11礦山壓力及其控制

1、2021-6-131 河南理工大學(xué) 采煤概論精品課程 第四篇第四篇 準(zhǔn)備方式與采煤方法準(zhǔn)備方式與采煤方法 第第11章章 礦山壓力及其控制礦山壓力及其控制 2021-6-132 主要內(nèi)容 第11章 礦山壓力及其控制 l第一節(jié)第一節(jié) 上煤層圍巖分類上煤層圍巖分類 l第二節(jié)第二節(jié) 工作面礦山壓力的顯現(xiàn)影響工作面礦山壓力的顯現(xiàn)影響 l第三節(jié)第三節(jié) 工作面支架的結(jié)構(gòu)、性能和選擇工作面支架的結(jié)構(gòu)、性能和選擇 2021-6-133 第一節(jié)第一節(jié) 煤層圍巖分類煤層圍巖分類 圍巖的性質(zhì)，尤其是它的力學(xué)性質(zhì)對(duì)采掘工作面的壓力顯現(xiàn)影響最大。 巖石通常為脆性體，有些為彈塑性體，它的力學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為： 壓剪彎拉 抗拉強(qiáng)度

2、遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，一般抗拉強(qiáng)度只有其抗壓強(qiáng)度的 1/151/20 巖石破碎通常表現(xiàn)為拉性；巖石破碎通常表現(xiàn)為拉性； 有時(shí)也表現(xiàn)為剪性，如彈塑性巖石。有時(shí)也表現(xiàn)為剪性，如彈塑性巖石。 由于巖石為非均質(zhì)體，組成的成分又不同，再加原生和次生的影響，從而形 成了它的復(fù)雜的力學(xué)性質(zhì)異向性。例如，巖層中具有層理、節(jié)理等弱面， 沿這些弱面方向的巖石抗拉強(qiáng)度，遠(yuǎn)小于其它方向的抗拉強(qiáng)度，有些甚至完 全失去抗拉能力。又如雖屬同種巖石，由于構(gòu)造裂隙影響，它們的力學(xué)性質(zhì)， 往往相差很大。 2021-6-134 直接頂和基本頂直接頂和基本頂 對(duì)采煤工作面影響最大的圍巖是煤層頂部巖層（頂板頂板）。因此 ，通常在研究煤層圍巖

3、性質(zhì)時(shí)，重點(diǎn)研究煤層頂板性質(zhì)，至于煤 層底部巖層，只有在急傾斜煤層開(kāi)采時(shí)，才具有實(shí)際意義。 直接頂：直接頂：直接覆蓋在煤層上部，煤層開(kāi)采過(guò)后容易自行垮落為 破碎的不規(guī)則排列的巖石碎塊充斥采空區(qū)； 基本頂：基本頂：直接頂上部巖層，直接頂破碎垮落后，雖發(fā)生斷裂， 垮落，但斷塊仍規(guī)則排列。老頂老頂 2021-6-135 根據(jù)我國(guó)巖層的實(shí)際情況，一般把直接頂分為四類：根據(jù)我國(guó)巖層的實(shí)際情況，一般把直接頂分為四類： l一類直接頂（不穩(wěn)定）一類直接頂（不穩(wěn)定）回采時(shí)不及時(shí)支護(hù)，很回采時(shí)不及時(shí)支護(hù)，很 易造成局部冒頂，如頁(yè)巖、煤皮、再生頂板等；易造成局部冒頂，如頁(yè)巖、煤皮、再生頂板等； l二類直接頂（中等穩(wěn)

4、定）二類直接頂（中等穩(wěn)定）頂板雖有裂隙，但仍頂板雖有裂隙，但仍 比較完整，如砂質(zhì)頁(yè)巖；比較完整，如砂質(zhì)頁(yè)巖； l三類直接頂（穩(wěn)定）三類直接頂（穩(wěn)定）頂板允許懸露較大面積而頂板允許懸露較大面積而 不垮落，直接頂完整，如砂巖或堅(jiān)硬的砂質(zhì)頁(yè)巖。不垮落，直接頂完整，如砂巖或堅(jiān)硬的砂質(zhì)頁(yè)巖。 l四類直接頂（非常穩(wěn)定）四類直接頂（非常穩(wěn)定）煤層上方直接覆蓋堅(jiān)煤層上方直接覆蓋堅(jiān) 硬難冒得基本頂，如厚層致密砂巖硬難冒得基本頂，如厚層致密砂巖、石灰?guī)r等、石灰?guī)r等。 2021-6-136 n基本頂（老頂）分類尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)定，現(xiàn)根據(jù)基本頂對(duì)工基本頂（老頂）分類尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)定，現(xiàn)根據(jù)基本頂對(duì)工 作面的壓力（初次和周期來(lái)壓

5、）及初次來(lái)壓的步距，把作面的壓力（初次和周期來(lái)壓）及初次來(lái)壓的步距，把 老頂分為四類介紹如下：老頂分為四類介紹如下： q類基本頂類基本頂初次和周期來(lái)壓不明顯，來(lái)壓時(shí)緩和無(wú)沖 擊。來(lái)壓的大小相當(dāng)于或小于68倍采高的頂板巖層重量。 初次來(lái)壓步距大于25m。 q類基本頂類基本頂初次和周期來(lái)壓很明顯，來(lái)壓的大小相當(dāng) 于812倍采高的頂板巖層重量。初次來(lái)壓步距大于25m 50m。 q類基本頂類基本頂初次和周期來(lái)壓強(qiáng)烈，來(lái)壓的大小相當(dāng)于 1214倍采高的頂板巖層重量。初次來(lái)壓步距大于25m 50m。 q類基本頂類基本頂平時(shí)頂板無(wú)壓力，采空區(qū)懸露面積達(dá)幾千 甚至上萬(wàn)m2不垮落，初次和周期來(lái)壓時(shí)，頂板垮落常形

6、成 狂風(fēng)、巨響。初次來(lái)壓步距大于50m，甚至可達(dá)100m150m。 這種頂板多為極堅(jiān)硬的厚砂巖或礫巖。 2021-6-137 第二節(jié)第二節(jié) 工作面礦山壓力的顯現(xiàn)規(guī)律工作面礦山壓力的顯現(xiàn)規(guī)律 2021-6-138 H = =(1.254) 煤體采動(dòng)前，煤體內(nèi)的應(yīng)力處于平衡狀態(tài)，為上覆巖層的重力H（巖 層的容重，t/m3；H煤層距地面的深度，m）。在煤體內(nèi)開(kāi)掘切眼后，破壞 了應(yīng)力的平衡狀態(tài)，引起應(yīng)力重新分布。在切割眼上部頂板內(nèi)形成了自然平衡 “壓力拱”。切眼上部巖體重量由兩側(cè)煤壁平均分擔(dān)，在切割眼兩幫煤體中產(chǎn) 應(yīng)力集中，這種集中應(yīng)力稱為支撐壓力。它的大小為原始應(yīng)力H的1.252.5 倍倍，最大值可

7、為原始應(yīng)力的24倍倍或更大。 一、支承壓力一、支承壓力 （一）支承壓力的形成（一）支承壓力的形成 2021-6-139 由于由于“壓力拱壓力拱”的存在，切割眼處于減壓狀態(tài)。隨著工作面推進(jìn)，切的存在，切割眼處于減壓狀態(tài)。隨著工作面推進(jìn)，切 割眼擴(kuò)大了，割眼擴(kuò)大了，“壓力拱壓力拱”破壞而消失，在工作面前方的煤體中，同樣產(chǎn)破壞而消失，在工作面前方的煤體中，同樣產(chǎn) 生支承壓力帶，其范圍自工作面前方生支承壓力帶，其范圍自工作面前方2m2m3m3m起直至起直至10m10m45m45m，有時(shí)可達(dá)，有時(shí)可達(dá) 近近100m100m，最大支承壓力區(qū)，約距煤壁，最大支承壓力區(qū)，約距煤壁5m5m15m15m左右；在工

8、作面后方，當(dāng)采左右；在工作面后方，當(dāng)采 空區(qū)充填物壓實(shí)到一定程度后，也產(chǎn)生支承壓力帶。前后兩個(gè)支承壓力空區(qū)充填物壓實(shí)到一定程度后，也產(chǎn)生支承壓力帶。前后兩個(gè)支承壓力 帶，隨工作面推進(jìn)而移動(dòng)，即帶，隨工作面推進(jìn)而移動(dòng)，即移動(dòng)支撐壓力移動(dòng)支撐壓力。 工作面圍巖應(yīng)力分布 a增壓區(qū)；b減壓區(qū)；c穩(wěn)壓區(qū) 2021-6-1310 區(qū)段回風(fēng)平巷區(qū)段回風(fēng)平巷 區(qū)段運(yùn)輸風(fēng)平巷區(qū)段運(yùn)輸風(fēng)平巷 開(kāi)開(kāi) 切切 眼眼 采采 區(qū)區(qū) 上上 山山 = 總回風(fēng)巷總回風(fēng)巷 下區(qū)段回風(fēng)平巷下區(qū)段回風(fēng)平巷 A A 沿空留巷沿空留巷 沿空掘巷沿空掘巷 在采煤工作面上下兩端的區(qū)段 煤柱內(nèi)，也由于采煤和掘進(jìn)區(qū) 段平巷而形成支承壓力，它的 分

9、布特征和工作面前方的支承 壓力基本相同。當(dāng)采煤工作面 推進(jìn)較長(zhǎng)距離后，區(qū)段煤柱內(nèi) 的支承壓力，可隨頂板垮落而 逐漸消失。 2021-6-1311 （二）影響支承壓力大小、分布的因素（二）影響支承壓力大小、分布的因素 支承壓力的大小及其分布與頂板懸露的面積和時(shí)間、開(kāi)采 深度、采空區(qū)充填程度、頂?shù)装鍘r性、煤質(zhì)軟硬有關(guān)。 l采空區(qū)頂板懸露面積越大，時(shí)間越長(zhǎng)，頂板壓力就越大，而支承壓 力的分布范圍和集中程度越大。 l開(kāi)采深度越大，懸露頂板的重量越大，支承壓力也越大。 l采空區(qū)充填程度越密實(shí)，煤壁內(nèi)支承壓力越小。例如采用全部充填 時(shí)，上部頂板下沉后，很快就會(huì)被充填物支撐，這時(shí)懸露頂板巖層 的重量轉(zhuǎn)移到周

10、圍煤體上的壓力就小。因此，采用全部充填法處理 采空區(qū)比采用全部垮落法處理采空區(qū)時(shí)，煤壁內(nèi)的支承壓力分布范 圍和大小要小得多。 頂板巖層越堅(jiān)硬，頂板壓力分布越均勻，支承壓力的集中程度就比較小。例如， 砂巖頂板，支承壓力的影響范圍可達(dá)到工作面前方100m左右；泥質(zhì)頁(yè)巖頂板，支 承壓力的影響范圍不到30m40m。若頂板的裂隙發(fā)育，則支承壓力比較集中， 影響范圍也較小。 底板巖層堅(jiān)硬，支承壓力影響范圍大，但集中程度小。 煤質(zhì)堅(jiān)硬，支承壓力比較集中，影響范圍較??；反之，煤質(zhì)松軟，變形和破壞程 度越大，則支承壓力分布范圍越大，集中程度越低。 2021-6-1312 （三）支承壓力顯現(xiàn)規(guī)律（三）支承壓力顯現(xiàn)

11、規(guī)律 l由于支承壓力的作用，可導(dǎo)致頂板預(yù)先下沉、煤壁破碎片幫、產(chǎn) 生沖擊地壓、煤和沼氣突出等現(xiàn)象。 l在支承壓力的作用下，工作面前方尚未懸露的頂板，已經(jīng)開(kāi)始下 沉。一些實(shí)際資料表明，頂板下沉量可達(dá)15mm60mm，甚至達(dá) 100mm。當(dāng)頂板比較堅(jiān)硬，煤層較厚或較軟時(shí)，頂板下沉量較大。 l由于頂板預(yù)先下沉，可能產(chǎn)生裂隙，因而增加了工作面和工作面 前方區(qū)段平巷的壓力。為了防止區(qū)段平巷的支架壓壞，事先必須 采取措施，如增設(shè)抬棚、斜撐支架等。 l工作面的煤壁，在支承壓力作用下，產(chǎn)生變形破壞，導(dǎo)致煤壁破 碎片幫成斜面；破碎范圍與煤質(zhì)硬度和支承壓力大小有關(guān)，一般 為1m3m；工作面前方煤壁內(nèi)支承壓力的峰值

12、，向煤壁內(nèi)轉(zhuǎn)移， 增壓區(qū)（支承壓力區(qū)）斜向煤壁里面；減壓區(qū)擴(kuò)大；穩(wěn)壓區(qū)向煤 壁里面轉(zhuǎn)移。 2021-6-1313 煤層壓碎，雖增加了片幫的機(jī)會(huì)，對(duì)安全不利，但可減輕落煤工作， 淺截式采煤機(jī)就是采落壓碎范圍內(nèi)的煤，因而破落煤時(shí)阻力小。 當(dāng)頂、底板均為厚而堅(jiān)硬的巖層，煤質(zhì)很堅(jiān)硬；開(kāi)采深度又較大； 形成很大的支承壓力時(shí)，就可能產(chǎn)生沖擊地壓。沖擊地壓是礦山壓 力顯現(xiàn)中最猛烈的形式。沖擊地壓是煤和巖層在礦壓作用下，急劇 地破碎和被拋出的現(xiàn)象。在我國(guó)煤礦里，常常聽(tīng)到煤層內(nèi)轟鳴聲， 有時(shí)可能發(fā)生煤被壓出或頂板下沉及斷裂現(xiàn)象，這些都是輕微沖擊 地壓的顯現(xiàn)。大規(guī)模的沖擊地壓發(fā)生時(shí)，可能拋出大量碎煤、沖倒 支架、

13、壓垮煤柱、頂板大量垮落，造成暴風(fēng)襲擊或巨大震動(dòng)，有時(shí) 還會(huì)波及地面，甚至影響范圍達(dá)幾公里。 沖擊地壓在煤礦中經(jīng)常會(huì)遇到，尤其是隨開(kāi)采深度的增加，更會(huì)頻 繁出現(xiàn)。為了避免沖擊地壓發(fā)生而造成重大事故，必須降低支承壓 力的集中程度，例如采用充填法處理采空區(qū)；采空區(qū)內(nèi)不留煤柱； 避免兩上工作面相向回采，以防止形成支承壓力的重疊。 支承壓力集中程度高，不僅可能產(chǎn)生煤層突出，還可能伴隨大量沼 氣突出，造成煤和沼氣突出事故。 綜上所述，生產(chǎn)中必須重視支承壓力的作用和影響，在開(kāi)采自然條 件不能改變的情況下，從開(kāi)采技術(shù)上，應(yīng)盡量設(shè)法減輕支承壓力集 中程度，除上述措施外，還可采取加快工作面推進(jìn)速度，減少頂板 懸露

14、時(shí)間；縮小控頂距，減小支承壓力。 2021-6-1314 二、工作面初次來(lái)壓二、工作面初次來(lái)壓 當(dāng)工作面從切割眼向前推進(jìn)，頂板懸露面積隨之?dāng)U大， 直接頂垮落充填采空區(qū)，基本頂仍完整地支承在兩幫煤壁上， 形成雙支板梁構(gòu)件。當(dāng)板梁垮度隨著工作面推進(jìn)增大到一定的 范圍，由于基本頂?shù)淖灾睾蜕细矌r層的作用下，使基本頂斷裂 垮落。這時(shí)，工作面已不再處于基本頂掩護(hù)之下，頂板迅速下 沉而破碎，通常把基本頂?shù)谝淮未竺娣e垮落稱為初次垮落。由 于基本頂初次垮落，使工作面壓力增大，故稱為初次來(lái)壓。初 次來(lái)壓對(duì)工作面影響一般持續(xù)2d3d?；卷敵醮慰迓鋾r(shí)，工 作面距切割煤壁的距離L1稱為初次垮落步距或初次來(lái)壓步距。 L

15、1值與基本頂巖性、厚度以及地質(zhì)構(gòu)造等因素有關(guān)，一般為 20m35m，少數(shù)達(dá)50m70m。 L1-初次垮落步距 2021-6-1315 初次來(lái)壓的特點(diǎn)： 工作面頂板下沉量和下沉速度急增，甚至出現(xiàn)臺(tái)階式 下沉；頂板破碎；甚至出現(xiàn)也煤壁平行的裂隙，有時(shí) 發(fā)出巨大的斷裂聲；支架受力增加，采空區(qū)掉塊；煤 壁嚴(yán)重片幫。 初次來(lái)壓時(shí)，工作面要采取措施，如沿放頂線加強(qiáng)支護(hù) （增設(shè)排柱、木垛、斜撐、抬棚）、強(qiáng)制放落頂板等。 2021-6-1316 三、周期來(lái)壓三、周期來(lái)壓 基本頂初次垮落后，工作面暫時(shí)免除了基本頂下沉的影 響，支架受力減輕，基本頂由雙支板梁變?yōu)閼冶哿?。?覆巖層的重量主要由基本老頂懸臂梁直接傳給

16、煤壁，部 分由垮落的矸石承擔(dān)。 基本頂周期垮落（來(lái)壓）示意圖 L2-周期垮落步距；h直接頂厚度；m煤層厚度 2021-6-1317 初次來(lái)壓步距初次來(lái)壓步距L1 L2周期來(lái)壓步距周期來(lái)壓步距 2021-6-1318 當(dāng)工作面推進(jìn)到一定的距離，基本頂懸臂在自重和上覆 巖層的作用下，又會(huì)產(chǎn)生斷裂垮落，這時(shí)同樣會(huì)給工作 面帶來(lái)增壓現(xiàn)象。當(dāng)工作面再繼續(xù)推進(jìn)，這部分垮落的 基本頂被甩入采空區(qū)，工作面又處于基本頂懸梁掩護(hù)之 下，恢復(fù)到前述的狀態(tài)。繼工作面的推進(jìn)，基本頂?shù)目?落與工作面增壓現(xiàn)象重復(fù)出現(xiàn)。這種垮落與來(lái)壓隨工作 面推進(jìn)而周期性的出現(xiàn)，稱為基本頂周期垮落和周期來(lái) 壓。兩次周期來(lái)壓之間的距離稱為周期

17、垮落（來(lái)壓）步 距。周期垮落步距同樣與基本頂巖性有關(guān)，一般為6m 30m，多數(shù)為10m15m。 由于周期來(lái)壓前，基本頂呈懸梁狀態(tài)，而初次來(lái)壓前， 基本頂呈雙支板梁狀態(tài)。因此，在工作面內(nèi)，周期來(lái)壓 步距小于初次來(lái)壓步距，它們的關(guān)系大致為： L2=（1/21/4）L1 周期來(lái)壓特點(diǎn)與初次來(lái)壓類似。 2021-6-1319 四、頂板下沉四、頂板下沉 在工作面推進(jìn)過(guò)程中，采空區(qū)不斷擴(kuò)大，上覆巖層移動(dòng) 下沉而破壞，根據(jù)破壞的特征，上覆巖層沿豎直方向自下而 上可分為三帶：冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶。在這三帶中， 冒落帶和裂隙帶直接關(guān)系到工作面的頂板管理，彎曲下沉帶 對(duì)工作面沒(méi)有多大影響。 巖層移動(dòng)推測(cè)圖

18、(a)巖層內(nèi)部破壞推測(cè)圖 (b)裂隙帶巖層移動(dòng)曲線 （c）沿工作面推進(jìn)方向的 分區(qū) 1冒落帶；2裂隙帶； 3彎曲下沉帶 2021-6-1320 （一）冒落帶（一）冒落帶 易冒落的直接頂，不規(guī)則垮落，碎脹的巖塊將填滿采空區(qū)，形成冒 落帶，支撐老頂。當(dāng)松軟巖層很厚時(shí)，冒落的高度可視為直接頂?shù)?厚度。當(dāng)直接頂厚度不大，冒落的巖塊填不滿采空區(qū)，老頂懸空， 這種情況下，老頂也將發(fā)生部分垮落，使工作面壓力增加。 （二）裂隙帶（二）裂隙帶 位于冒落帶之上的老頂巖層，總是一端支承在煤壁上，另一端支承在 采空區(qū)的碎石充填堆上。在上覆巖層的壓力作用下，冒落的巖塊逐漸 壓實(shí)。因此，上覆巖層也隨之逐步彎曲下沉，成段拆

19、斷或產(chǎn)生許多裂 隙，但不冒落仍整齊排列，形成裂隙帶。其厚度根據(jù)實(shí)測(cè)一般為采高 （煤層厚度）的717倍左右。 由于裂隙帶內(nèi)巖層的性質(zhì)和厚度不一致，所以各層的彎曲下沉量不同， 這樣必然產(chǎn)生離層現(xiàn)象。如直接頂比較厚，沒(méi)有全部跨落，而直接 頂?shù)膹?qiáng)度一般又小于老頂強(qiáng)度，因此，在直接頂與老頂之間也會(huì)產(chǎn)生 離層。 離層現(xiàn)象，往往可能產(chǎn)生沖擊地壓，引起工作面切頂、折斷支架，造 成重大事故。 裂隙帶巖層在水平方向上又可劃分為三個(gè)區(qū) 2021-6-1321 A區(qū)：從工作面前方30、40 m開(kāi)始到工作面后方24m，該 區(qū)內(nèi)頂板變形特點(diǎn)是水平位移劇烈，垂直位移微小，甚至 有些情況下，頂板還會(huì)有上升現(xiàn)象。顯然是由于工作

20、面煤 壁支撐使頂板呈張拉變形的結(jié)果，所以稱煤壁支撐區(qū)。 B區(qū)：從工作面后方24m至30 m左右，頂板劇烈下沉破斷， 且各巖層下沉速度由下向上逐漸減小，層與層之間產(chǎn)生離 層，稱為離層區(qū)。 C區(qū)：工作面后方30 m以遠(yuǎn)，已斷裂的巖塊又重新受到采 空區(qū)冒落矸石的支撐，由下向上各巖層的下沉速度逐漸增 大，層間進(jìn)人相互壓實(shí)的過(guò)程稱重新壓實(shí)區(qū)。 2021-6-1322 A區(qū)和C區(qū)的巖層分別為煤壁（剛性體）和矸石（柔性體）所支撐， B區(qū)的巖層則離層懸空，說(shuō)明工作面的覆巖中存在著某種“結(jié)構(gòu)” 使之實(shí)現(xiàn)平衡，而工作面在這種“結(jié)構(gòu)”保護(hù)下完成采煤作業(yè)過(guò)程。 工作面支架的任務(wù)，就是有效地控制礦山壓力并盡可能使其上覆

21、巖 層不離層，尤其是直接頂不離層。為此，要求支架有足夠的支撐力 （工作阻力）和一定的可縮性。支撐力大，可減少上覆巖層下沉量， 從而減少離層的可能性，但是支撐力再大，也不可能避免上履巖層 的撓曲下沉。因此，要求支架有一定的可縮量，否則支架會(huì)被壓斷。 為避免支架折斷而產(chǎn)生離層，要求支架可縮量與頂板下沉量一致。 ( (三三) )彎曲下沉帶彎曲下沉帶 裂隙帶上方直到地表的巖層為彎曲下沉帶，這部分巖層 不產(chǎn)生裂隙或僅產(chǎn)生極微小的裂隙，并在采空區(qū)上方的 地面形成一個(gè)比開(kāi)采范圍大的空間。 2021-6-1323 第三節(jié)第三節(jié) 工作面支架的結(jié)構(gòu)、性能和選擇工作面支架的結(jié)構(gòu)、性能和選擇 為了保證回采空間的安全，

22、對(duì)工作面顯現(xiàn)的礦山壓力， 必須有效地控制。工作面支架就是控制礦壓的一種結(jié)構(gòu)物。 按支架的組合形式，工作面支架可分為兩類： 單體支架單體支架 和 自移式液壓支架自移式液壓支架。 一、單體支架一、單體支架 單體支架是指由單體支柱與橫梁或柱帽組成的支架。前 者稱為懸臂支架或棚子支架；后者稱為帶帽頂柱（點(diǎn)柱）。 常用的支柱有：木支柱、剛性金屬支柱、摩擦式金屬支柱、 液壓支柱。常用的橫（頂）梁有：木頂梁和金屬頂梁。 2021-6-1324 棚子支架棚子支架鉸接頂梁懸臂支架鉸接頂梁懸臂支架帶帽點(diǎn)柱帶帽點(diǎn)柱 木支柱木支柱 的工作性能差、利用率低、消耗量大、且資源有限，因此使用很少。的工作性能差、利用率低、消

23、耗量大、且資源有限，因此使用很少。 剛性金屬支柱剛性金屬支柱是由鋼管或鋼軌加工制成，本身無(wú)縮性，工作時(shí)頂部的木質(zhì)柱是由鋼管或鋼軌加工制成，本身無(wú)縮性，工作時(shí)頂部的木質(zhì)柱 帽，具有較小的可縮性。一般只適用于極薄煤層，或頂板下沉量極小且煤層帽，具有較小的可縮性。一般只適用于極薄煤層，或頂板下沉量極小且煤層 厚度變化不大的薄煤層。厚度變化不大的薄煤層。 2021-6-1325 摩擦式金屬支柱摩擦式金屬支柱 有兩種：急增阻式的HZJA型；微增阻式HZWA型。 1-柱體 2-活柱 3-頂蓋 4-鎖箍 5-水平楔 6-底座 HZJA-1000 HZJA-1000型支柱工作特性曲線型支柱工作特性曲線 1實(shí)驗(yàn)

24、室測(cè)定結(jié)果；22525井下測(cè)定結(jié)果 2021-6-1326 2021-6-1327 單體液壓支柱單體液壓支柱是利用高壓油或乳化液來(lái)升柱支撐頂板。高 壓油（乳化液）由外部泵站供給，也可把油事先注入支柱內(nèi)， 再靠支柱本身內(nèi)的油泵加壓為高壓油。前者稱為外注式支柱； 后者稱為內(nèi)注式支柱。 升柱架設(shè)支柱時(shí)，液壓支柱的初撐力可達(dá)7t 11t。當(dāng)頂板下沉壓縮下沿腔內(nèi)的油時(shí)，支柱的 工作阻力急增到額定工作阻力，此時(shí)，支柱有微 小的壓縮，如頂板繼續(xù)下沉。當(dāng)下油腔內(nèi)的油壓 大于支柱的額定工作阻力時(shí)，安全閥打開(kāi)，油外 泄?；钪驴s。工作阻力略有下降，油壓也隨之 下降，安全閥又重新交替啟閉。這樣，保證支柱 工作阻力基

25、本恒定，同時(shí)又能隨頂板下沉而下縮， 這種支柱又稱為恒阻式支柱。 單體液壓支柱工作特性曲線單體液壓支柱工作特性曲線 P0初撐力；P1工作阻力； LY增阻期下縮量 2021-6-1328 2021-6-1329 金屬鉸接頂梁金屬鉸接頂梁 金屬摩擦支柱和單體液壓支柱一般與鉸接頂梁配套使用。 頂梁中使用最多的是金屬鉸接頂梁。頂梁一般利用15kg/m，18kg/m， 24kg/m的礦用鋼軌制成。 HDJA型金屬頂梁型金屬頂梁 1接頭；接頭；2梁體；梁體；3耳子；耳子；4銷子；銷子；5調(diào)角楔調(diào)角楔 2021-6-1330 2021-6-1331 二、自移式液壓支架（液壓支架）二、自移式液壓支架（液壓支架）

26、 自移式液壓支架是一種維護(hù)回采空間的機(jī)械化支護(hù)設(shè)備。它 以高壓液體為動(dòng)力，使支護(hù)頂板、移架、切頂、推移輸送機(jī) 等工序一起完成。 自移式液壓支架具有支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移設(shè)速度快、安支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移設(shè)速度快、安 全可靠等優(yōu)點(diǎn)。它與可彎曲輸送機(jī)和采煤機(jī)為配合使用，就全可靠等優(yōu)點(diǎn)。它與可彎曲輸送機(jī)和采煤機(jī)為配合使用，就 組成了回采工作面的綜合機(jī)械化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化采組成了回采工作面的綜合機(jī)械化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化采 煤。煤。 按液壓支架與圍巖的相互作用，可分為：支撐式、掩護(hù)式、支撐式、掩護(hù)式、 支撐掩護(hù)式支撐掩護(hù)式三種。 2021-6-1332 （一）支撐式液壓支架（一）支撐式液壓支架

27、 垛式液壓支架垛式液壓支架節(jié)式液壓支架節(jié)式液壓支架 垛式液壓支架垛式液壓支架工作阻力大，側(cè)向穩(wěn)工作阻力大，側(cè)向穩(wěn) 定性和切頂性能好，工作空間較定性和切頂性能好，工作空間較 大，易滿足通風(fēng)要求；但由于頂大，易滿足通風(fēng)要求；但由于頂 梁比較寬長(zhǎng)，移加時(shí)頂板懸露面梁比較寬長(zhǎng)，移加時(shí)頂板懸露面 積較大，在直接頂破碎的條件下積較大，在直接頂破碎的條件下 使用是困難的。使用是困難的。 節(jié)式液壓支架節(jié)式液壓支架結(jié)構(gòu)較靈巧、重量較 輕、移架時(shí)頂板懸露面積較小、對(duì) 頂板適應(yīng)性較好；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn) 定性差、維護(hù)費(fèi)高。一般適用于中 硬或較松軟的頂板，厚度為0.6m 3.2m的煤層。 2021-6-1333 （二）掩

28、護(hù)式液壓支架（二）掩護(hù)式液壓支架 由頂梁、掩護(hù)梁、底座、立柱、連桿、推移和操縱裝置等組成。這種由頂梁、掩護(hù)梁、底座、立柱、連桿、推移和操縱裝置等組成。這種 支架的頂梁較短，掩護(hù)梁較長(zhǎng)，其上、下端分別與頂梁和底座鉸接，而立支架的頂梁較短，掩護(hù)梁較長(zhǎng)，其上、下端分別與頂梁和底座鉸接，而立 柱一般是支承在掩護(hù)梁與底座之間，承受掩護(hù)梁上的矸石，故稱為掩護(hù)式柱一般是支承在掩護(hù)梁與底座之間，承受掩護(hù)梁上的矸石，故稱為掩護(hù)式 支架。支架。 這種支架防護(hù)性能好，尤其是破碎頂板情況下更為突出。但支撐力較這種支架防護(hù)性能好，尤其是破碎頂板情況下更為突出。但支撐力較 ??；切頂性能較差；工作空間較小，不利于操作和通風(fēng)。??；切頂性能較差；工作空間較小，不利于操作和通風(fēng)。 2021-6-1334 （三）支撐掩護(hù)式液壓支架（三）支撐掩護(hù)式液壓支架 支撐式和掩護(hù)式的組合型支架。這以支撐為主，同時(shí) 又有掩護(hù)作用，故稱為支撐掩護(hù)式支架。它由較長(zhǎng)的 頂梁、較短的掩護(hù)梁、四根立柱組成 2021-6-1335 2021-6-1336 2021-6-1337 （四）液壓支架的