第8讲(支架与围岩的相互作用关系及其基本参数确定).ppt

第八讲支架与围岩作用关系及其参数确定P153,重点掌握支架与围岩相互作用原理;支架基本力学参数确定。难点支架与围岩相互作用原理；支架基本力学参数确定。作业P186第5、6题,1、回采工作面支架与围岩的关系P153,支架与围岩相互作用体系整个回采工作面上覆岩层中老顶的下位岩层形成的结构由“煤壁-支架-冒落矸石”支撑体系所支撑。由于煤壁与矸石具有不同的特性，因此，支架的性能对支架受力状况有很大影响；,支架与围岩相互作用关系支架与其支撑围岩是对相互作用的矛盾统一体。1支架结构和性能设计必须符合回采工作面围岩的运动规律，只有这样才能使支护结构设计既经济又合理图1。2只有支架支撑力分布合理大小相等，作用点尽可能相同，护顶装置可靠，才可能维护好顶板，确保安全生产。,图1支护与围岩共同作用原理,支架与围岩关系的特点1支架与围岩是对相互作用力，在小范围内，围岩压力和支架支撑力这对相互作用力，必须尽可能相互适应大小相等，作用点尽可能相同;2支架性能影响支架受力大小和其受力在回采工作面的分布规律；支架受力大小还与围岩性质有关，即支架和围岩相互作用总特征有关；3支架结构和尺寸对顶板压力有影响合理选型,支架/围岩参数确定要点及注意点P1541）支架确定工作阻力P和可缩量△S，尽可能设计成恒阻式；2）围岩确定顶板最终下沉量；3）支架与围岩相适应。控制顶板下沉量是有一定限度的。超过此限度，支架无能为力；在工作阻力偏低的情况下，提高工作阻力可能显著减少顶板下沉量；在一定工作阻力以上，支架工作阻力增加对顶板下沉量影响较小，但是低于此值影响大；各类岩层下沉量不一样，采煤时辅助护顶。,2、支柱规格选定参考表5-6P143见P157例题1,1、顶板最大下沉量SL从上覆岩层活动规律确定SL控顶距L采高m下沉系数η从支架支设及围岩条件确定SL活柱下缩顶梁压缩支柱插入顶、底板2、支柱最大高度HmaxHmax最大采高Mmax-顶梁厚度b3、支柱最小高度HminHmin最小采高Mmin-b-必要卸栽高度a-SL,3、液压支架选定了解见P157例题2参考表5-7P148,支架在最大采高时，前柱顶板下沉量S1支架在最小采高时，后柱顶板最大下沉量S2支柱最大高度HmaxHmax最大采高Mmax-S1支柱最小高度HminHmin最小采高Mmin-S2-必要卸栽高度a,4、工作面支架合理工作阻力P157,以采高的倍数估算作用于支架上岩柱的重量很多国家以此为确定支柱工作阻力的国家标准；日本5倍、苏联8倍、英国5-7倍。威尔逊估算法当顶板压力作用点位置与支架工作阻力（反作用力）的作用点位置不一致时，均可引起附加应力。支柱工作阻力是“顶板压力”与“支架围岩相互作用的附加应力”代数和。,由初撑到支架回撤的整个循环中实测的“压力P-时间t”曲线确定工作阻力初撑力P10不能代表顶板压力大小。普遍认为提高P10对顶板管理是有益的。P10／PH，国外达0.85，我国生产的液压支架仅为0.4。最大工作阻力PH含移架过程中所带来附加力；时间加权平均工作阻力Pt一定程度上代表了上覆岩层变形时对支架引起的压力。,时间加权平均工作阻力Pt的计算P158,Pt[P0P1t1/2P1P2t2/2Pn-1Pntn/2]/t1t2tn支架合理工作阻力的确定，实际上包括初撑力和最大工作阻力2项指标的确定。,支架额定工作阻力PH的现场实测法PHPt2σt；σt为实测支护阻力均方差，kN改变支架架型后不能任意套用；实测值是具体工作面顶板压力与支架共同作用的结果。控顶状态不好，此项指标也不能套用；使用此指标前，应了解顶板控制的好坏。西德标准若1冒高›30cm的冒区≤全工作面长的10；2台阶高度›10cm的区段≤全工作面长的10，则所测工作阻力不足或布置不合理。,