0-2采场“支架—围岩”关系详解.ppt

* 二、老顶初次来压期间(Lz-C0） N≤1时，表明直接顶很薄，坚硬基本顶来压猛烈，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。 1＜N≤2.5时，表明采空区充填一般，顶板下沉量和来压强度随N的增加而线性减小，需承担的基本顶作用力也越来越小。 2.5＜N≤5时，表明采空区基本充填满，几乎可以不考虑基本顶的作用力。 N＞5时，表明垮落直接顶与基本顶接实，支架可完全不考虑基本顶的作用力。 * 直接顶作用力A的计算 当悬顶距Ls ＜ 2m 时， 表明，当悬顶距较小时，悬顶与采空区已垮矸石很难接触以传递直接顶的重力 ，所以，应按力矩平衡来求A。 当悬顶距Ls≥2m时， 表明当悬顶距较大时，自身有一定支承能力，其作用力无须支架全部承担， 悬顶断裂后，在沉降过程中，根据静力平衡， 支架必须承受悬顶的全部重力（不考虑力矩的作用）。 长悬顶触矸后，直接顶给支架的作用力由下式给出。 对比上两式，可得出前者计算出的A大于后者， 前者考虑了长悬顶没触矸时的静力平衡，计算的结果较安全， 一般情况下我们用前者计算A。 * 三、正常推进阶段 支的准则： ①在类拱结构采场，防止类拱在煤壁处切落(沿图2-10中AB、CD线) ②梁式结构采场防止老顶来压时出现大的台阶下沉和冲击； ③多岩梁结构采场防止上位岩梁对下位岩梁的冲击； ④防止支柱压死。 力学保证条件： ①类拱结构采场保证支架能支住直接顶和悬跨度一半的老顶重量； ②在给定变形状态工作时，必须能支住直接顶并能承担部分老顶的作用力、以减少老顶的来压速度； ③在限定变形状态下工作时，必须能支住与要求控制的顶板下沉量Δhi对应的老顶悬跨度Li的部分及直接顶的全部作用力。 * * 三、正常推进阶段 支护强度 ΔhA-顶板最大下沉量; Δhi-要求控制约顶板下沉量; ME,γE, C-第一岩梁的厚度、密度和周期来压步距 ①类拱结构下： ②给定变形下： ③限定变形下： ④多岩梁结构下： * 说明： ①上述支护强度是对应所限定的力学条件的，当应用到具体矿区时，若有可靠的类似条件采场的实测支护强度，则可用该值修正计算的结果。 ②若计算出的pT大于450 KN/m 2，则单体支柱一般难以达到这个值，此时系统取450 KN/m2，剩余的压力由特种支护来承担。 * 四、防止直接顶滑动的支护强度计算 防滑准则： 老顶一般自身能形成平衡结构，采场支护设计时如果以“让压”为原则，支架除承受直接顶的全部作用外，还需使直接顶与老顶有足够大的接触压力，使直接顶与老顶紧贴，防止直接顶顶向采空区方向滑动。 （一）老顶初次来压期间 （二）正常推进阶段 * 老顶初次来压示意图 C0 Lk α0 * 式中 H——采高； K——碎胀系数 式中: A—直接顶作用力； Q—由老顶结构形式决定的摩擦力安全系数(见表2-2) f—老顶与直接顶之间的摩擦系数，一般取0.3； α0—老顶初次来压完成后的顶板下沉角。 (一)老顶初次来压期间 支护强度 * 结构形式 类拱 拱梁 梁 安全系数Q 1.5 2 3 表2-2 安全系数Q选取表 * （二）正常推进阶段 式中: α——老顶周期来压完成后的顶板下沉角。 支护强度： * 五、合理支护强度的确定 根据前面按“支的准则”和“防滑准则”计算的支护强度，取其中的最大值为合理支护强度，这样既可以防止直接顶滑动，又可以防止出现动压冲击和台阶下沉。 关于类似大同、北京矿务局特别坚硬顶板工作面墩柱支护设计方法将在后面章节专门阐述。 利用获得的顶板运动参数和有关公式，可以计算出任一采场合理的支护强度。 * 六、实例 某采场直接顶厚度5.2m，初次垮落步距12.8m，悬顶距1m，采高2m，倾角12°，老顶厚6.4m，拱梁结构，初次来压步距25m，周压步距10 m，采场控顶距4m，试按照支的准则求各推进阶段的合理支护强度（给定变形）。 1）直接顶初次垮落阶段 支护强度 8m Lz=12.8m 18m * 再计算N＝MZ/H＝5.2/2=2.6， 查表2-1，得KT＝38×(2.6-2.5)+5=8.8 2）老顶初次来压期间 支护强度 pe = 241.3ln(C0)-15.5N+52.6hm = 241.3ln(25)-15.5×5.2/2+52.6×2 =841.6 基本顶初次来压当量 * 3）正常推进阶段 由式(2-9)得，p＝248.6kN/m2 * 4）防滑检验 由式(2-12)、式(2-14)得，老顶初次来压期间和正常推进阶段防滑要求的支护强度均小于相应阶段的“支”的支护强度 初次来压期间 * 因此，分别取259.9kN/m2和248.6kN/m2为采场的支护强度。 正常推进阶段 * 计算题 按照上面实例的条件，如果工作面采用单