面两端平巷压力并不力并不大，大，虽然由于一次采高增加引起支承然由于一次采高增加引起支承压力增加，但由于一力增加，但由于一次采全厚，故回采巷道的次采全厚，故回采巷道的矿压显现较分分层多
27、次开采多次开采缓和，和，在在兖州、州、郑州及石炭井等局的州及石炭井等局的测定均是定均是这样。矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 （5）支架前柱的工作阻力大于后柱阻力。放）支架前柱的工作阻力大于后柱阻力。放顶煤煤工作面工作面综放支架前柱的工作阻力普遍大于后柱，放支架前柱的工作阻力普遍大于后柱，一般一般为1015，最高可达，最高可达37。 (6) 下分下分层综放放时的的矿压显现规律律.有些情况有些情况为了排放瓦斯了排放瓦斯的需要的需要,或是由于煤或是由于煤层厚度厚度过大大,不利于提高煤炭采出率等不利于提高煤炭采出率等,采取了先用采取了先用综采方法采方法预采采顶分分层,然后剩余的下部煤然后
28、剩余的下部煤层采取采取综放开采技放开采技术.下分下分层综放开采放开采时的的矿压显现仍然具有一般仍然具有一般开采的开采的矿压规律律,但但矿山山压力力显现程度有所减弱程度有所减弱.矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 9.2.3 支架的合理工作阻力支架的合理工作阻力 直接直接顶跨落高度与采高有关跨落高度与采高有关.放放顶煤支架因一煤支架因一次采高在次采高在6m以上以上,甚至更高甚至更高,支架必支架必须支撑住由此支撑住由此产生的静生的静压和和动压.支架工作阻力的增加支架工作阻力的增加,可有效地可有效地控制控制顶板板.但如果阻力但如果阻力过大大,往往阻力利用率不高往往阻力利用率不高还增加支架重
29、量、造价增加支架重量、造价,经济效益会降低效益会降低.因此必因此必须合合理理选择支架的工作阻力支架的工作阻力.矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 (1)估算法估算法 估算支架阻力的力学模型估算支架阻力的力学模型(图9-14)可按下列原可按下列原则考考虑: 采采场上方上方顶板在靠煤壁一板在靠煤壁一侧为顶板破裂板破裂线,即即顶煤及煤及顶板断裂板断裂线一般超前一般超前发生在煤壁内生在煤壁内,当断裂当断裂线移至煤壁附近移至煤壁附近时为支架受支架受载最大的最大的时刻刻,应作作为计算基算基础. 采空区一采空区一侧顶煤、岩煤、岩层按跨落角上伸按跨落角上伸,其其侧面有面有跨落后的矸石支承跨落后的矸石
30、支承,且且对顶煤、岩煤、岩层的下沉具有相的下沉具有相应的摩擦阻力的摩擦阻力.矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 老老顶载荷荷Q3,或称或称为裂隙体梁裂隙体梁结构失构失稳形形成的成的载荷荷,对顶煤及直接煤及直接顶的破坏跨落起重要作用的破坏跨落起重要作用,但由于放但由于放顶煤开采跨落煤开采跨落带较高高,此平衡此平衡结构有可能构有可能在下位裂隙在下位裂隙带中中,即使岩即使岩块间有剪切滑移的情况下有剪切滑移的情况下仍能保持横撑力而形成裂隙体梁式平衡仍能保持横撑力而形成裂隙体梁式平衡结构构,而此而此结构以上的构以上的载荷荷对支架的影响可忽略不支架的影响可忽略不计.矿山压力及其控制第九章矿山压力
31、及其控制第九章 可按可按 建立下列方程建立下列方程 式中式中 P支架合理支承力支架合理支承力, KN/架架 Q1顶煤重煤重, Q1=M2Lm Q2直接直接顶重重, Q2=hL2 K砌体梁失砌体梁失稳时附加力的附加力的动载压系数系数,取取1.8; R顶板在煤壁断裂板在煤壁断裂线处的摩擦阻力的摩擦阻力; N碎矸和部分碎矸和部分规则跨落跨落带的摩擦力的摩擦力; F块矸和矸和顶煤、岩石煤、岩石间的摩擦力的摩擦力, F=Ntan. 考考虑到支架阻力到支架阻力处于极限情况于极限情况,R=0.矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 碎矸支撑力可表示碎矸支撑力可表示为 支架外支架外载形成的力矩一般靠液形
32、成的力矩一般靠液压支架阻力的分布支架阻力的分布来平衡来平衡. 设tan=0.8,=200,m=2.5,L=5m,当采放高当采放高为6、8、10及及12m时,支架阻力分支架阻力分别为3504kN/架架,4229kN/架架,4566kN/架架,4560kN/架架,相相应的支的支护强度度为467609kPa.矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章 (2)实测统计法法 据据实测结果果统计所得所得,随着采放煤厚增加随着采放煤厚增加,顶板来板来压时支架的循支架的循环末支末支护强度随之升高度随之升高,但增加幅度很但增加幅度很小小.如以煤如以煤层厚度与岩石体厚度与岩石体积力的乘力的乘积表示支架支表示支架支护强度度,可写成可写成: q=knM 式中式中 q支架支支架支护强度度, kPa; k安全系数安全系数,取取k=1.21.5; n折算系数折算系数; M煤煤层全厚全厚,m; 岩石体岩石体积力力,取取25kN/m3;矿山压力及其控制第九章矿山压力及其控制第九章
