顶板控制第四讲.ppt

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第四章 顶板状态参数与采场支护参数 第一节 顶板状态参数 第二节 采场支护参数 第三节 支护参数与顶板状态参数的关系 第一节 顶板状态参数 顶板状态参数有:顶底板移近量、端面冒高、及顶板台阶下沉量。网下开采时,有端面及工作面内网兜高度等。 顶板处于良好状态:不增加附加措施仍能保证工作面正常生产。 不同顶底板与煤层,保证顶板处于良好状态的顶板状态参数是不一样的。 1. 顶底板移近量(仅对单体面) 共有两种估算方法:  (1)按煤层采高及控顶距估算;  (2)按裂隙带老顶的下沉量估算。 (1)按煤层采高及控顶距估算 注意问题: η=0.025~0.05,是根据50个工作面的实测数据而得,主要是摩擦柱工作面。 当P0大于50~70KN/根,控顶距4米处可以控制s100mm. 综采或单体液压支柱工作面η=0.025。 η的影响因素 根据顶板下沉与支护阻力的双曲线关系,初撑力越高,阻力越大,下沉越小。因此,液压柱面, η应取小值(0.025)。 合理η的确定: 合理的工作面设计,真实的实测数据。 (2)按裂隙带老顶的下沉量估算 2. 端面冒高 影响端面冒落的因素 与直接顶岩性、支护强度、支护方式等有关。 注意问题 单体面的端面冒高应在200mm以内。 综采面的端面冒高应在300mm以内。 影响端面冒落的其他因素 端面顶板冒落与端面距、工作面推进速度及支架顶梁倾斜度之间具有密切的关系。当端面距(f)在0.8m以下时,端面顶板的维护状况及生产状况都较好。当工作面推进速度超过3m/d时效果较好,不能低于2m/d。支架项梁的抬头角与低头角所构成的影响如图1所示,由图可知无论抬头与低头都不宣超过6°-9°。 3. 顶板台阶下沉 影响因素: 台阶下沉与工作面支护强度等有关。 出现台阶下沉,说明支护强度不够。 工作面内无台阶或台阶下沉不超过100mm,则顶板管理是好的。 第二节 采场支护参数(支护强度) 初撑力与工作阻力有关。初撑力大,工作阻力也大。而工作阻力是由顶板下沉压出来的。 初撑力越大,就越能够及时控制顶板,达到主动控顶的目的。 要采用支柱初撑力来防漏、防推、防压。 按经济观点,初撑力越接近额定值越好。 确定支柱密度步骤: 顶板岩重、选取的许用初撑力或平均工作阻力、计算支柱密度。 支柱密度有:基本柱密度、放顶线密集支柱的线密度。 密度确定后,计算柱距。柱距应大于0.5~0.6m,小于1m。在碎顶和网下,柱距不宜超过0.7m。 单位顶板下沉量所对应的支柱工作阻力的增量。(支柱单位活柱下缩量对应的支柱工作阻力的增量;) 支护系统的刚度越大,阻力上升的越快,对顶板的控制越及时。 支护系统的刚度取决于顶梁于背顶材料的刚度、支柱本身的刚度、底板岩层的刚度。 背顶材料,可压缩50%,在阻力达到50kN时就以完成。因此初撑力不宜小于50kN。 底板刚度:砂页岩、砂岩等中硬、坚硬岩层,其“刚度”较大,而煤、泥岩、页岩等软弱岩层,“刚度”小,此时需穿鞋,保证钻底量小于100mm。 初撑力就是支护参数。因支架密度一定,支护系统刚度也不能调整。 软底时,应选择底座大的液压支架,保证支架的钻底量不超过一定值。 提高支护强度,就只能提高支架的初撑力。 液压支架的额定初撑力与额定工作阻力的比值比单体支柱的大。 顶板状态参数(顶底板移近量、端面冒高、及顶板台阶下沉量、面内网兜高度等)均与支护强度有关。 支护参数越大,顶板状态参数越小。反之支护参数越小,顶板状态参数越大。控制顶板处于良好状态,就要把支护强度提高到一定水平。 顶板状态参数不理想,就应调整某一个或几个支护参数。 * * 式中:M-为煤层采高;LD′-为最大控顶距;η-为下沉系数。 下沉系数:每米采高每米推进度的顶板下沉量 生产证明,控顶范围内,顶底板移近量每米采高不超过100mm时,顶板状态时好的,也容易控制。 图1 支架顶梁仰、俯角与顶板冒落度关系曲线 网兜高度大是网下推垮的原因之一。 试验表明,初撑力达70kN,循环内大于150mm的网兜数量小于2个。。 上述即为网兜控制值。 4.网兜高度 采场支护强度:支架对单位面积顶板提供的工作阻力(kPa(kN)/m2。这是平衡顶板压力的参数。 支护强度与顶板压力关系 顶板压力是变化的,顶板压力的大小是通过支护强度的大小来表示的。 单体支柱工作面与综采面不同。 支护参数:支柱初撑力、支柱密度、支护系统刚度。 支护系统刚度(单位顶板下沉量的工作阻力增量,kN/mm) 支护强度与支护参数的关系:初撑力越大,支柱密度越大,支护系统刚度越大,采场支护强度就越大。 1.单体支柱工作面的支护参数。 (1)支柱初撑力 (2)支柱密度 (3

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