《采煤概论(第11章矿山压力及其控制)》.pptVIP

第二节 工作面矿山压力的显现规律 图11—5岩层移动推测图 (a)岩层内部破坏推测图；(b)裂隙带岩层移动曲线；（c）沿工作面推进方向的分区 1—冒落带；2—裂隙带；3—弯曲下沉带 第二节 工作面矿山压力的显现规律 根据采高（煤层厚度）M，可按下式估算直接顶的冒落厚度： h = 式中 h—直接顶的冒落厚度（m）； M—采高（煤层高度）（m）； k—顶板岩层碎胀系数（一般为1.3～1.5）。 （二）裂隙带 位于冒落带之上的老顶岩层，总是一端支承在煤壁上，另一端支承在采空区的碎石充填堆上。在上覆岩层的压力作用下，冒落的岩块逐渐压实。因此，上覆岩层也随之逐步弯曲下沉，成段拆断或产生许多裂隙，但不冒落仍整齐排列，形成裂隙带。其厚度根据实测一般为采高（煤层厚度）的7～17倍左右。 由于裂隙带内岩层的性质和厚度不一致，所以各层的弯曲下沉量不同，这样必然产生离层现象。如直接顶比较厚，没有全部跨落，而直接顶的强度一般又小于老顶强度，因此，在直接顶与老顶之间也会产生离层。 离层现象，往往可能产生冲击地压，引起工作面切顶、折断支架，造成重大事故。 裂隙带岩层在水平方向上又可划分为三个区 A区：从工作面前方30、40 m开始到工作面后方2~4m，该区内顶板变形特点是水平位移剧烈，垂直位移微小，甚至有些情况下，顶板还会有上升现象。显然是由于工作面煤壁支撑使顶板呈张拉变形的结果，所以称煤壁支撑区。 B区：从工作面后方2~4m至30 m左右，顶板剧烈下沉破断，且各岩层下沉速度由下向上逐渐减小，层与层之间产生离层，称为离层区。 C区：工作面后方30 m以远，已断裂的岩块又重新受到采空区冒落矸石的支撑，由下向上各岩层的下沉速度逐渐增大，层间进人相互压实的过程称重新压实区。 第二节 工作面矿山压力的显现规律 由此可见，A区和C区的岩层分别为煤壁（刚性体）和矸石（柔性体）所支撑，B区的岩层则离层悬空，说明工作面的覆岩中存在着某种“结构” 使之实现平衡，而工作面在这种“结构”保护下完成采煤作业过程。 工作面支架的任务，就是有效地控制矿山压力并尽可能使其上覆岩层不离层，尤其是直接顶不离层。为此，要求支架有足够的支撑力（工作阻力）和一定的可缩性。 第二节 工作面矿山压力的显现规律 支撑力大，可减少上覆岩层下沉量，从而减少离层的可能性，但是支撑力再大，也不可能避免上履岩层的挠曲下沉。因此，要求支架有一定的可缩量，否则支架会被压断。 (三)弯曲下沉带 裂隙带上方直到地表的岩层为弯曲下沉带，这部分岩层不产生裂隙或仅产生极微小的裂隙，并在采空区上方的地面形成一个比开采范围大的空间。 第三节 工作面支架的结构、性能和选择 为了保证回采空间的安全，对工作面显现的矿山压力，必须有效地控制。工作面支架就是控制矿压的一种结构物。 按支架的组合形式，工作面支架可分为两类： 单体支架和液压自移式支架。 一、单体支架 单体支架是指，由单体支柱与横梁或柱帽组成的支架。前者称为悬臂支架或棚子支架；后者称为带帽顶柱（点柱）。常用的支柱有：木支柱、刚性金属支柱、摩擦式金属支柱、液压支柱。常用的横（顶）梁有：木顶梁和金属顶梁。 第三节 工作面支架的结构、性能和选择 木支柱的工作性能差、利用率低、消耗量大、且资源有限，因此使用很少。 刚性金属支柱是由钢管或钢轨加工制成，本身无缩性，工作时顶部的木质柱帽，具有较小的可缩性。一般只适用于极薄煤层，或顶板下沉量极小且煤层厚度变化不大的薄煤层。 摩擦式金属支柱有两种：急增阻式的HZJA型；微增阻式HZWA型。 第三节 工作面支架的结构、性能和选择 HZJA 1--柱体；2--活柱；3--顶盖4--锁箍 5--水平楔；6--底座 HZJA-1000型支柱工作特性曲线 1—实验室测定结果；2**—井下测定结果 第三节 工作面支架的结构、性能和选择 液压支柱是利用高压油或乳化液来升柱支撑顶板。高压油（乳化液）由外部泵站供给，也可把油事先注入支柱内，再靠支柱本身内的油泵加压为高压油。前者称为外注式支柱；后者称为内注式支柱。 HZWA型金属支柱特性曲线 ΔL1—自动夹紧时的可缩量；ΔL2—最大工作阻力时的可缩量；P0′—初撑力；P0—始动阻力；P1—初始工作阻力；P2—最大工作阻力 第三节 工作面支架的结构、性能和选择 升柱架设支柱时，液压支柱的初撑力可达7t～11t。当顶板下沉压缩下沿腔内的油时，支柱的工作阻力急增到额定工作阻力，此时，支柱有微小的压缩，如顶板继续下沉。当下油腔内的油压大于支柱的额定工作阻力时，安全阀打开，油外泄。活柱下缩。工作阻力略有下降，油压也随之下降，安全阀又重新交替启闭。这样，保证支柱工作阻力基本恒定，