新編采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)例課件

1、采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè) 控頂設(shè)計(jì)實(shí)例采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例某礦2-2煤層高產(chǎn)高效工作面控頂設(shè)計(jì) 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 2-2煤層煤系巖層與礦壓觀測(cè)資料 2-2煤層為近水平厚煤層，煤質(zhì)好，埋存淺，而且穩(wěn)定。為掌握2-2煤層頂板活動(dòng)規(guī)律，尋求合理的控頂方法，現(xiàn)場(chǎng)與有關(guān)單位對(duì)C202普采工作面、20601綜采工作面以及20604高產(chǎn)高效工作面進(jìn)行了礦壓觀測(cè)。 C202工作面埋深平均65m，煤層平均厚度3.8m，煤系典型地層見(jiàn)表1-1，有偽頂。工作面長(zhǎng)度102m，采高2.2m。爆破落煤，日進(jìn)1.2m。采用HZWA摩擦支柱配合HDJA-1200鉸接頂梁支護(hù)頂板。排距1.2m，柱距0.6m。

2、最小控頂距3.6m，最大控頂距4.8m。應(yīng)用全部垮落法管理頂板。直接頂初次垮落步距17m，老頂初次來(lái)壓步距24 m。工作面推進(jìn)143.6m才開(kāi)始進(jìn)行礦壓觀測(cè)，自1990年3月14日至4月30日，歷時(shí)48天，經(jīng)歷6次老頂周期來(lái)壓，來(lái)壓步距6m9.6m。來(lái)壓時(shí)支柱最大載荷達(dá)到450KN/根，頂板臺(tái)階下沉量達(dá)350600mm。 表1-1 C202工作面煤系典型地層 層序 巖性 厚度（m） 1風(fēng)積砂，礫石，風(fēng)化層 25.0 21-2煤層火燒區(qū) 7.4 3泥巖，巖質(zhì)泥巖，煤線 1.1 4較松散塊狀粉砂巖 14.8 5煤線 0.1 6粉中粒砂巖 4.2 7砂質(zhì)泥巖 4.5 8粉砂巖 2.4 9砂質(zhì)泥巖 0

3、.3 10細(xì)砂巖 1.5 11砂質(zhì)泥巖，泥巖，煤線 4.4 122-2煤層 4.0 13砂質(zhì)泥巖 1.8 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 20601工作面煤系巖層與礦壓觀測(cè)資料 20601綜采工作面埋深80120m(一般在95m左右)，煤層平均厚度4.28m，煤系典型地層見(jiàn)表1-2。工作面長(zhǎng)度220m，采高4.0m。工作面裝備有美國(guó)6LS03滾筒采煤機(jī)，英國(guó)LX(2A)2000/1000刮板輸送機(jī)和德國(guó)WS1.7210/450掩護(hù)式液壓支架（頂梁長(zhǎng)度4030mm,架寬1750mm，額定初撐力4908KN/架，額定工作阻力6708KN/架）130架。自2019年8月至9月，進(jìn)行了礦壓觀測(cè)，歷經(jīng)老

4、頂初次來(lái)壓及5次老頂周期來(lái)壓。老頂初次來(lái)壓步距35.4m,來(lái)壓時(shí)工作面中部支架工作阻力最大達(dá)到7500KN/架，沒(méi)有出現(xiàn)頂板臺(tái)階下沉。老頂周期來(lái)壓步距8.814m，來(lái)壓時(shí)工作面中部支架最大工作阻力達(dá)7300KN/架，沒(méi)有出現(xiàn)頂板臺(tái)階下沉。支架初撐力在4730KN/架上下，約為額定初撐力的96%。表1-2 20601工作面煤系典型地層 層序 巖性 厚度（m） 1風(fēng)積沙，含水層 6.5 2粘土層，隔水層 17.0 3粗砂礫巖，含水層 14.0 4砂巖風(fēng)化層 5.0 5粉砂巖層含1-2煤線 30-45 6粉砂巖，砂質(zhì)泥巖 5.0 72-2煤層 4.3 8砂質(zhì)泥巖 2.2 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)

5、例 20604工作面煤系巖層與礦壓觀測(cè)資料 20604高產(chǎn)高效工作面埋深80110m，煤厚4.5m，煤系典型地層見(jiàn)表1-3。工作面長(zhǎng)度220m，采高4.3m。工作面裝備有美國(guó)6LS03滾筒采煤機(jī)（循序進(jìn)尺0.8m）和德國(guó)WS1.7型掩護(hù)式液壓支架（額定初撐力4908KN/架，額定工作阻力6708KN/架）130架。2019年2月8日投產(chǎn)，隨即進(jìn)行礦壓觀測(cè)，觀測(cè)工作歷經(jīng)近五個(gè)月。直接頂初次垮落步距24m。2月14日老頂初次來(lái)壓，來(lái)壓步距54.2m，來(lái)壓時(shí)工作面中部支架工作阻力達(dá)6700KN/架，頂板臺(tái)階下沉量為25mm左右。2月16日至2月28日出現(xiàn)10次老頂周期來(lái)壓，來(lái)壓步距10.819.5m

6、，來(lái)壓時(shí)工作面中部支架最大工作阻力達(dá)7100KN/架，頂板臺(tái)階下沉量一般在100mm以內(nèi)。支架初撐力當(dāng)推進(jìn)速度較慢（少于每天15個(gè)循環(huán)）時(shí)，平均為4446KN/架；當(dāng)推進(jìn)速度較快時(shí)，由于支架采用3秒鐘自動(dòng)升架，平均為2886KN/架。采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 此外，據(jù)4至7月的連續(xù)記錄數(shù)據(jù)分析，當(dāng)工作面推進(jìn)不正常（時(shí)停時(shí)采）時(shí)，支架循環(huán)平均工作阻力為5453KN/架，來(lái)壓時(shí)工作面中部大部分支架達(dá)到額定工作阻力，并出現(xiàn)微小臺(tái)階下沉；當(dāng)工作面連續(xù)推進(jìn)速度達(dá)20循環(huán)/d以上時(shí)，支架循環(huán)平均載荷為4674KN/架，來(lái)壓時(shí)工作面中部仍有大量支架安全閥開(kāi)啟，支架最大載荷達(dá)7100KN/架，頂板存在1

7、00200mm的臺(tái)階下沉。還有，在2月至7月1500m推進(jìn)過(guò)程中，周期來(lái)壓步距存在大小周期，小周期914m，大周期1724m，工作面連續(xù)快速推進(jìn)時(shí)周期來(lái)壓步距增大，一般在20m左右。表1-3 20604工作面煤系典型地層 層序 巖性 厚度(m) 1粉細(xì)砂巖 6.3 2亞粘土，沙土層 32.8 3沙礫石層，含水層 18.1 4粉砂巖，細(xì)砂巖 5.4 5粉砂巖，下含1-1煤層 2.6 6粉砂巖夾細(xì)粒砂巖 8.0 71-2煤層 0.45 8中細(xì)粒砂巖，巖性穩(wěn)定 28.2 9砂巖及砂質(zhì)泥巖 4.0 102-2煤層 4.5 11泥巖，粉砂巖 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 2-2煤層采動(dòng)后，頂板巖層活動(dòng)

8、很快就會(huì)反映到地表；而且老頂巖層在其斷裂，旋轉(zhuǎn)，下沉及觸矸過(guò)程中，巖塊間不能互相擠緊，從而不能形成能承受載荷并把自身及附加巖層的重量施加到采空空間周圍的巖體及冒矸之上的平衡結(jié)構(gòu)。采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 2-2煤層高產(chǎn)高效工作面控頂設(shè)計(jì) 煤層頂板 為合理進(jìn)行控頂設(shè)計(jì)，對(duì)煤層頂板必須有較詳細(xì)的了解。從C202面，20601面及20604面所提供的煤系典型巖層中，除C202面較詳細(xì)外，其他兩面均很籠統(tǒng)。但C202面2-2煤層至1-2煤層的距離為33.3m，而20604面2-2煤層至1-2煤層的距離為32.2m，非常接近，因而基本上可以用C202面頂板巖層的分層情況代表整個(gè)2-2煤層。即直接頂

9、厚4.0m-5.0m（有偽頂）；由下而上老頂?shù)谝环謱雍?.8m，老頂?shù)诙謱雍?.4m，老頂?shù)谌謱雍?.5m，老頂?shù)谒姆謱雍?.2m，等等。從最不利條件出發(fā)，考慮垮落帶高度時(shí)，直接頂厚度取4.0m；計(jì)算支架所需工作阻力及初撐力時(shí)，直接頂厚度取5.0m。 采高 20601面采高是4.0m，20604面采高是4.3m。本設(shè)計(jì)工作面采高是4.0-4.3m。當(dāng)采高比4.0m略小時(shí)，本設(shè)計(jì)的結(jié)果還可以用，更小時(shí)則可能導(dǎo)致垮落帶老頂分層數(shù)減小，本設(shè)計(jì)的結(jié)果不能用。當(dāng)采高大于4.3m時(shí)也應(yīng)重新設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)中考慮垮落帶高度時(shí)，采高應(yīng)采用4.3m。 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 2-2煤層高產(chǎn)高效工作面控頂

10、設(shè)計(jì) 垮落帶高度 由于本煤層老頂不能形成平衡結(jié)構(gòu)，因而應(yīng)按垮落后能填滿采空空間的原則來(lái)確定垮落帶高度。 采高為4.3m時(shí)，垮落帶巖層的厚度（高度）至少為8.6m。但直接頂和老頂?shù)谝?、二分層?.0m+1.8m+2.4m）只有8.2m，故垮落帶巖層還應(yīng)包括老頂?shù)谌謱樱?.5m），即垮落帶巖層高度為12.7m（約為采高的3倍）。 有關(guān)參數(shù)分析 支架工作阻力 在工作面中部，20601面周期來(lái)壓期間最大達(dá)到7300kN/架，初次來(lái)壓期間最大達(dá)到7500kN/架；20604面周期來(lái)壓期間最大達(dá)到7100kN/架，初次來(lái)壓期間最大達(dá)到6700kN/架?？梢?jiàn)，原選用支架的額定工作阻力（6708kN/架）是

11、不足的。 支架初撐力 20601面支架平均初撐力為4728kN/架，來(lái)壓時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)頂板臺(tái)階下沉。20604面支架平均初撐力，慢速推進(jìn)時(shí)為4446kN/架，來(lái)壓時(shí)工作面中部出現(xiàn)微?。?00mm以內(nèi)）頂板臺(tái)階下沉；快速推進(jìn)時(shí)為2886kN/架，來(lái)壓時(shí)工作面中部出現(xiàn)100200mm的頂板臺(tái)階下沉。 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 2-2煤層高產(chǎn)高效工作面控頂設(shè)計(jì) 支架初撐力 由上所述，聯(lián)系到支架的工作阻力，可見(jiàn)支架初撐力愈大，支架工作阻力也愈大，而頂板臺(tái)階下沉量就愈?。ū仨氃谙嗤瑮l件下才有意義，而20601面與20604面頂板條件相同，采高類似，用的是同一型號(hào)的支架，即條件是相同的）。 由上所述，對(duì)

12、2-2煤層而言，為保持頂板處于良好狀態(tài)，支架實(shí)際初撐力最好能在4728kN/架以上，最少也不能低于4446kN/架，從而保證不出現(xiàn)頂板臺(tái)階下沉，或頂板臺(tái)階下沉量不超過(guò)100mm。直接頂初次垮落步距 C202面是17m，20604面是24m（取自現(xiàn)場(chǎng)研究報(bào)告），根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這些數(shù)據(jù)不算小。 從最不利條件出發(fā)，控頂設(shè)計(jì)時(shí)取24m。直接頂最大分層厚度 直接頂巖層也是按分層由下而上逐層垮落的，4.05.0m直接頂不可能一下子都垮下來(lái)，充其量最大分層厚度不能超過(guò)3m。老頂初次來(lái)壓步距 20601面為35.4m（35.7m），20604面為54.2m。 同一煤層，采高類似，用的又是同一型號(hào)的支架，為什么

13、會(huì)有如此大的差異，很是費(fèi)解。 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 2-2煤層高產(chǎn)高效工作面控頂設(shè)計(jì) 老頂初次來(lái)壓步距 從資料看，20601面老頂初次來(lái)壓步距判定為40.9m也是可以的，但是它與54.2m的差距也是不小，若要兩個(gè)面的此數(shù)據(jù)趨于接近，除非是54.2m的數(shù)據(jù)是誤判的。 控頂設(shè)計(jì)可取54.2m，在這種情況下，可再不必考慮支架工作阻力的富裕系數(shù)了。 老頂周期來(lái)壓步距 20601面是8.814.3m，20604面前10次是10.819.5m，工作面推進(jìn)1500m的統(tǒng)計(jì)，小周期來(lái)壓是914m；大周期來(lái)壓是1724m。 有些局礦認(rèn)為初撐力大小對(duì)來(lái)壓步距有影響，支架初撐力越大，來(lái)壓步距越大。而206

14、01面與20604面的情況卻相反，20601面初撐力大，來(lái)壓步距卻越小。這會(huì)不會(huì)是由于判別來(lái)壓步距不是以老頂斷塊長(zhǎng)度為準(zhǔn)而是以某個(gè)壓力值為準(zhǔn)而導(dǎo)致的呢？ 控頂設(shè)計(jì)時(shí)，從最不利條件出發(fā)，老頂周期來(lái)壓步距取24m，即垮落帶老頂?shù)谌謱訋r塊長(zhǎng)度取為24m。 巖層平均容重 為簡(jiǎn)化計(jì)算，各巖層均取為24kN/m3。 其它參數(shù) 設(shè)計(jì)中還需要老頂?shù)谝弧⒍謱拥膸r塊長(zhǎng)度，以及直接頂巖層在支架后的極限懸頂距等，這些只能憑經(jīng)驗(yàn)確定。采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 2-2煤層高產(chǎn)高效工作面控頂設(shè)計(jì) 其它參數(shù) 至于支架的頂梁長(zhǎng)度（設(shè)計(jì)為4.2m），立柱與頂梁鉸點(diǎn)至支架頂梁末端距離（預(yù)計(jì)為1.2m），由于設(shè)計(jì)時(shí)支架未選

15、定，也只能先預(yù)計(jì)，等支架選定后再按照實(shí)際數(shù)據(jù)反復(fù)計(jì)算。 此外，頂梁端面距取0.34m，頂板下沉系數(shù)暫定為0.025。采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 工作面控頂設(shè)計(jì)確定支架架型、支架工作阻力與初撐力，以及支架高度等。 防漏 考慮到煤層有直接頂，而且有偽頂，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，因此應(yīng)選用雙柱掩護(hù)式液壓支架。 為防止發(fā)生端面冒落，端面距應(yīng)不超過(guò)340mm。生產(chǎn)過(guò)程中如果出現(xiàn)有端面冒高超過(guò)300mm的情況，應(yīng)提高支架的實(shí)際初撐力至P0以消除之。 防壓 支架的工作阻力應(yīng)能支撐住工作空間及采空區(qū)上方垮落帶巖層的重量。P支架工作阻力采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 工作面控頂設(shè)計(jì)式中：La每架支架所控制的工作

16、面長(zhǎng)度，1.75m/架；垮落帶直接頂巖層平均容重，22kN/m3；h垮落帶直接頂厚度，5.0 m；Lz直接頂巖梁長(zhǎng)度，即0.34m+4.20m+2.0m(經(jīng)驗(yàn))，6.54m；li垮落帶中第i層老頂及其附加巖層的平均容重，22kN/m3；hli垮落帶中第i層老頂及其附加巖層的厚度，hli =1.8m；hli =2.4m；hli =4.5m；Llki垮落帶中第i層老頂?shù)膸r塊長(zhǎng)度，Llk1 =7m；Llk2=10m；Llk3 =24m(經(jīng)驗(yàn)) ；a為煤層傾角，近水平煤層cosa近似為1；考慮掩護(hù)梁上有冒矸載荷及立柱不垂直頂梁的系數(shù)，90%； （kN/架）采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 工作面控頂設(shè)計(jì)

17、 支架的初撐力P0”應(yīng)能保證直接頂與老頂之間不離層。 平衡直接頂巖梁重量所需的支架初撐力為P01”(kN/架)平衡直接頂巖梁所產(chǎn)生力矩（對(duì)煤壁）所需的支架初撐力為P03”(kN/架)則支架所需初撐力P0”應(yīng)是P01” 與P03” 中的大值，即P0” 1399 kN/架； Lz直接頂巖梁長(zhǎng)度， Lz= Ld+ Lh =4.54m；l0P03”作用點(diǎn)距頂梁后端的距離，1.2m(預(yù)計(jì))； 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 工作面控頂設(shè)計(jì) 支架的可縮量應(yīng)能適應(yīng)裂隙帶老頂?shù)南鲁?。由于裂隙帶巖層與垮落帶巖層之間已無(wú)自由空間，h可用經(jīng)驗(yàn)公式求得(m)式中：下沉系數(shù)，0.025；M煤層采高，4.3m；LD最大控

18、頂距，為L(zhǎng)Z+l（l為循環(huán)進(jìn)尺，0.8m），即4.54m+0.8m=5.34m。 (m)所需支架最大高度為Hmax，則 (m)采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 工作面控頂設(shè)計(jì)所需支架最小高度為Hmin，則 (m)式中：Mmax煤層最大采高，4.3m；Mmin煤層最小采高，4.0m；a卸載高度，0.05m。 由于設(shè)計(jì)的采高為4.04.3m，因而支架選型時(shí)最大高度最好在4.5m以上，最小高度應(yīng)不大于3.0m。 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 工作面控頂設(shè)計(jì) 防推 在近水平煤層中，可以不用考慮用支架初撐力P0“防推。 支架所需初撐力P0應(yīng)是P0、P0”、P0“中的大值，由于P0只能在日常觀測(cè)中才能得到

19、，控頂設(shè)計(jì)時(shí)暫由P0” 、 P0“中取大值；本例中P0“可以不考慮，即設(shè)計(jì)的P0值就是P0” ，即 P0 1399KN/架。采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 初放階段工作面控頂設(shè)計(jì) 直接頂初次垮落式中：LZDXC直接頂初次垮落步距，取24m；(kN/架)采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 初放階段工作面控頂設(shè)計(jì) 直接頂初次垮落式中：h直接頂最大分層厚度，3m（只限這里計(jì)算P03”時(shí)用）；(kN/架)初次垮落時(shí)支架所需初撐力P0”為P01” 、 P03”中的大值，即P0”= 5256KN/架，也即P05256KN/架。 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 初放階段工作面控頂設(shè)計(jì) 老頂初次來(lái)壓式中：Llki

20、1/2Llxc(老頂初次來(lái)壓步距，54.2m)，27.1m；=8182(kN/架)采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 設(shè)計(jì)總結(jié) 初放階段所需支架工作阻力(P8182KN/架)及初撐力(P05256KN/架)比 正常生產(chǎn)期間所需支架工作阻力(P7585KN/架)及初撐力(P01399KN/架)大，支架選型時(shí)應(yīng)以大的為準(zhǔn)。 由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮了可能不會(huì)出現(xiàn)的極端情況，如老頂初次來(lái)壓步距為54.2m，直接頂初次垮落步距為24m等等，而本煤層構(gòu)造又較平穩(wěn)，因而支架工作阻力(8182KN/架)及初撐力(5256KN/架)不必再有10%左右的富裕系數(shù)。 本設(shè)計(jì)的結(jié)論是：選用WS型掩護(hù)式液壓支架，額定工作阻力不小于

21、8182KN/架，額定初撐力不小于5256KN/架，最大高度在4.5m以上，最小高度不大于3.0m。 由于初放階段所需初撐力較大，工作面投產(chǎn)后，在老頂初次來(lái)壓前，應(yīng)控制工作面推進(jìn)速度，不能過(guò)快，保證初撐力不小于5256KN/架。此外，為保證頂板處于良好狀態(tài)，日常生產(chǎn)期間應(yīng)保證初撐力不小于4278KN/架。 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例某礦1022單體支柱工作面控頂設(shè)計(jì)采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 有關(guān)資料 地質(zhì)概況 工作面上部為西風(fēng)井保安煤柱及10煤層防水煤柱，下部為1024工作面，西邊界為已采區(qū)邊界內(nèi)縮60m，東為總回風(fēng)巷石門(mén)保安煤柱。工作面走向長(zhǎng)425485m，平均455m；傾斜長(zhǎng)11

22、0150m，平均130m。傾角520，平均13。煤層厚度為1.03.7m，平均2.7m。 工作面無(wú)偽頂；直接頂為泥巖，厚1.72.5m；老頂為砂巖，厚9.5m，由下而上第一分層厚度為2.5m，第二分層厚度為4.0m。底板為泥巖，厚46m。 技術(shù)概況 工作面開(kāi)切眼長(zhǎng)150m；炮采，機(jī)道寬1.0m。注意到支柱的選型，當(dāng)煤層厚度在1.92.3m之間時(shí)，一次采全高；當(dāng)煤層厚度大于2.3m時(shí)跟頂丟底，最大采高不大于2.3m；局部地段煤厚小于1.9m時(shí)，要更換支柱，但最小采高不低于1.3m。 采用外注式單體液壓支柱配合HDJA-1000鉸接頂梁，一梁一柱走向架設(shè)，梁柱配合為柱前800mm、柱后200mm。

23、工作面支柱全部穿300鐵鞋。三四排控頂，排距1m，最小控頂距3.2m，最大控頂距4.2m，放頂距1m。采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 有關(guān)資料 參考面情況 1022面為本煤層第一個(gè)工作面，其參考工作面鄰礦1029工作面的情況是：采高2.2m，直接頂厚度2m左右,老頂厚2.5m左右, 初次來(lái)壓步距24m，周期來(lái)壓步距1113m。 1022工作面控頂設(shè)計(jì) 煤層頂板 直接頂厚1.72.5m?？紤]垮落帶高度時(shí)取1.7m，考慮支柱工作阻力及初撐力時(shí)取2.5m。老頂?shù)谝环謱雍?.5m，第二分層厚4m（基礎(chǔ)巖層厚2.5m）。 采高 1.3m2.3m?？紤]垮落帶高度時(shí)取2.3m。 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)

24、例 垮落帶高度 由于老頂分層可能形成平衡結(jié)構(gòu)，因而需要通過(guò)驗(yàn)算來(lái)確定老頂哪些分層屬于垮落帶。 驗(yàn)算用下面公式： 式中：Hi由下而上第i層老頂巖層的厚度（基礎(chǔ)巖層），m；Hi由下而上第i層老頂分層的厚度，m； Kl老頂及其附加巖層的巖石碎脹系數(shù)，取1.5；h直接頂厚度，1.7m；Kz直接頂巖層的巖石碎脹系數(shù)，取1.5；設(shè)i=1 H1 =2.5 m 由于H1小于3.45m，老頂?shù)谝环謱犹幵诳迓鋷е小?(m)采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)i=2 H2 =2.5 m 由于H2大于2.2m，老頂?shù)诙謱犹幵诹严稁е小?垮落帶巖層包含直接頂與老頂?shù)谝环謱?。?jì)算Lj與P0時(shí)，垮落帶巖層厚2.5+2.5=5

25、.0m。 (m) 有關(guān)參數(shù) 支柱平均工作阻力 計(jì)算時(shí)取額定值的60%。 支柱初撐力 一般不超過(guò)額定值的80%。 直接頂初次垮落步距 因?yàn)闆](méi)有收集到相關(guān)數(shù)據(jù)，憑經(jīng)驗(yàn)取為8m， 即LZDXC=8.0m。 直接頂最大分層厚度 因直接頂不太厚，取2.5m。 老頂周期來(lái)壓步距 參考鄰礦1029面取13m（在本例也就是老頂?shù)谝环謱訋r塊長(zhǎng)度） 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 有關(guān)參數(shù) 老頂初次來(lái)壓步距 參考鄰礦1029面為24m，但一般應(yīng)為周期來(lái)壓步距的兩倍以上，故取26m，即Llxc=26m。 巖層平均容重 取為23kN/m3。 其他參數(shù) 直接頂巖層在采空區(qū)極限懸頂距Lzx，取為1m。端面距取0.2m。頂

26、板下沉系數(shù)取0.025。頂梁高度取0.1m。裂隙帶老頂斷塊長(zhǎng)度取14m(經(jīng)驗(yàn))。 控頂設(shè)計(jì) 防漏 本工作面直接頂板為泥巖，中穩(wěn)偏下，因此柱距Lj不宜大于0.7m，而且頂梁上要插塘材；塘材長(zhǎng)0.9m，直徑30mm，每棚6根。 防壓 支架的工作阻力應(yīng)能支撐住工作空間上方及采空區(qū)上方垮落帶巖層重量。為此選用支柱的平均工作阻力P為180KN/根（額定工作阻力的60%）再求Lj。采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例式中：n1一個(gè)柱距內(nèi)第一排基本支柱數(shù)目，1；n2一個(gè)柱距內(nèi)第二排基本支柱數(shù)目，1；n3一個(gè)柱距內(nèi)第三排基本支柱數(shù)目，1；nm一個(gè)柱距內(nèi)密集支柱數(shù)目，1；直接頂巖層容重，23kN/m3； h直接頂厚度

27、，2.5m；Lx最小控頂距，3.2m；Lzx直接頂在采空區(qū)極限懸頂距，1m；l1第一老頂分層平均容重，23kN/m3；hl1第一老頂分層厚度 ，2.5m；Llk1第一老頂分層巖塊長(zhǎng)度(周期來(lái)壓步距)，13m；a煤層傾角，520，這里以5計(jì)算，并近似取1 ；采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例(m)取Lj =0.7m 防壓 支柱的初撐力應(yīng)能保持直接頂與老頂之間不離層(所需初撐力為P0”)。=42.3kN/根=40.3kN/根采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例(kN/根)P0”為P01” 、P02” 、P03”中的大值，即P0” =42.3 kN/根 防壓 支柱可縮量應(yīng)能適應(yīng)裂隙帶老頂?shù)南鲁?。 當(dāng)采高為1

28、.92.3m時(shí)，求最大控頂距處頂板下沉量h。 m式中：H裂隙帶老頂斷塊觸矸處的下沉量，m。(式中 M 為煤層采高2.3 m； KZ為直接頂巖層碎脹系數(shù)，1.5；Kl為老頂及其附加巖層的碎脹系數(shù)，1.5；h為直接頂厚度，1.7 m ；i=1，hl1為垮落帶老頂厚度，2.5 m；經(jīng)計(jì)算H=0.2 m)；LD最大控頂距，4.2 m；Llz裂隙帶老頂斷塊長(zhǎng)度，取14 m(經(jīng)驗(yàn))。 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例 m式中：下沉系數(shù)，取 0.025。(m)當(dāng)采高在2.1m及以下時(shí)，H已經(jīng)為零，故取h=0.24m。 所需支柱最大高度為Hmax(m)式中：Mmax煤層最大采高，2.3；b頂梁高度，0.1 m。(m)采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例所需支柱最小高度為Hmin(m)式中：Mmin煤層最小采高，1.9m；a卸載高度，0.05m。 1.51(m)選用DZ22-30/100型支柱。 當(dāng)采高為1.51.9m 時(shí)： (m)(m)(m)選用DZ18-30/100型支柱。 采場(chǎng)頂板控制及監(jiān)測(cè)控頂設(shè)計(jì)實(shí)例當(dāng)采高為1.31.5m 時(shí)： (m)(m)(m)選用DZ14-30/100型支柱。 從以上計(jì)算可知，當(dāng)采高在1.92.3m時(shí)，應(yīng)選用DZ22-30/100型單體液壓支柱；采高在1.51.9m時(shí)，應(yīng)改用DZ18-30/100型支柱；采高在1.31.5m時(shí)，應(yīng)改用DZ14-30/100型支柱。 防