第7讲(18顶板控制与支护方法).ppt

第七讲回采工作面顶板控制与支护方法P135,掌握顶板控制方法的种类;支架基本力学参数;支架工作特性分析；了解工作面顶板岩组分类。重点难点支架工作特性（原理）分析；作业1、外注与内注液压支柱的特点比较及适用范围；,顶板控制方法,顶板控制方法除了生产、设计中常规考虑的开采顺序、采煤工作面布置外，还有采空区处理，工作面支撑2种方法；采空区处理煤矿常用的采空区处理方法有1）煤柱支撑；2）缓慢下沉（自然冒落）；3）采空区充填；4）全部跨落（强制崩落）。工作面支撑1木柱支撑（小煤矿常用；2回采工作面支架单体柱、液压柱、液压支架；3刚性支撑钢轨和管柱等，目前少用。,回采工作面支架的特点P135,具备一定的可缩性；良好的支撑性能。,支架的支撑性能P135,支架的支撑力与支架的可缩量的关系特征。,较大可缩性,工作阻力P--可缩量△S曲线表示支架性能。,支架组成P136梁与柱组合而成,支柱组成P136活柱和底柱组合而成；支架的可缩性由活柱来体现。梁是刚性的。支柱阻力P136初撑力、始动阻力；初工作阻力、最大工作阻力；支架类型P136急增阻式;微增阻式;恒阻式梁分金属顶梁和木顶梁2类。P149护顶主要应用金属铰接顶梁;木顶梁由于复用次数少，不利机械化采煤，已很少用。,回采工作面顶板岩组分类P137,直接顶分析1、直接顶完整性决定支护类型决定因素岩层本身性质、结构面发育情况2、直接顶稳定性分类破碎顶板，如页岩、再生顶板、煤顶；中等稳定顶板，如砂页岩、粉砂岩；稳固顶板，如砂岩、坚硬砂页岩。3、从节理、裂隙发育研究直接顶稳定性原生裂隙、构造裂隙和压裂裂隙。,４、顶板裂隙分布分类顶板裂隙分布分上述4种基本类型。5、按初次跨落步距进行顶板完整性分类小于8m，不稳固顶板；9～15m，中等稳固顶板；大于16m，稳固顶板。6、顶板支护的注意事项支架与顶板间接触密实；工作面推进方向与结构面倾斜方向一致时，容易护顶。,老顶分析1、老顶对工作面顶板压力的影响，决定于直接顶厚度。老顶离煤层，直接顶，形成结构和呈现缓慢式下沉的可能性，岩层移动曲线。2、生产单位以直接顶厚度作为预计影响工作面矿山压力显现的重要指标之一。3、有学者将岩层厚度大于2m，单轴抗压强度在6080MPa的完整岩层，称为老顶。4、长壁后退采煤时，由于难于控制老顶失稳时所引起的初次来压和周期来压，常以直接顶厚度作为选择采空区处理方法的重要指标。,,,,,根据直接顶厚度，将顶板划分为4级；Ⅰ级顶板，直接顶厚度是采高68倍Km，采用全部跨落法处理采空区；ⅡⅢ级顶板，直接顶厚度小于采高的68倍，采用部分跨落和部分充填法处理采空区。控制爆破局部切槽放顶应该被广泛应用。5、老顶赋存位置和特性对支架性能的影响ⅠKm›5，老顶跨落与错动对工作面支架无大的影响；Ⅱ5›Km›2，老顶失稳对工作面支架有严重影响；Ⅲ2›Km，甚至没有直接顶，老顶悬露与跨落对工作面支架有严重影响;,Ⅳ老顶特别坚硬，又无直接顶，顶板常在采空区内悬露上万平方米而不跨落，不及时切顶，易发生顶板冲击地压；Ⅴ能塑性弯曲的顶板，随着工作面的推进缓慢下沉，一般在薄煤层和中厚煤层的石灰岩顶板中出现。6、影响老顶失稳的因素不仅决定于Km，还与老顶的节理裂隙发育程度、其在岩层中的分布方式、老顶厚度和老顶含水情况等有关。,缓倾斜工作面试用的顶板分类方案为了指导顶板管理，合理选择支架形式、支护方法和采空区处理措施，以及为了确定液压支架的支护强度和单体支柱的支护密度，提高工作面的安全程度，原煤炭部颁布了试用的顶板分类方案。该方案将缓倾斜工作面直接顶分为4类。见P141表5-1；应用表5-1，有4个注意事项。P141底3自然段。,单体支柱P142-150分为木支架、摩擦式金属支架和液压支柱三类,木支架由木柱和木顶梁组成。木材是种各向异性材料。沿纹理加压比垂直纹理加压的可缩性小的多。无垫木时支柱阻力增长极快，但可缩量太小；加垫木后阻力增长又太慢，开始阶段仅体现垫木力学特性。P142木支柱轴向长度远大于直径，应按纵向弯曲考虑其稳定性；,木支柱的直径d与长度l应满足关系d1.11.25l1/2单位都是cm湿度10的木材强度最大；水分每增加1，抗弯强度降低4。当含水达40时，木材抗弯强度比空气中干燥木材降低1/2。木支柱的缺点由于性能不好，损耗量大；影响回采过程实现机械化。优点压断和折断时有声响，便于预测顶板来压。,摩擦式金属支架P144分急增阻式柱锁和微增阻式摩擦支柱；由活柱、底柱、柱锁三部分组成，支柱特性由柱锁部分决定。,急增阻式柱锁柱锁由锁籀、垂直楔、传动楔、水平楔和摩擦板组成。水平楔起锁紧作用；垂直楔和传动楔一方面传递锁紧力，压紧活柱以产生工作阻力；另一方面又将与锁紧力相反的张力传递给锁籀，使水平楔受的压力较小，便于支柱架设与回收。活柱斜度越大，支柱工作阻力随活柱下缩越急剧增加。可缩量仅50-70mm。,微增阻式摩擦支柱我国常用的是HZWA型；当安设支柱时，用升柱器使其初撑力达到20-30kＮ，夹紧距△S0；工作原理１）自动夹紧。当顶板下沉时，活柱开始下缩，自动夹紧机构开始动作，此时支柱产生P050-80kＮ的始动阻力。随着活柱继续下缩，带到滑块下移，此时楔块向下移至0或-1的位置，支柱达到初工作阻力P125030kＮ，可缩量S18-20mm。２）夹紧完成后，支柱工作阻力上升依据活柱的斜度，上升较缓慢。当,可缩量达到S2400mm时，可达到最大工作阻力P2350-20kＮ35040kＮ；3）打松水平楔使柱锁松弛，活柱靠自重下落，自动夹紧机构又恢复到原始状态，支柱卸载。注意事项1）摩擦式金属支柱的工作阻力主要依靠摩擦力。因此，为了保证工作面支柱处于正常工作状态，必须经常检查支柱是否已经失效。2）摩擦板与活柱、楔组间内部过小的摩擦系数，不仅使工作阻力上不去，有时还可能出现退楔现象，这是极其危险的。因此，不允许活柱和楔组间存在大量煤粉、铁锈、炮泥和油垢。,失效的检查办法1）水平楔小头露出量超过30mm；２）自动压紧弹簧锈蚀变细、压弯、断裂或丢失；3）特制垫圈或螺母间开焊，或由于其它原因造成螺母自由转动，从而不能保证夹紧距，导致初工作阻力改变；4）应该将应用过一段时期的支柱，及时运送到地面进行除锈、去煤粉、整修等，并检定及调整支柱的工作特性；5）摩擦系数小时，夹紧距△S应该大些。,液压支柱,单体液压支柱液压支柱单独与顶梁配合；液压自移支架液压支柱与顶梁、底座和移架千斤顶组合而成；液压支柱分类内注油式和外注油式；液压支柱性能典型的恒阻性能；内注油式液压支柱工作原理工作介质为机油，通过摇动手把，操作支柱内的手摇泵。原理类似千斤顶。,外注油式液压支柱工作原理工作介质为含１－２％乳化油的乳化液。通过外部液压泵站，经管路系统，由注液枪向支柱供液。回收时打开卸载阀，将介质排除柱外，活柱靠自重和弹簧力回缩。单向阀、安全阀和卸载阀共同组成１个三用阀（关键部件）。外注与内注液压支柱的特点比较及适用范围作业Ｐ148,液压支架P150,液压支架支柱、底座和顶梁联合为整体结构与单体柱相比的优点支设与回撤劳动强度小、效率高；支护工序快，不致于衔接不上采煤工序；组合稳定，不易被来压推倒。分类按对顶板支撑面积与掩护面积比值分类4类按支架结构分类（支撑式、掩护式2类）我国分3类（支撑式、掩护式、支撑掩护式）掩护梁使支柱本身不承受水平力。,