第五章 采場頂板支護方法

1、1礦山壓力與巖層控制礦山壓力與巖層控制2第五章第五章 采場頂板支護方法采場頂板支護方法3第一節(jié)第一節(jié) 頂板分類與底板特征頂板分類與底板特征 回采空間是地下移動工作空間，控制礦山壓力是為回采空間是地下移動工作空間，控制礦山壓力是為了保證正常生產(chǎn)和人員安全。了保證正常生產(chǎn)和人員安全。 控制采場礦山壓力：控制采場礦山壓力：掌握老頂活動規(guī)律（主要手段）掌握老頂活動規(guī)律（主要手段）工作面支護（基本手段）工作面支護（基本手段） 礦山壓力顯現(xiàn)取決于：礦山壓力顯現(xiàn)取決于：采場圍巖性質(zhì)（老頂、直接頂、直接底）采場圍巖性質(zhì)（老頂、直接頂、直接底）開采條件（開采順序、工作面布置和采空區(qū)開采條件（開采順序、工作面布置

2、和采空區(qū)處理方法及支護措施）處理方法及支護措施）4傳遞控制傳遞控制基本手段基本手段工作面縱向分析：工作面縱向分析：老頂老頂支架支架直接頂直接頂控制控制顯現(xiàn)顯現(xiàn)控制關(guān)鍵控制關(guān)鍵來壓來壓傳遞來壓傳遞來壓控制控制完整性很重要完整性很重要5煤壁煤壁采空區(qū)采空區(qū)支架支架剛性支撐剛性支撐支撐力支撐力可縮性可縮性處理方法對老頂?shù)幕钐幚矸椒▽享數(shù)幕顒佑忻黠@影響?？迓鋭佑忻黠@影響?？迓鋷r石可縮性大巖石可縮性大定量描述定量描述: :工作阻力工作阻力- -可縮量關(guān)系曲線可縮量關(guān)系曲線P P-s s工作面橫向分析：工作面橫向分析： 由于回采工作面支架是在直接底上，所以直接底由于回采工作面支架是在直接底上，所以直接底

3、特性對支架性能的發(fā)揮影響很大。特性對支架性能的發(fā)揮影響很大。 所以控制礦壓就是協(xié)調(diào)支護所以控制礦壓就是協(xié)調(diào)支護圍巖的關(guān)系，其前圍巖的關(guān)系，其前提是做到知己知彼，即了解圍巖特性和支護手段的特提是做到知己知彼，即了解圍巖特性和支護手段的特性。性。61. 1. 對直接頂?shù)姆治鰧χ苯禹數(shù)姆治?（1）直接頂，采場支護直接對象，其完整程度不僅直接影響）直接頂，采場支護直接對象，其完整程度不僅直接影響工作面的安全及工作面生產(chǎn)能力的發(fā)揮，而且直接影響到所選工作面的安全及工作面生產(chǎn)能力的發(fā)揮，而且直接影響到所選擇的支護形式。擇的支護形式。 （2）直接頂?shù)耐暾潭热Q于兩方面因素：直接頂巖層本身）直接頂?shù)耐暾潭?/p>

4、取決于兩方面因素：直接頂巖層本身力學性質(zhì)；直接頂巖層內(nèi)層理和裂隙發(fā)育程度。力學性質(zhì)；直接頂巖層內(nèi)層理和裂隙發(fā)育程度。 （3）直接頂巖層內(nèi)層理和裂隙一般分為三類：原生裂隙、構(gòu)）直接頂巖層內(nèi)層理和裂隙一般分為三類：原生裂隙、構(gòu)造裂隙和壓裂裂隙。其中，造裂隙和壓裂裂隙。其中，壓裂裂隙指在煤層開采時引起的破壓裂裂隙指在煤層開采時引起的破壞面。一般僅發(fā)生在比較軟的直接頂，主要是由于支承壓力的壞面。一般僅發(fā)生在比較軟的直接頂，主要是由于支承壓力的作用而形成。常與煤層面夾角作用而形成。常與煤層面夾角60 90 。7 （4 4）直接頂冒空將使支架頂梁與頂板的接頂情）直接頂冒空將使支架頂梁與頂板的接頂情況惡化，

5、導致無法利用支架的工作阻力通過直接頂防況惡化，導致無法利用支架的工作阻力通過直接頂防止老頂巖塊的失穩(wěn)與滑落，也可能使支架受嚴重偏載止老頂巖塊的失穩(wěn)與滑落，也可能使支架受嚴重偏載而損壞，還可能由此造成的一系列影響生產(chǎn)的事故。而損壞，還可能由此造成的一系列影響生產(chǎn)的事故。 8 （5 5）構(gòu)造裂隙可以造成有規(guī)則的傾斜于煤壁或采）構(gòu)造裂隙可以造成有規(guī)則的傾斜于煤壁或采空區(qū)方向的裂隙。由于工作面的推進方向與裂隙方向空區(qū)方向的裂隙。由于工作面的推進方向與裂隙方向不同，工作面頂板可能出現(xiàn)兩種完全不同的結(jié)果。當不同，工作面頂板可能出現(xiàn)兩種完全不同的結(jié)果。當工作面推進方向與節(jié)理傾斜方向一致時，常常容易造工作面推

6、進方向與節(jié)理傾斜方向一致時，常常容易造成工作面較大壓力。成工作面較大壓力。9初次垮落步距初次垮落步距L0：直接頂首次出現(xiàn)垮落高度超過：直接頂首次出現(xiàn)垮落高度超過11.5m，垮落范圍超過全工作面長度一半時工作面的，垮落范圍超過全工作面長度一半時工作面的推進長度。推進長度。以此分為三類：以此分為三類：（6 6）定量分析）定量分析10%100FFEA圖圖5-3 頂板端面破碎度的計算示意圖頂板端面破碎度的計算示意圖 端面破碎度：指支架前梁端部到煤壁間頂板出現(xiàn)冒端面破碎度：指支架前梁端部到煤壁間頂板出現(xiàn)冒落高度超過落高度超過50100mm所占的面積比例。所占的面積比例。 端面距為端面距為1m時的端面破碎

7、度稱時的端面破碎度稱“頂板冒落敏感度頂板冒落敏感度”或或“頂板破碎指數(shù)頂板破碎指數(shù)”，以，以E表示。表示。11圖圖5-4 5-4 端面距與頂板破碎度的關(guān)系端面距與頂板破碎度的關(guān)系 E30%，不穩(wěn)定頂板，不穩(wěn)定頂板端面距端面距122. 2. 對老頂?shù)姆治鰧享數(shù)姆治?（1）老頂?shù)氖Х€(wěn)及其來壓強度不僅對直接頂?shù)姆€(wěn)定性有）老頂?shù)氖Х€(wěn)及其來壓強度不僅對直接頂?shù)姆€(wěn)定性有直接影響，而且對確定支護強度、支架具備的可縮量以及直接影響，而且對確定支護強度、支架具備的可縮量以及選擇采空區(qū)處理方法等，都起著決定性作用。選擇采空區(qū)處理方法等，都起著決定性作用。 （2）根據(jù)老頂取得平衡的條件，在全部垮落法工作面，）根據(jù)

8、老頂取得平衡的條件，在全部垮落法工作面，一般情況下老頂巖層對工作面的頂板壓力的影響主要取決一般情況下老頂巖層對工作面的頂板壓力的影響主要取決于直接頂?shù)暮穸?。顯然，老頂離煤層越遠，即直接頂厚度于直接頂?shù)暮穸?。顯然，老頂離煤層越遠，即直接頂厚度越大，破斷后形成越大，破斷后形成“結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)”和呈現(xiàn)緩慢下沉式平衡的可能和呈現(xiàn)緩慢下沉式平衡的可能性也越大。因此，長期以來，生產(chǎn)單位常常以老頂距離被性也越大。因此，長期以來，生產(chǎn)單位常常以老頂距離被開采煤層得遠近作為預計影響工作面礦山壓力顯現(xiàn)的重要開采煤層得遠近作為預計影響工作面礦山壓力顯現(xiàn)的重要指標之一。有學者將巖層厚度大于指標之一。有學者將巖層厚度大于2m

9、，單軸抗壓強度大于，單軸抗壓強度大于6080MPa的巖層稱為老頂。的巖層稱為老頂。13（3）老頂來壓強度同直接頂厚度）老頂來壓強度同直接頂厚度hi與煤層采高與煤層采高hm比值比值（N=hi/hm）的關(guān)系：）的關(guān)系：I. N5，老頂?shù)目迓渑c錯動對工作面支架無多大影響，稱為，老頂?shù)目迓渑c錯動對工作面支架無多大影響，稱為無周期來壓或周期來壓不明顯頂板。如圖無周期來壓或周期來壓不明顯頂板。如圖5-5a。II. 2N5，老頂?shù)氖Х€(wěn)對工作面支架有較為嚴重的影響，老頂?shù)氖Х€(wěn)對工作面支架有較為嚴重的影響，稱為周期來壓頂板。如圖稱為周期來壓頂板。如圖5-5b。III. N2，沒有直接頂，老頂?shù)膽衣杜c垮落都對工作

10、面支架，沒有直接頂，老頂?shù)膽衣杜c垮落都對工作面支架有嚴重影響，稱為周期來壓嚴重頂板。如圖有嚴重影響，稱為周期來壓嚴重頂板。如圖5-5c。 14IV. 老頂特別堅硬，又無直接頂，常懸露上萬平方米而不垮老頂特別堅硬，又無直接頂，常懸露上萬平方米而不垮落，當其垮落時則形成暴風，造成事故，稱為極堅硬頂板。落，當其垮落時則形成暴風，造成事故，稱為極堅硬頂板。如圖如圖5-5d。V. 能塑性彎曲的頂板。賦存在煤層之上的頂板，隨著工作能塑性彎曲的頂板。賦存在煤層之上的頂板，隨著工作面的推進能緩慢下沉，而后逐漸與煤層底板相接觸。如圖面的推進能緩慢下沉，而后逐漸與煤層底板相接觸。如圖5-5e。 圖圖5-5 頂板巖

11、層典型柱狀圖實例頂板巖層典型柱狀圖實例153. 3. 頂板分類方案及其指標頂板分類方案及其指標 為了指導回采工作面頂板管理、選擇合適得液壓為了指導回采工作面頂板管理、選擇合適得液壓支架形式、單體支柱的支護方法和采空區(qū)處理措施；支架形式、單體支柱的支護方法和采空區(qū)處理措施；以及為了確定液壓支架支護強度和單體支柱的支護密以及為了確定液壓支架支護強度和單體支柱的支護密度，以提高工作面的安全程度，減少頂板事故等，原度，以提高工作面的安全程度，減少頂板事故等，原煤炭工業(yè)部頒發(fā)了煤炭工業(yè)部頒發(fā)了緩傾斜煤層采煤工作面頂板分類緩傾斜煤層采煤工作面頂板分類（MT554-1996MT554-1996）行業(yè)標準。）

12、行業(yè)標準。1617老頂（基本頂）分級指標老頂（基本頂）分級指標老頂分級老頂分級IIIIIIIV老頂來壓顯現(xiàn)老頂來壓顯現(xiàn)不明顯不明顯明顯明顯強烈強烈非常強烈非常強烈IVaIVb分級指標分級指標pe 895895pe 975975pe 107510751145 老頂?shù)姆旨壷笜耸抢享數(shù)姆旨壷笜耸恰袄享敵醮蝸韷寒斄坷享敵醮蝸韷寒斄縫e ”，單位，單位kPa其值由老頂初次來壓步距其值由老頂初次來壓步距Lf、直接頂充填系數(shù)、直接頂充填系數(shù)N和和煤層采高煤層采高hm綜合確定：綜合確定：mfehNLp6 .525 .15)ln(3 .24118194. 4. 底板特征底板特征 （1）底板巖層在礦山壓力控制中涉

13、及兩類問題：）底板巖層在礦山壓力控制中涉及兩類問題： 一方面是煤層開采引起的底板破壞，其范圍將與開一方面是煤層開采引起的底板破壞，其范圍將與開采范圍及采空區(qū)周圍的支承壓力分布有關(guān)，由于底板的采范圍及采空區(qū)周圍的支承壓力分布有關(guān)，由于底板的破壞可能導致地下水分布的變化，引起突水等事故。破壞可能導致地下水分布的變化，引起突水等事故。 另一方面底板巖層的剛度將直接影響到支護性能的另一方面底板巖層的剛度將直接影響到支護性能的發(fā)揮，支護系統(tǒng)剛度是由發(fā)揮，支護系統(tǒng)剛度是由“底板底板支架支架頂板頂板”所組成。所組成。如單體支柱底面積只有如單體支柱底面積只有100cm2左右，在底板松軟情況下，左右，在底板松軟

14、情況下，易插入底板，從而影響對頂板的控制。易插入底板，從而影響對頂板的控制。20（2 2）判斷底板類型，并進行分類的指標：）判斷底板類型，并進行分類的指標：底板比壓：底板比壓：指支架底座對單位面積底板所造成的壓力。（靜壓指支架底座對單位面積底板所造成的壓力。（靜壓式底板比壓儀，作用底板為壓模，其直徑式底板比壓儀，作用底板為壓模，其直徑 180mm180mm） 底板穿透度：底板穿透度：指平均單位沖擊能所克服的沖擊阻力值。（沖指平均單位沖擊能所克服的沖擊阻力值。（沖擊式底板比壓儀，作用底板為撞針）擊式底板比壓儀，作用底板為撞針）圖圖5-6 5-6 支柱對底板的破壞形式支柱對底板的破壞形式 a整體剪

15、切整體剪切b局部剪切局部剪切c其它剪切其它剪切d穿鞋破壞穿鞋破壞（3）支柱插底的破壞形式）支柱插底的破壞形式21采煤工作面底板分類標準采煤工作面底板分類標準底板類別底板類別基本指標基本指標輔助指標輔助指標參考指標參考指標一般巖性一般巖性名稱名稱代號代號容許比壓容許比壓qc/MPa容許剛度容許剛度Kc /MPa/mm容許穿透度容許穿透度 c/mm-1容許單軸抗壓容許單軸抗壓強度強度Rc/MPa極軟極軟I3.00.0350.20322.762.1641.79厚砂質(zhì)頁巖，厚砂質(zhì)頁巖，粉砂巖，砂粉砂巖，砂巖巖22第二節(jié)第二節(jié) 采場支架類型與支架力學特性采場支架類型與支架力學特性一、采場支架分類：一、采

16、場支架分類： 回采工作面支架主要是由梁和柱組合而成。根據(jù)支回采工作面支架主要是由梁和柱組合而成。根據(jù)支柱與頂梁的配合關(guān)系，可將工作面支架為兩大類：單體柱與頂梁的配合關(guān)系，可將工作面支架為兩大類：單體支架和液壓支架。支架和液壓支架。 由金屬支柱與金屬鉸接頂梁組合而成的工作面支架由金屬支柱與金屬鉸接頂梁組合而成的工作面支架稱為單體支架。根據(jù)金屬支柱的特性，又分為摩擦式金稱為單體支架。根據(jù)金屬支柱的特性，又分為摩擦式金屬支架和單體液壓支架，前者使用的支柱為摩擦式金屬屬支架和單體液壓支架，前者使用的支柱為摩擦式金屬支柱，后者為液壓支柱。支柱，后者為液壓支柱。 液壓支架是由支柱、底座與頂梁聯(lián)合為一個整體

17、的液壓支架是由支柱、底座與頂梁聯(lián)合為一個整體的結(jié)構(gòu)，它以液壓為動力，實現(xiàn)支架支設(shè)、回撤、拉架、結(jié)構(gòu)，它以液壓為動力，實現(xiàn)支架支設(shè)、回撤、拉架、移溜機械化。移溜機械化。 23支柱的撐力與工作阻力：支柱的撐力與工作阻力： 支柱對頂板的主動作用力稱為支柱的撐力。支柱對頂板的主動作用力稱為支柱的撐力。 支柱受頂板壓力作用而反映出來的力稱為支柱的阻力，支柱受頂板壓力作用而反映出來的力稱為支柱的阻力，又稱工作阻力。又稱工作阻力。 常用的支柱的工作阻力與撐力：常用的支柱的工作阻力與撐力： （1 1）初撐力）初撐力P P0 0：支架支設(shè)時最初形成的主動力。：支架支設(shè)時最初形成的主動力。 （2 2）始動阻力）始

18、動阻力P P0 0：在頂板壓力作用下，活柱開始下縮時的：在頂板壓力作用下，活柱開始下縮時的工作阻力。工作阻力。 （3 3）初工作阻力）初工作阻力P P1 1：指在支架性能曲線中，活柱下縮時，：指在支架性能曲線中，活柱下縮時，工作阻力增長率由急劇增加轉(zhuǎn)為緩慢增長的轉(zhuǎn)折點出的工作工作阻力增長率由急劇增加轉(zhuǎn)為緩慢增長的轉(zhuǎn)折點出的工作阻力。阻力。 （4 4）最大工作阻力）最大工作阻力P P2 2：支柱所能承受的最大負載能力，又：支柱所能承受的最大負載能力，又稱額定工作阻力。稱額定工作阻力。24支柱的典型工作特性：支柱的典型工作特性：圖圖5-7 典型支柱特性曲線（典型支柱特性曲線（P s曲線）曲線）a急

19、增阻式；急增阻式；b微增阻式；微增阻式；c恒增阻式。恒增阻式。典型急增阻式：典型急增阻式：HZJAHZJA型摩擦支柱型摩擦支柱典型微增阻式：典型微增阻式：HZWAHZWA型摩擦支柱型摩擦支柱典型恒阻式：典型恒阻式：液壓支柱液壓支柱/ /架架理想模式理想模式一般一般 s=67mm25 急增阻式支柱，適用于頂板穩(wěn)定，下沉量較小的急增阻式支柱，適用于頂板穩(wěn)定，下沉量較小的薄煤層工作面；薄煤層工作面； 微增阻式支柱，可用于頂板下沉量較大的工作面。微增阻式支柱，可用于頂板下沉量較大的工作面。急微26272829二、液壓支柱的結(jié)構(gòu)及特性二、液壓支柱的結(jié)構(gòu)及特性 液壓支柱是典型的液壓支柱是典型的恒阻性能恒阻

20、性能的支柱。單獨與的支柱。單獨與頂梁配合支護頂板，稱為單體液壓支架，與頂梁、頂梁配合支護頂板，稱為單體液壓支架，與頂梁、底座以及移架千斤頂?shù)冉M合稱液壓自移支架。底座以及移架千斤頂?shù)冉M合稱液壓自移支架。 液壓支柱按注油方式可分為：內(nèi)注油式和液壓支柱按注油方式可分為：內(nèi)注油式和外注油式兩種。外注油式兩種。 301. 內(nèi)注式單體液壓支柱：內(nèi)注式單體液壓支柱： 工作介質(zhì)：機油；工作介質(zhì)：機油； 支撐方式：搖動手把，支撐方式：搖動手把，操作支柱內(nèi)手搖泵，把油從操作支柱內(nèi)手搖泵，把油從低壓腔壓入高壓腔；低壓腔壓入高壓腔； 過壓保護：安全閥保證過壓保護：安全閥保證恒定工作阻力；恒定工作阻力； 回收：打開卸壓

21、閥使高回收：打開卸壓閥使高壓腔的油回到低壓腔，活柱壓腔的油回到低壓腔，活柱自重作用下回縮。自重作用下回縮。 內(nèi)注式單體液壓支柱初內(nèi)注式單體液壓支柱初撐力靠手工操作，一般可達撐力靠手工操作，一般可達70100kN。適用條件適用條件:用于高檔普采工作面頂板支護和綜采工作面的端頭支護用于高檔普采工作面頂板支護和綜采工作面的端頭支護,適合于煤層傾角小于適合于煤層傾角小于25緩傾斜回采工作面，采取措施亦可用于緩傾斜回采工作面，采取措施亦可用于25 35 的回采工作面支護。與金屬鉸接頂梁配套使用。的回采工作面支護。與金屬鉸接頂梁配套使用。NDZ18-25/80312.外注式液壓支柱：外注式液壓支柱： 工作

22、介質(zhì)：含工作介質(zhì)：含1%2%乳乳化油的乳化液；化油的乳化液； 支撐：靠外部泵站經(jīng)管路支撐：靠外部泵站經(jīng)管路通過注液槍向支柱供液；通過注液槍向支柱供液； 過壓保護：安全閥保證恒過壓保護：安全閥保證恒定工作阻力；定工作阻力； 回收：打開卸壓閥，把乳回收：打開卸壓閥，把乳化液排到支柱外，活柱自重和化液排到支柱外，活柱自重和彈簧力作用下回縮。彈簧力作用下回縮。 安全閥、單向閥、卸壓閥安全閥、單向閥、卸壓閥共同組成一個三用閥。共同組成一個三用閥。323333內(nèi)、外注式液壓支柱優(yōu)缺點比較內(nèi)、外注式液壓支柱優(yōu)缺點比較優(yōu)缺點優(yōu)缺點外注式外注式內(nèi)注式內(nèi)注式優(yōu)優(yōu)點點升柱快：一般為升柱快：一般為6080 mm/s，

23、比內(nèi)注式快比內(nèi)注式快45倍；倍；初撐力大，且較穩(wěn)定；初撐力大，且較穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡單，零件少，易維護；結(jié)構(gòu)簡單，零件少，易維護；重量輕：同規(guī)格比內(nèi)注式輕重量輕：同規(guī)格比內(nèi)注式輕35kg；成本低。成本低。使用靈活方便，不需要外部動使用靈活方便，不需要外部動力；力；三閥裝在支柱內(nèi)腔，不易污染三閥裝在支柱內(nèi)腔，不易污染失效；失效；液壓系統(tǒng)自身形成閉路循環(huán)，液壓系統(tǒng)自身形成閉路循環(huán)，節(jié)省油耗，勞動條件有所改善。節(jié)省油耗，勞動條件有所改善。缺缺點點支柱閥露在外面，易受環(huán)境污支柱閥露在外面，易受環(huán)境污染失效；染失效；需配乳化液泵站和管路；需配乳化液泵站和管路；降柱外排液；降柱外排液；升柱要沖洗注油閥體。升柱要

24、沖洗注油閥體。初撐力人為影響較嚴重，不易初撐力人為影響較嚴重，不易均衡；均衡；升柱速度慢，每搖一次手把，升柱速度慢，每搖一次手把，只能升高只能升高2030 mm；支柱結(jié)構(gòu)復雜；支柱結(jié)構(gòu)復雜；三閥產(chǎn)生故障井下不易更換；三閥產(chǎn)生故障井下不易更換；維護檢修量大；維護檢修量大；重量較大。重量較大。薄煤層或人行困難面宜用內(nèi)注式；其它宜用外注式。薄煤層或人行困難面宜用內(nèi)注式；其它宜用外注式。343. 液壓自移支架支柱工作原理：液壓自移支架支柱工作原理： 液壓自移支架使用的液壓支柱屬于外注式。液壓自移支架使用的液壓支柱屬于外注式。 有三種狀態(tài)：有三種狀態(tài)：-升柱狀態(tài)；升柱狀態(tài)；-工作狀態(tài)；工作狀態(tài)；-卸載卸

25、載狀態(tài)狀態(tài) 。 初撐力由泵壓決定，而泵壓由柱體內(nèi)的液壓決定。初撐力由泵壓決定，而泵壓由柱體內(nèi)的液壓決定。420DPKPp 工作原理：當頂板下沉時，支柱下腔液受壓縮，工作原理：當頂板下沉時，支柱下腔液受壓縮，工作阻力急增至額定工作阻力。當載荷較大，且超過工作阻力急增至額定工作阻力。當載荷較大，且超過額定工作阻力時，安全閥打開，工作液由下腔回入到額定工作阻力時，安全閥打開，工作液由下腔回入到上腔或部分外泄，支柱下縮，工作阻力略降，這樣周上腔或部分外泄，支柱下縮，工作阻力略降，這樣周而復始保持了工作阻力恒定。而復始保持了工作阻力恒定。35乳化液泵站乳化液泵站主要由乳化液箱和乳化液泵組主要由乳化液箱和

26、乳化液泵組(兩組兩組)及液壓控制系統(tǒng)組成及液壓控制系統(tǒng)組成. 36三、液壓支架支護方法分析三、液壓支架支護方法分析1. 1. 概念概念 液壓自移支架是以高壓液體為動力，由金屬構(gòu)件和液壓自移支架是以高壓液體為動力，由金屬構(gòu)件和若干液壓元件組成。能實現(xiàn)支撐、切頂、自移和推溜等若干液壓元件組成。能實現(xiàn)支撐、切頂、自移和推溜等工序，與大功率采煤機、大運量的可彎曲刮板輸送機組工序，與大功率采煤機、大運量的可彎曲刮板輸送機組成回采工作面的綜合機械化設(shè)備。成回采工作面的綜合機械化設(shè)備。主要支護方式：主要支護方式： 即時支護：采煤機過后，液壓支架按照降架移即時支護：采煤機過后，液壓支架按照降架移架升架推溜的次

27、序動作，及時支護新裸露的頂板，架升架推溜的次序動作，及時支護新裸露的頂板，應(yīng)用廣泛；應(yīng)用廣泛； 滯后支護：采煤機割煤后，液壓支架按照推溜滯后支護：采煤機割煤后，液壓支架按照推溜降架移架升架的次序動作，用于穩(wěn)定、完整的頂板降架移架升架的次序動作，用于穩(wěn)定、完整的頂板條件。條件。37三、液壓支架支護方法分析三、液壓支架支護方法分析2. 2. 組成組成承載構(gòu)件：用于直接承受支架外力和傳遞頂板載荷作承載構(gòu)件：用于直接承受支架外力和傳遞頂板載荷作用的結(jié)構(gòu)件。如：頂梁、掩護梁、底座和連桿等；用的結(jié)構(gòu)件。如：頂梁、掩護梁、底座和連桿等；執(zhí)行元件：以液體為介質(zhì)產(chǎn)生主動作用力抵抗外力對執(zhí)行元件：以液體為介質(zhì)產(chǎn)生

28、主動作用力抵抗外力對支架的作用，并實現(xiàn)支架的各種功能。如：支柱和各種支架的作用，并實現(xiàn)支架的各種功能。如：支柱和各種用途的千斤頂；用途的千斤頂；38控制元件：用于控制各執(zhí)行元件動作的方向、出力、控制元件：用于控制各執(zhí)行元件動作的方向、出力、速度等實現(xiàn)人為性的操縱和控制，為生產(chǎn)服務(wù)。如：操速度等實現(xiàn)人為性的操縱和控制，為生產(chǎn)服務(wù)。如：操縱閥、單向閥、安全閥等；縱閥、單向閥、安全閥等；輔助裝置：為完善液壓支架的作用性能，擴大其使用輔助裝置：為完善液壓支架的作用性能，擴大其使用范圍，用于不直接承受頂板載荷，而為實現(xiàn)支架某種動范圍，用于不直接承受頂板載荷，而為實現(xiàn)支架某種動作或功能所配備的必要裝置。如

29、：護幫裝置、側(cè)護板、作或功能所配備的必要裝置。如：護幫裝置、側(cè)護板、防倒、防滑裝置等；防倒、防滑裝置等；工作液體：用于傳遞能量的工作介質(zhì)。液壓支架使用工作液體：用于傳遞能量的工作介質(zhì)。液壓支架使用的工作液為的工作液為5%5%的乳化液，使用中不低于的乳化液，使用中不低于3%3%。39（1）按架型結(jié)構(gòu)及與圍巖關(guān)系分類：支撐式支架；掩護）按架型結(jié)構(gòu)及與圍巖關(guān)系分類：支撐式支架；掩護支撐式支架；支撐掩護式支架；掩護式支架。支撐式支架；支撐掩護式支架；掩護式支架。圖圖5-11 各類液壓支架的基本結(jié)構(gòu)各類液壓支架的基本結(jié)構(gòu)3. 液壓支架分類液壓支架分類40（2）按使用條件分類：）按使用條件分類：3.5m1

30、.3mh3.5m1.3 )m厚煤層一次采全高支架（h）使用高度 中厚煤層支架（）薄煤層支架（h000025254545 )緩傾斜工作面支架（）使用傾角 傾斜工作面支架（）急傾斜工作面支架（使用位置使用位置過渡支架（排頭支架）過渡支架（排頭支架）端頭支架端頭支架工作面基本支架工作面基本支架順槽超前支架順槽超前支架采煤工藝采煤工藝一次采全高支架一次采全高支架放頂煤支架放頂煤支架鋪網(wǎng)支架鋪網(wǎng)支架充填支架充填支架41按支架的控制方式分：按支架的控制方式分：1.手動控制：有本架控制、單向鄰架控制、手動控制：有本架控制、單向鄰架控制、雙向鄰架控制等。缺點是支架推進速度慢，雙向鄰架控制等。缺點是支架推進速度

31、慢，不能保證支架的額定初撐力，工人勞動強不能保證支架的額定初撐力，工人勞動強度高。度高。2.自動控制：分程序控制、先導式程序控制、自動控制：分程序控制、先導式程序控制、遙控等。優(yōu)點是支架推進速度提高遙控等。優(yōu)點是支架推進速度提高35倍，倍，保證支架的初撐力。明顯改善支架對頂板保證支架的初撐力。明顯改善支架對頂板的支護效果，易于實現(xiàn)帶壓移架，降低工的支護效果，易于實現(xiàn)帶壓移架，降低工人勞動強度，改善勞動條件，實現(xiàn)完全自人勞動強度，改善勞動條件，實現(xiàn)完全自動化綜采工作面。動化綜采工作面。424. 液壓支架的命名液壓支架的命名 煤炭工業(yè)標準煤炭工業(yè)標準MT154.5-1996“液壓液壓支架產(chǎn)品型號編

32、制和管理方法支架產(chǎn)品型號編制和管理方法”規(guī)定規(guī)定Z / / 產(chǎn)產(chǎn)品品類類型型代代號號第一特征代號：第一特征代號：用途與功能，用途與功能，其中：其中：D垛式垛式Z支撐掩支撐掩護護Y掩護式掩護式F放頂煤放頂煤C充填充填T端頭架端頭架P鋪網(wǎng)鋪網(wǎng)Q大傾角大傾角G過渡支架過渡支架第二特征代第二特征代號：結(jié)構(gòu)特號：結(jié)構(gòu)特征與使用場征與使用場所等，如：所等，如：S雙輸送機雙輸送機S水砂充填水砂充填J節(jié)式節(jié)式主要參數(shù)主要參數(shù)代號：工代號：工作阻力作阻力/最最小高度小高度/最最大高度大高度補充特征代補充特征代號：產(chǎn)品類號：產(chǎn)品類型等，如：型等，如：H反四連桿反四連桿T抬底抬底B擺桿擺桿K寬型寬型修修改改序序號號

33、例：例：ZFS4000/16/28 ZY3200/23/45 ZC5600/17/32434445464748支架報價原則：支架報價原則：ZY系列系列 10000KN 6M以上以上 35t 20000元元/tZZ系列系列 8000KN10000KN 5M以上以上 25t 17000元元/tZF、ZY系列系列 6000KN8000KN 4M以上（含）以上（含）17t 16000元元/tZZ、ZF、ZY系列系列 5800KN 4M以下以下 16.8t 15000元元/t履帶自移式支架履帶自移式支架 10000KN 70t 380萬萬/每架每架電液控系統(tǒng)（含閥、控制器、傳感器）電液控系統(tǒng)（含閥、控制

34、器、傳感器） 10萬萬/每架每架495. 支撐式液壓支架支護分析：支撐式液壓支架支護分析：（1）結(jié)構(gòu)組成：前梁、頂梁、立柱、底座、擋矸簾、千）結(jié)構(gòu)組成：前梁、頂梁、立柱、底座、擋矸簾、千斤頂?shù)?。支架梁長度一般斤頂?shù)取ＶЪ芰洪L度一般3.54.0m，若采用截深，若采用截深600mm的滾筒，整個控頂距需的滾筒，整個控頂距需67刀割完。刀割完。（2）優(yōu)缺點：通風斷面大，行人方便；結(jié)構(gòu)簡單，重量）優(yōu)缺點：通風斷面大，行人方便；結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。但框架穩(wěn)定性較差，巖體垮落后，產(chǎn)生的水平推力，輕。但框架穩(wěn)定性較差，巖體垮落后，產(chǎn)生的水平推力，易使其失穩(wěn)。易使其失穩(wěn)。圖圖5-12四柱垛式支架結(jié)構(gòu)四柱垛式支架結(jié)

35、構(gòu)50（3）支護分析：如圖）支護分析：如圖5-13所示，垛式支架支撐力理所示，垛式支架支撐力理想分布狀態(tài)。從圖中可以看出支架前梁受力較小，而想分布狀態(tài)。從圖中可以看出支架前梁受力較小，而頂梁受力較大。當支柱全部達到額定工作阻力頂梁受力較大。當支柱全部達到額定工作阻力2400kN時，前梁對頂板的支撐力僅為時，前梁對頂板的支撐力僅為300kN，而后梁，而后梁則在則在2000kN以上。以上。 圖圖5-13 5-13 垛式支架支撐力理想分布狀態(tài)垛式支架支撐力理想分布狀態(tài)51（4）使用條件：）使用條件： 一般性結(jié)構(gòu)的支撐式液壓支架比較適應(yīng)于直接頂板比較完一般性結(jié)構(gòu)的支撐式液壓支架比較適應(yīng)于直接頂板比較完

36、整的工作面，若周期來壓又較劇烈更易適應(yīng)。但對特別堅硬的整的工作面，若周期來壓又較劇烈更易適應(yīng)。但對特別堅硬的頂板卻又由于支柱承受不了強大的水平推力而不適應(yīng)。頂板卻又由于支柱承受不了強大的水平推力而不適應(yīng)。 對于頂板比較破碎的工作面，由于支架反復支撐導致直接對于頂板比較破碎的工作面，由于支架反復支撐導致直接頂更易破碎。后端頂板破碎，老頂壓力無法傳遞給支架頂梁，頂更易破碎。后端頂板破碎，老頂壓力無法傳遞給支架頂梁，使得支架前梁受力過大，支架前柱受力遠大于支架后柱使得支架前梁受力過大，支架前柱受力遠大于支架后柱,如圖如圖5-14(a)(b)(d)所示所示 ，甚至導致支架后翹。為了充分發(fā)揮支撐式支架，

37、甚至導致支架后翹。為了充分發(fā)揮支撐式支架的作用，在破碎頂板條件下，唯一的辦法是采用良好的護頂措的作用，在破碎頂板條件下，唯一的辦法是采用良好的護頂措施，以保證頂板在傳遞力的關(guān)系上與支架的支撐力分布相適應(yīng)。施，以保證頂板在傳遞力的關(guān)系上與支架的支撐力分布相適應(yīng)。 我國煤炭行業(yè)標準認為支撐式液壓支架適用于采高我國煤炭行業(yè)標準認為支撐式液壓支架適用于采高1.5m以以下，直接頂下，直接頂3、4類，底板類，底板III類以上，煤層傾角類以上，煤層傾角20 以內(nèi)的長壁以內(nèi)的長壁工作面。工作面。52圖圖5-14 5-14 在比較破碎頂板條件下使用垛式支架在比較破碎頂板條件下使用垛式支架 53546. 支掩式掩

38、護支架支護分析：支掩式掩護支架支護分析： 圖圖5-16圖圖5-17(1) 結(jié)構(gòu)組成：由托梁、掩護梁、底座、支柱四個主要部分組結(jié)構(gòu)組成：由托梁、掩護梁、底座、支柱四個主要部分組成。成。(2) 按掩護梁與底座聯(lián)接方式分：常見的單鉸式、四連桿式按掩護梁與底座聯(lián)接方式分：常見的單鉸式、四連桿式（雙鉸式），對應(yīng)托梁掩護梁運動軌跡為弧線形、雙紐線型。（雙鉸式），對應(yīng)托梁掩護梁運動軌跡為弧線形、雙紐線型。55(3)(3)支掩式支架優(yōu)缺點：支掩式支架優(yōu)缺點： 縮小了控頂距，減少了托梁與頂板之間反復支撐的次數(shù)，縮小了控頂距，減少了托梁與頂板之間反復支撐的次數(shù)，提高了支架對機道上方頂板的支撐。提高了支架對機道上方

39、頂板的支撐。 在頂板局部冒頂情況下，可以考慮不接頂。在頂板局部冒頂情況下，可以考慮不接頂。 支架的結(jié)構(gòu)可以承受一定水平推力，因而可以實現(xiàn)承載前支架的結(jié)構(gòu)可以承受一定水平推力，因而可以實現(xiàn)承載前移。（移。（ 四連桿作用）四連桿作用） 擋矸性能良好，因而采空區(qū)矸石不能涌入回采工作面空間。擋矸性能良好，因而采空區(qū)矸石不能涌入回采工作面空間。 但這種支架工作空間小，因而通風斷面小，行人也不方但這種支架工作空間小，因而通風斷面小，行人也不方便。由于增加了掩護梁，支架重量有所增加。便。由于增加了掩護梁，支架重量有所增加。 (4) (4) 適用條件：適用條件： 適用于直接頂破碎，來壓不明顯的條件。不適用于直

40、接適用于直接頂破碎，來壓不明顯的條件。不適用于直接頂堅硬而老頂周期來壓強烈的條件。頂堅硬而老頂周期來壓強烈的條件。 56577. 支頂式掩護支架受力分析：支頂式掩護支架受力分析： 支頂式掩護支架創(chuàng)立于支頂式掩護支架創(chuàng)立于1974年，是為了綜合支撐式、年，是為了綜合支撐式、支掩掩護式支架各自優(yōu)點而發(fā)展起來的。這是我國自行設(shè)支掩掩護式支架各自優(yōu)點而發(fā)展起來的。這是我國自行設(shè)計制造的支頂掩護式支架，其消滅了掩護梁與托梁間的三計制造的支頂掩護式支架，其消滅了掩護梁與托梁間的三角區(qū)，提高了掩護梁的坡度，縮短了掩護梁的長度，同時角區(qū)，提高了掩護梁的坡度，縮短了掩護梁的長度，同時還改善底座與底板間受力情況，

41、在實際使用中取得了很好還改善底座與底板間受力情況，在實際使用中取得了很好效果。效果。 適用條件：我國煤炭行業(yè)標準規(guī)定，支頂掩護式支架適用條件：我國煤炭行業(yè)標準規(guī)定，支頂掩護式支架優(yōu)先適用于直接頂為優(yōu)先適用于直接頂為1、2、3類，老頂為類，老頂為I、II、III級，底級，底板為板為2類以上條件。類以上條件。 圖圖5-22585960 該類支架同時兼有支撐式與掩護式支架的有點，它是支該類支架同時兼有支撐式與掩護式支架的有點，它是支撐與掩護式兩種架型的組合。撐與掩護式兩種架型的組合。(1) 分類：支撐掩護式支架分支頂式及支頂支掩式兩種。有分類：支撐掩護式支架分支頂式及支頂支掩式兩種。有雙排、三或四立

42、柱。雙排、三或四立柱。(2) 優(yōu)缺點：頂梁長度一般均較掩護式支架長，增加了支撐優(yōu)缺點：頂梁長度一般均較掩護式支架長，增加了支撐力，縮短了掩護梁長度，加大掩護梁的坡度，改善支架底座力，縮短了掩護梁長度，加大掩護梁的坡度，改善支架底座與底板受力情況，支撐能力較強，對頂板的適應(yīng)性較強。與底板受力情況，支撐能力較強，對頂板的適應(yīng)性較強。 但是，這也導致其控頂距增大，價格較高，重量較大，但是，這也導致其控頂距增大，價格較高，重量較大，支架結(jié)構(gòu)較復雜等缺陷。支架結(jié)構(gòu)較復雜等缺陷。8.支撐掩護式支架受力分析：支撐掩護式支架受力分析：616263（3）特點及其適用條件）特點及其適用條件： 支撐合力作用點的調(diào)節(jié)

43、范圍較大，可大致等于兩柱之支撐合力作用點的調(diào)節(jié)范圍較大，可大致等于兩柱之間的間距，但支架前部仍是承受外力的薄弱區(qū)。間的間距，但支架前部仍是承受外力的薄弱區(qū)。 支架后部可以承受較高的外載，即切頂能力強。支架后部可以承受較高的外載，即切頂能力強。 一般立柱接近垂直，支撐效率高。且受支架工作高度一般立柱接近垂直，支撐效率高。且受支架工作高度變化的影響少，工作阻力的利用率高，一般能夠達到變化的影響少，工作阻力的利用率高，一般能夠達到85%97%。 有較高的支撐能力。據(jù)實測統(tǒng)計支撐掩護式支架的支有較高的支撐能力。據(jù)實測統(tǒng)計支撐掩護式支架的支護強度分別比掩護式、支撐式支架高護強度分別比掩護式、支撐式支架高

44、256%和和193%。64支架底座的合力作用位置較靠后，載荷集度分布較均支架底座的合力作用位置較靠后，載荷集度分布較均勻，與掩護式支架比較，支撐掩護式支架底座端部壓入勻，與掩護式支架比較，支撐掩護式支架底座端部壓入底板的可能性較少，對松軟底板較適應(yīng)。底板的可能性較少，對松軟底板較適應(yīng)。支撐掩護式支架頂梁較長，控頂距較大，結(jié)構(gòu)較復雜，支撐掩護式支架頂梁較長，控頂距較大，結(jié)構(gòu)較復雜，故每架及每米支護高度的重量和價格均較高。一般比兩故每架及每米支護高度的重量和價格均較高。一般比兩柱掩護式支架重量大柱掩護式支架重量大13%20%，價格貴，價格貴7%16%。 支架斷面大，行人方便，但由于立柱多，控頂面積

45、支架斷面大，行人方便，但由于立柱多，控頂面積大，故操作、調(diào)架等較不便。大，故操作、調(diào)架等較不便。65支架帶有四連桿的掩護梁，能抵制采空區(qū)矸石的水平支架帶有四連桿的掩護梁，能抵制采空區(qū)矸石的水平推力，但在頂板特別堅硬，垮落塊度較大的情況下，巖推力，但在頂板特別堅硬，垮落塊度較大的情況下，巖塊的沖擊仍可能使立柱缸發(fā)生炸裂、彎曲及移架千斤頂塊的沖擊仍可能使立柱缸發(fā)生炸裂、彎曲及移架千斤頂損壞等。損壞等。 支柱的支撐力利用率低，實測表明，四個支柱通常只支柱的支撐力利用率低，實測表明，四個支柱通常只有有23個支柱受載。個支柱受載。 指向煤壁的水平力低于兩柱掩護支架。指向煤壁的水平力低于兩柱掩護支架。(4

46、)適用范圍：支撐掩護式支架適用范圍較寬，一般適適用范圍：支撐掩護式支架適用范圍較寬，一般適用于用于IIV級老頂，級老頂，24類直接頂頂板工作面。對底板的類直接頂頂板工作面。對底板的強度不限。強度不限。6667四、液壓支架的發(fā)展及著名制造廠商四、液壓支架的發(fā)展及著名制造廠商1. 綜采液壓支架發(fā)展概況綜采液壓支架發(fā)展概況20世紀世紀50年代，英國首先研制出液壓支架；年代，英國首先研制出液壓支架；20世紀世紀70年代中期，英國研制出電液控制液壓支架；年代中期，英國研制出電液控制液壓支架；20世紀世紀70年代，我國從英國、德國和前蘇聯(lián)引進液壓年代，我國從英國、德國和前蘇聯(lián)引進液壓支架；支架；20世紀世

47、紀80年代，我國液壓支架的研制和應(yīng)用得到迅速年代，我國液壓支架的研制和應(yīng)用得到迅速發(fā)展；發(fā)展；20世紀世紀90年代，我國研制出全套電液控制液壓支架。年代，我國研制出全套電液控制液壓支架。2. 液壓支架國內(nèi)外生產(chǎn)廠商液壓支架國內(nèi)外生產(chǎn)廠商l德國德國DBT公司公司l美國美國JOY公司（久益）公司（久益）lIMM國際煤機集團國際煤機集團l鄭州煤機、北京煤機、重慶大江、平頂山煤機、平陽鄭州煤機、北京煤機、重慶大江、平頂山煤機、平陽重工、鄭州四維。重工、鄭州四維。68五、單體支架支護方法分析五、單體支架支護方法分析 采用單體支架時，落煤后必須立即架設(shè)支架，待該采用單體支架時，落煤后必須立即架設(shè)支架，待該

48、支架由于工作面推進到靠采空區(qū)一側(cè)時進行回撤。支架由于工作面推進到靠采空區(qū)一側(cè)時進行回撤。 所以，每一根支柱都經(jīng)歷了回采工作空間頂板下沉所以，每一根支柱都經(jīng)歷了回采工作空間頂板下沉的全過程。的全過程。1. 單體支柱頂梁載荷分布：單體支柱頂梁載荷分布： 單體支柱受力的大小，首先決定于頂板壓力的大小，單體支柱受力的大小，首先決定于頂板壓力的大小，有時還決定于底板的力學性質(zhì)以及頂梁是否具有壓縮性。有時還決定于底板的力學性質(zhì)以及頂梁是否具有壓縮性。 單體支柱所受載荷在梁上的分布狀態(tài)，取決于頂梁單體支柱所受載荷在梁上的分布狀態(tài)，取決于頂梁在支柱上的布置方式。見圖在支柱上的布置方式。見圖5-32。 692.

49、 支架橫向布置方式支架橫向布置方式 主要從直接頂穩(wěn)定性考慮。采用全部垮落法處理采主要從直接頂穩(wěn)定性考慮。采用全部垮落法處理采空區(qū)時，支柱分為工作面支柱和切頂支柱。空區(qū)時，支柱分為工作面支柱和切頂支柱。有排柱放頂（密集支柱切頂）有排柱放頂（密集支柱切頂）無排柱放頂無排柱放頂有排柱放頂支架支撐力分布有排柱放頂支架支撐力分布 無排柱放頂支架支撐力分布無排柱放頂支架支撐力分布703. 支架縱向布置方式支架縱向布置方式 單體支架在工作面的布置方式?jīng)Q定于直接頂?shù)姆€(wěn)定性，單體支架在工作面的布置方式?jīng)Q定于直接頂?shù)姆€(wěn)定性，同時也要考慮老頂來壓時可能帶來的危害。一般分帶帽點同時也要考慮老頂來壓時可能帶來的危害。一

50、般分帶帽點柱支護、棚子支護兩類布置方式。柱支護、棚子支護兩類布置方式。 （1）帶帽點柱支護）帶帽點柱支護 直接頂較完整時使用，不使用頂梁，支柱上加柱帽，柱直接頂較完整時使用，不使用頂梁，支柱上加柱帽，柱帽一般用厚帽一般用厚50100mm，長，長300500mm木板或圓木制成。木板或圓木制成。架設(shè)時考慮向上傾斜架設(shè)時考慮向上傾斜24,稱為迎山角。稱為迎山角。柱腿中心線與頂?shù)字戎行木€與頂?shù)装宕咕€之間的夾角，叫做迎山角。支架迎山角是為了克服板垂線之間的夾角，叫做迎山角。支架迎山角是為了克服下推力，防止支架向下傾倒的措施之一。下推力，防止支架向下傾倒的措施之一。 排列方式有矩形排列方式有矩形布置與三

51、角形布置兩種。布置與三角形布置兩種。71 （2）棚子支護）棚子支護 直接頂中等穩(wěn)定或比較破碎時采用，使用頂梁。一般直接頂中等穩(wěn)定或比較破碎時采用，使用頂梁。一般棚子由一梁二柱組成。為了保證直接頂不發(fā)生冒頂，在破棚子由一梁二柱組成。為了保證直接頂不發(fā)生冒頂，在破碎頂板條件下，棚子的梁與梁之間還加木背板、竹笆或荊碎頂板條件下，棚子的梁與梁之間還加木背板、竹笆或荊笆等護頂措施（稱為剎頂，必要時還要剎幫）。笆等護頂措施（稱為剎頂，必要時還要剎幫）。平行裂隙平行裂隙走向棚（頂板壓力大用走向棚（頂板壓力大用連鎖式走向棚，頂板壓力小時用對接連鎖式走向棚，頂板壓力小時用對接式走向棚）式走向棚）垂直裂隙垂直裂隙

52、傾斜棚傾斜棚(如圖如圖5-37)72（3）機組工作面單體支架布置）機組工作面單體支架布置 金屬鉸接頂梁結(jié)構(gòu)：如圖金屬鉸接頂梁結(jié)構(gòu)：如圖5-38。為適應(yīng)不平整的頂板，。為適應(yīng)不平整的頂板，利用調(diào)角楔楔進量的大小，可使頂梁具有向上或向下不小利用調(diào)角楔楔進量的大小，可使頂梁具有向上或向下不小于于7的調(diào)整角度。為糾正工作面每列頂梁在接長方向和的調(diào)整角度。為糾正工作面每列頂梁在接長方向和工作面推進方向出現(xiàn)的偏斜，頂梁向左或向右各有不小于工作面推進方向出現(xiàn)的偏斜，頂梁向左或向右各有不小于3 的調(diào)整角度。的調(diào)整角度。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L中心距中心距73金屬頂梁行業(yè)標準金屬

53、頂梁行業(yè)標準MT30-200074 圖圖5-395-39懸梁與支柱關(guān)系（按頂梁懸掛方式）：懸梁與支柱關(guān)系（按頂梁懸掛方式）：支柱與鉸接頂梁組合成懸支柱與鉸接頂梁組合成懸梁支架，分正懸臂式和倒懸臂式兩種。梁支架，分正懸臂式和倒懸臂式兩種。正懸臂式：機道有懸臂支護，安全；采空側(cè)伸出短，不易折斷。正懸臂式：機道有懸臂支護，安全；采空側(cè)伸出短，不易折斷。（常用）（常用）倒懸臂式：采空側(cè)伸出長，不易被矸石埋住，回柱較安全。發(fā)生倒懸臂式：采空側(cè)伸出長，不易被矸石埋住，回柱較安全。發(fā)生局部冒頂機率較前者大。局部冒頂機率較前者大。75 支架的布置方式：支架的布置方式： 齊梁式支護：懸梁端與工作面相齊，支柱排成

54、直線狀。齊梁式支護：懸梁端與工作面相齊，支柱排成直線狀。適用于頂板比較完整情況。頂梁的布置可采用正或倒懸臂。適用于頂板比較完整情況。頂梁的布置可采用正或倒懸臂。根據(jù)截深與頂梁長度，又分為截深根據(jù)截深與頂梁長度，又分為截深= =頂梁長度和截深頂梁長度和截深=1/2=1/2頂頂梁長度。梁長度。 錯梁式支護錯梁式支護：適用于頂板較破碎、松軟或在傾斜分層：適用于頂板較破碎、松軟或在傾斜分層下分層開采。截深下分層開采。截深=1/2=1/2頂梁長度。每進一刀，隔架棚掛一頂梁長度。每進一刀，隔架棚掛一根梁，頂梁交錯向前。掛梁少、進機速度快、支護及時。根梁，頂梁交錯向前。掛梁少、進機速度快、支護及時。支柱可呈

55、直線狀或交錯狀。進第一刀時一般要間隔打臨時支柱可呈直線狀或交錯狀。進第一刀時一般要間隔打臨時支柱，第二刀才支正式柱，回臨時柱。支柱，第二刀才支正式柱，回臨時柱。 圖圖5-41 5-41 錯梁式支護錯梁式支護圖圖5-40 5-40 齊梁式支護齊梁式支護76第三節(jié)第三節(jié) 采場支架與圍巖相互作用原理采場支架與圍巖相互作用原理一、支架與圍巖相互作用一、支架與圍巖相互作用1.1.支架與圍巖相互作用體系：支架與圍巖相互作用體系： 理想狀態(tài)是：支架既能維護住頂板，支撐力又最小。理想狀態(tài)是：支架既能維護住頂板，支撐力又最小。 從工作面推進方向看，采場上覆巖層中臨近煤層形成從工作面推進方向看，采場上覆巖層中臨近

56、煤層形成的結(jié)構(gòu)是由的結(jié)構(gòu)是由“煤壁煤壁-回采工作面支架回采工作面支架-采空區(qū)已冒落矸石采空區(qū)已冒落矸石”支撐體系所支撐。支撐體系所支撐。 從垂直方向看，支架與圍巖相互作用體系由從垂直方向看，支架與圍巖相互作用體系由“老頂老頂-直直接頂接頂-支架支架-底板底板”組成。在放頂煤工作面，直接頂還包括組成。在放頂煤工作面，直接頂還包括頂煤在內(nèi)。頂煤在內(nèi)。 支架與圍巖關(guān)系的實質(zhì)就是要分析支架性能、結(jié)構(gòu)對支架與圍巖關(guān)系的實質(zhì)就是要分析支架性能、結(jié)構(gòu)對支架受力及圍巖運動的影響，以及在各種圍巖狀態(tài)下支架支架受力及圍巖運動的影響，以及在各種圍巖狀態(tài)下支架呈現(xiàn)什么反映，從中分析支架應(yīng)具有的最合理結(jié)構(gòu)及參數(shù)。呈現(xiàn)什

57、么反映，從中分析支架應(yīng)具有的最合理結(jié)構(gòu)及參數(shù)。 772. 2. 支架與圍巖相互作用特點：支架與圍巖相互作用特點：（1 1）支架與圍巖是相互作用的一對力。兩者應(yīng)相互適）支架與圍巖是相互作用的一對力。兩者應(yīng)相互適應(yīng)，使其大小相等，盡可能作用在一個作用點上。應(yīng)，使其大小相等，盡可能作用在一個作用點上。（2 2）支架受力的大小及其在回采工作面分布的規(guī)律支架受力的大小及其在回采工作面分布的規(guī)律 與支架性能和圍巖性質(zhì)有關(guān)。圍巖性質(zhì)相同，不同工與支架性能和圍巖性質(zhì)有關(guān)。圍巖性質(zhì)相同，不同工作特性的支架受力不同；不同圍巖性質(zhì)，相同工作特作特性的支架受力不同；不同圍巖性質(zhì)，相同工作特性支架受力不同。恒阻式效果最

58、好。性支架受力不同。恒阻式效果最好。（3 3）支架結(jié)構(gòu)及尺寸對頂板壓力，頂板穩(wěn)定狀況產(chǎn)生）支架結(jié)構(gòu)及尺寸對頂板壓力，頂板穩(wěn)定狀況產(chǎn)生明顯影響。合適的架型結(jié)構(gòu)，可以用最小的工作阻力明顯影響。合適的架型結(jié)構(gòu)，可以用最小的工作阻力良好的維護頂板。良好的維護頂板。 783. 支架工作阻力與頂板下沉量的關(guān)系：支架工作阻力與頂板下沉量的關(guān)系：支架工作阻力與頂板下沉量呈近似雙曲線關(guān)系；支架工作阻力與頂板下沉量呈近似雙曲線關(guān)系；在支架較小工作阻力范圍內(nèi)，支架工作阻力增加對頂板影響極大；在支架較小工作阻力范圍內(nèi)，支架工作阻力增加對頂板影響極大；而當支架達到一定工作阻力以上，支架工作阻力增加對頂板下沉量而當支架達

59、到一定工作阻力以上，支架工作阻力增加對頂板下沉量影響很小。支架不能改變覆巖總體活動規(guī)律。影響很小。支架不能改變覆巖總體活動規(guī)律。79 但但“P-L”曲線，不能說明頂板下沉量與頂板完整曲線，不能說明頂板下沉量與頂板完整性的關(guān)系。而直接頂?shù)耐暾詫χЪ苓x型以及支架工作性的關(guān)系。而直接頂?shù)耐暾詫χЪ苓x型以及支架工作阻力的選擇是一個很重要的指標。一般支護強度越大、阻力的選擇是一個很重要的指標。一般支護強度越大、推進速度越快、頂板冒落度越?。◤闹Ъ芘c端面破碎度推進速度越快、頂板冒落度越?。◤闹Ъ芘c端面破碎度的關(guān)系分析得出）。的關(guān)系分析得出）。80 在支架與圍巖相互作用體系中，支架的工作狀態(tài)是在支架與圍

60、巖相互作用體系中，支架的工作狀態(tài)是支架與圍巖關(guān)系的綜合反映，也是老頂?shù)奈粦B(tài)、直接頂、支架與圍巖關(guān)系的綜合反映，也是老頂?shù)奈粦B(tài)、直接頂、支架以及底板力學特性的綜合體現(xiàn)。支架以及底板力學特性的綜合體現(xiàn)。支架的剛度支架的剛度Ks：支護系統(tǒng)剛度：指單位頂?shù)装逡平恐ёo系統(tǒng)剛度：指單位頂?shù)装逡平克鶎?yīng)的支護阻力增加量。所對應(yīng)的支護阻力增加量。一般指支架增阻階段的剛度。一般指支架增阻階段的剛度。其剛度特征是由立柱的剛度特征決定，與工作液體的壓其剛度特征是由立柱的剛度特征決定，與工作液體的壓縮性、立柱活柱和柱體壁變形的特性及立柱的密封程度縮性、立柱活柱和柱體壁變形的特性及立柱的密封程度有關(guān)。所以提高支架剛