回采工作面支護有效設計

1、回采工作面支護有效設計回采工作面支護設計決策支持系統(tǒng) 石永奎博士(后)教 授青島經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)前灣港路579號(266510)137 8987 9186,子信箱：shiyongkui163 個人網(wǎng)站： （煤礦安全支持網(wǎng)站） : 337650686 MSN: shiyongkui163 山東科技大學資源與環(huán)境工程學院采場礦壓與頂板管理巷道礦壓控制(錨網(wǎng)索設計)頂板控制設計專家系統(tǒng)頂板動態(tài)與支護質(zhì)量監(jiān)測采掘作業(yè)規(guī)程自動生成系統(tǒng)巷道支護設計決策支持系統(tǒng)采掘工程設計及自動繪圖系統(tǒng)本系統(tǒng)根據(jù)具體工作面的生產(chǎn)地質(zhì)條件，按照“以巖層運動為中心的礦壓理論”體系的相關模型，（1）計

2、算出工作面直接頂?shù)暮穸?，初次垮落步距，老頂厚度，初次來壓步距，周期來壓步距等運動參數(shù)； （2）確定工作面可行的支護型式和支護參數(shù)。系統(tǒng)功能系統(tǒng)理論基礎1.采場動態(tài)結構力學模型采場動態(tài)結構力學模型2.采場頂板控制設計理論體系采場頂板控制設計理論體系 位態(tài)方程理論模型位態(tài)方程理論模型系統(tǒng)決策模型位態(tài)方程基礎iAThhKAp 支架圍巖的雙曲線關系圖A：直接頂作用力 ：控頂末排最大頂板下沉量 Ah：要控制的頂板下沉量 ihK：位態(tài)常數(shù)，由巖梁參數(shù)和控頂距決定 位態(tài)方程基礎在具體采場，可計算出Ah，kKTEELKCMKCMEE,：分別為老頂厚度、密度和運動步距 LK：控頂距；KT：巖重分配系數(shù) KT：巖

3、梁斷裂位置、結構形式、物理性質(zhì)、支架性能等有關系的系數(shù)由于支架、煤壁、矸石與老頂巖層之間是一種靜不定關系，因此確定KT只能用相應的半定量分析配合量化控制準則和現(xiàn)場經(jīng)驗相結合的方法。位態(tài)方程基礎支護強度的定量計算 直接頂初次垮落期間 LK：控頂距KZZZLLMp2Z支的準則：把直接頂安全地切落在采空區(qū)。如基本支護達不到要求，則 考慮其它措施。 力學保證條件：支架至少能承擔起直接頂初次垮落步距一半的重力。支護強度:直接頂密度。支護強度的定量計算 老頂初次來壓期間 支的準則：防止直接頂向采空區(qū)推垮；讓老頂緩慢沉降到要求的位態(tài)（防止沖擊）；保證支柱不被壓死；對可能發(fā)生剪切的采場，應采取特殊的處理方法，

4、并進行采場來壓 力學保證條件：增加支柱初撐力和工作阻力，使直接頂和老頂緊貼（加大泵壓，穿鞋或用大噸位升柱器等措施）；支架能在不被壓死的情況下，承擔起老頂?shù)牟糠肿饔昧腿恐苯禹數(shù)淖饔昧?。支護強度KT :巖重分配系數(shù)，受直接頂厚度與采高之比N的控制。 支護強度的定量計算 KTEELKCMAp200,CMEE:分別為老頂厚度、密度和初次來壓步距 大量研究表明，采空區(qū)充填得越實，支架承受的老頂作用力越小。根據(jù)現(xiàn)場控制的經(jīng)驗，一般條件采場的KT可按下表選取。NN11N2.52.55KT22N38（N-2.5）+510000N1，表明直接頂很薄，堅硬老頂來壓猛烈，支架必須承擔初次來壓步距內(nèi)1/4的巖重。

5、如基本支護達不到要求，則采取特種支護或其它措施。時，表明采空區(qū)充填一般，頂板下沉量和來壓強度隨N的增加而線性減小，需承擔的老頂作用力也越來越小。2.55時，表明垮落直接頂與老頂接實，支架可完全不考慮老頂?shù)淖饔昧?支護強度的定量計算 直接頂作用力A的計算 當懸頂距LS2m時 22KSZZZLLLMAKSZZLLMA1當懸頂距LS2m時 支護強度的定量計算 支護強度的定量計算 老頂正常推進階段 支的準則：在類拱結構采場，防止類拱的煤壁處切落（AB、CD線）；梁式結構采場防止老頂來壓時出現(xiàn)大的臺階下沉和沖擊；多巖梁結構采場防止上位巖梁對下位巖梁的沖擊； 防止支柱壓死。 類拱在煤壁處的切落位置支護強度的定量計算 老頂正常推進階段 力學保證條件：類拱結構采場保證支架能支柱直接頂和懸跨度一半的重量；支架在給定變形狀態(tài)工作時，必須能支柱直接頂并能承擔部分老頂?shù)淖饔昧?，以減緩老頂?shù)膩韷核俣?；支架在限定變形狀態(tài)下工作時，必須能支柱與要求控制的頂板下沉量hi對應的老頂懸跨度Li的部分及直接頂?shù)娜孔饔昧Α?支護強度的定量計算 老頂正常推進階段支護強度類拱結構下： KEELCMA2給定變形下： KTEELKCMA限定變形下 ： i