1、第九章第九章 厚煤層綜放開采巖層控制厚煤層綜放開采巖層控制 綜合機械化放頂煤開采綜合機械化放頂煤開采 綜合機械化放頂煤開采，簡稱綜放開采。其綜合機械化放頂煤開采，簡稱綜放開采。其基本原理是在厚煤層（一般煤厚基本原理是在厚煤層（一般煤厚5m）下部布置）下部布置一個縱采工作面，高一個縱采工作面，高23米，支架尾部有放煤功米，支架尾部有放煤功能，在工作面前后分別布置一臺刮板輸送機，采能，在工作面前后分別布置一臺刮板輸送機，采煤機組切割的煤炭有前輸送機運出，工作面上方煤機組切割的煤炭有前輸送機運出，工作面上方的煤炭冒落放出后，由后輸送機送出。的煤炭冒落放出后，由后輸送機送出。9.1 頂煤破碎機理與運移

2、規律頂煤破碎機理與運移規律 放頂煤開采的實質是實現工作面煤炭和頂部放頂煤開采的實質是實現工作面煤炭和頂部煤炭的同時采出，頂部煤炭的開采是依靠礦山壓煤炭的同時采出，頂部煤炭的開采是依靠礦山壓力作用，使其自行破碎和冒落，且自行流動和放力作用，使其自行破碎和冒落，且自行流動和放出。出。 頂煤的變形與破碎是一個十分復雜的過程，頂煤的變形與破碎是一個十分復雜的過程，在支架和頂板組成的系統中，支架通過頂煤對頂在支架和頂板組成的系統中，支架通過頂煤對頂板實施控制，同時頂板的壓力通過頂煤傳遞到支板實施控制，同時頂板的壓力通過頂煤傳遞到支架上，頂煤在傳遞力的過程中也要發生移動、變架上，頂煤在傳遞力的過程中也要發

3、生移動、變形、破碎、冒落和放出，因此頂煤起到了一種媒形、破碎、冒落和放出，因此頂煤起到了一種媒介作用。介作用。9.1.1 頂煤的力學特征和應力場特征頂煤的力學特征和應力場特征 （1）頂煤的力學特征頂煤的力學特征 在頂煤破碎過程中，原有裂隙擴展與貫在頂煤破碎過程中，原有裂隙擴展與貫通將會起到重要作用。因此，煤體中的裂通將會起到重要作用。因此，煤體中的裂隙發育程度和分布密度對頂煤的破碎塊度隙發育程度和分布密度對頂煤的破碎塊度有很大的影響。同時，煤體所反映出來的有很大的影響。同時，煤體所反映出來的強度與應力狀態有很大關系，不同應力狀強度與應力狀態有很大關系，不同應力狀態的煤體表現出不同的強度特征，見

4、圖態的煤體表現出不同的強度特征，見圖9-1（不同圍壓下煤體的應力（不同圍壓下煤體的應力應變全過程曲應變全過程曲線）。從圖中可以看出，隨著圍壓升高，線）。從圖中可以看出，隨著圍壓升高，煤體的強度增加。煤體的強度增加。（2）采動應力場與約束條件）采動應力場與約束條件 工作面前方的支承壓力（切向應力工作面前方的支承壓力（切向應力t）分為）分為減壓區（減壓區（A）、增壓區（）、增壓區（B）、穩壓區）、穩壓區（C）。若按巖體性質分，可將其分為彈）。若按巖體性質分，可將其分為彈性區（性區（E）和塑性區（）和塑性區（D）（也稱極限平衡）（也稱極限平衡區）。同時徑向應力（垂直工作面方向的區）。同時徑向應力（垂

5、直工作面方向的應力應力r）自煤壁向遠方逐漸升高。）自煤壁向遠方逐漸升高。 在穩壓區，使頂煤處于三向等壓應力狀態，此時煤體在穩壓區，使頂煤處于三向等壓應力狀態，此時煤體不易破壞。隨著距煤壁距離減小，頂煤所受的應力差（不易破壞。隨著距煤壁距離減小，頂煤所受的應力差（t-r）增大，即頂煤中的剪應力增大，當頂煤處于支承壓力）增大，即頂煤中的剪應力增大，當頂煤處于支承壓力峰值區時，頂煤所受的主應力差達到最大值，由此時的兩峰值區時，頂煤所受的主應力差達到最大值，由此時的兩個主應力所繪制的莫爾園與莫爾個主應力所繪制的莫爾園與莫爾庫侖強度曲線相切，頂庫侖強度曲線相切，頂煤形成剪切破壞，見圖煤形成剪切破壞，見圖

6、9-3。 進入塑性區后，頂煤破裂，煤體的強度曲線進入塑性區后，頂煤破裂，煤體的強度曲線為破壞頂煤的強度曲線，即為煤體的殘余強度曲為破壞頂煤的強度曲線，即為煤體的殘余強度曲線，而由此時的線，而由此時的t和和r所繪制的莫爾圓與殘余強所繪制的莫爾圓與殘余強度曲線始終處于相切狀態，即頂煤處于極限平衡度曲線始終處于相切狀態，即頂煤處于極限平衡狀態。狀態。r的變化規律實際上也反映了沿工作面推進方向的變化規律實際上也反映了沿工作面推進方向對頂煤的約束條件，即隨著工作面的推進，頂煤對頂煤的約束條件，即隨著工作面的推進，頂煤的約束條件逐漸減弱，甚至消失，這就為頂煤的的約束條件逐漸減弱，甚至消失，這就為頂煤的冒落

7、提高了條件。冒落提高了條件。 由巖石力學理論，巖石處于多向壓應力狀態由巖石力學理論，巖石處于多向壓應力狀態下，其破壞的機理主要為剪切破壞，即破壞面上下，其破壞的機理主要為剪切破壞，即破壞面上的剪應力大于該面的抗剪強度所致，且破壞面與的剪應力大于該面的抗剪強度所致，且破壞面與最大主應力的夾角最大主應力的夾角為銳角（為銳角（=45-/2，為巖為巖石的內摩擦角）。石的內摩擦角）。 當巖石處于單向壓縮狀態時，如無側向約束或側向約當巖石處于單向壓縮狀態時，如無側向約束或側向約束很小時，巖石會發生側向拉伸變形，當拉伸變形大于巖束很小時，巖石會發生側向拉伸變形，當拉伸變形大于巖石的極限應變時，巖石將發生拉伸

8、破壞：頂煤在支承壓力石的極限應變時，巖石將發生拉伸破壞：頂煤在支承壓力峰值區主要以剪切破壞為主，是由于頂煤體中的采動應力峰值區主要以剪切破壞為主，是由于頂煤體中的采動應力場形成的剪應力大于頂煤抗剪強度所致。在支承壓力峰值場形成的剪應力大于頂煤抗剪強度所致。在支承壓力峰值以后隨著靠近工作面，沿工作面方向的約束減弱，頂煤的以后隨著靠近工作面，沿工作面方向的約束減弱，頂煤的破壞逐漸以拉伸破壞為主，工作面繼續推進，頂煤失去側破壞逐漸以拉伸破壞為主，工作面繼續推進，頂煤失去側向約束，在頂板壓力和頂煤自重作用下，頂煤將產生冒落，向約束，在頂板壓力和頂煤自重作用下，頂煤將產生冒落，堆積在支架上方或掩護梁上。

9、堆積在支架上方或掩護梁上。（3）頂煤的變形與位移）頂煤的變形與位移 頂煤累計位移量往往反映頂煤的破碎程度和塊度。位頂煤累計位移量往往反映頂煤的破碎程度和塊度。位移量大說明頂煤破碎充分，破碎的塊度小，具有很好的流移量大說明頂煤破碎充分，破碎的塊度小，具有很好的流動性，易于放出。反之，頂煤破碎不充分。動性，易于放出。反之，頂煤破碎不充分。 圖圖9-4是典型的頂煤位移觀測曲線，其中橫坐標是典型的頂煤位移觀測曲線，其中橫坐標0點為點為工作面煤壁位置，工作面煤壁位置，h為測點距煤層底板的距離。觀測的平為測點距煤層底板的距離。觀測的平均煤厚為均煤厚為9.1m，割煤高，割煤高2.2m，煤層硬度系數，煤層硬度

10、系數f=0.3，屬于，屬于極軟煤層。極軟煤層。 觀測結果表明，在工作面前方觀測結果表明，在工作面前方15m處頂煤開始發生移動，且隨著處頂煤開始發生移動，且隨著距工作面越近，累計位移量迅速增加，上位頂煤的累計位移量明顯大距工作面越近，累計位移量迅速增加，上位頂煤的累計位移量明顯大于下位頂煤。一般情況下可采用負指數函數擬合頂煤的累積位移量于下位頂煤。一般情況下可采用負指數函數擬合頂煤的累積位移量s與距工作面距離與距工作面距離L的關系，即的關系，即 S=ae-hL 式中式中 a、h為回歸系數。為回歸系數。 根據頂煤移動觀測以及綜合數值模擬計算結果，可以推測頂煤的根據頂煤移動觀測以及綜合數值模擬計算結

11、果，可以推測頂煤的位移場圖，見圖位移場圖，見圖9-5。 通過比較不同厚度、不同硬度煤層的實測結果，可得通過比較不同厚度、不同硬度煤層的實測結果，可得到不同頂煤的移動特征：到不同頂煤的移動特征： 煤體的硬度不同，頂煤開始移動的位置不同。煤體的硬度不同，頂煤開始移動的位置不同。 不同高度頂煤始動點的位置不同不同高度頂煤始動點的位置不同，無論是軟煤、中硬煤，無論是軟煤、中硬煤或是硬煤，頂煤位置越高，其始動點超前工作面距離越遠，或是硬煤，頂煤位置越高，其始動點超前工作面距離越遠，累計的位移量越大。累計的位移量越大。 在頂煤移動初期，以水平移動為主，隨著工作面推進，在頂煤移動初期，以水平移動為主，隨著工

12、作面推進，垂直位移逐漸增大垂直位移逐漸增大，在工作面支架上方垂直位移量超過水，在工作面支架上方垂直位移量超過水平位移量，具體位置根據煤層的硬度系數不同而變化，軟平位移量，具體位置根據煤層的硬度系數不同而變化，軟煤在煤壁前方附近，而硬煤在煤壁后方煤在煤壁前方附近，而硬煤在煤壁后方0.51m處。處。 9.1.2 頂煤的破壞過程描述及分區頂煤的破壞過程描述及分區 軟煤的內部結構不致密，且含有大量微裂隙；軟煤的內部結構不致密，且含有大量微裂隙； 中硬煤的內部結構致密，微裂隙較少，但裂隙的延展中硬煤的內部結構致密，微裂隙較少，但裂隙的延展性較好。因此可認為軟煤層的變形、破碎是由眾多微裂隙性較好。因此可認

13、為軟煤層的變形、破碎是由眾多微裂隙和不致密（強度低）的煤塊共同完成的，所以，軟煤層累和不致密（強度低）的煤塊共同完成的，所以，軟煤層累計的位移量大，破碎的塊度小且均勻。計的位移量大，破碎的塊度小且均勻。 對硬煤層而言，由于煤體致密，強度大，在采動應力對硬煤層而言，由于煤體致密，強度大，在采動應力場作用下，應力水平難以達到破壞致密煤塊的程度，因此，場作用下，應力水平難以達到破壞致密煤塊的程度，因此，硬煤的變形、移動、破碎主要由煤體內部的裂隙完成，致硬煤的變形、移動、破碎主要由煤體內部的裂隙完成，致使破碎的硬煤塊體帶有明顯裂隙分割的跡象。使破碎的硬煤塊體帶有明顯裂隙分割的跡象。 硬煤層頂煤破壞狀況

14、硬煤層頂煤破壞狀況 開采中硬煤層是頂煤的破壞狀況如開采中硬煤層是頂煤的破壞狀況如圖圖9-6所示。由圖可知，頂煤的裂隙所示。由圖可知，頂煤的裂隙始于煤壁前方支承壓力峰值區內，始于煤壁前方支承壓力峰值區內，在支承壓力作用下，頂煤發生剪切在支承壓力作用下，頂煤發生剪切和拉伸破壞，出現裂隙或擴展煤體和拉伸破壞，出現裂隙或擴展煤體內的原有裂隙。隨著工作面推進、內的原有裂隙。隨著工作面推進、頂板的回轉下沉，頂煤裂隙進一步頂板的回轉下沉，頂煤裂隙進一步發展，這些被裂隙和層理等弱面切發展，這些被裂隙和層理等弱面切割成塊體的頂煤由于受到約束和積割成塊體的頂煤由于受到約束和積壓作用，整體處于塑性狀態，可視壓作用，

15、整體處于塑性狀態，可視為為“似連續體似連續體”。隨著工作面繼續。隨著工作面繼續推進，當頂煤進入到支架上方后，推進，當頂煤進入到支架上方后，將逐漸冒落，并堆積在支架掩護梁將逐漸冒落，并堆積在支架掩護梁上形成散體。上形成散體。 頂煤分區頂煤分區 為了對頂煤的破壞過程有一清晰認識，可將頂煤自原始狀態為了對頂煤的破壞過程有一清晰認識，可將頂煤自原始狀態至冒落這一連續漸進過程進行劃分，稱為頂煤分區，即根至冒落這一連續漸進過程進行劃分，稱為頂煤分區，即根據頂煤裂隙發育和破壞程度，沿工作面推進方向，一般可據頂煤裂隙發育和破壞程度，沿工作面推進方向，一般可劃分為四個區，見圖劃分為四個區，見圖9-7所示。所示。

16、 原始狀態區原始狀態區 壓縮變形區壓縮變形區 拉剪破裂區拉剪破裂區 散體冒放區散體冒放區 9.1.3 影響頂煤冒放性的因素影響頂煤冒放性的因素 一是頂煤冒落的形態，一是頂煤冒落的形態，二是放出特性，放出特性與頂煤冒落的塊度分布密二是放出特性，放出特性與頂煤冒落的塊度分布密度有關。度有關。 影響頂煤冒放性的因素很多，如煤層自身強影響頂煤冒放性的因素很多，如煤層自身強大、各種弱面（裂隙、層理等大、各種弱面（裂隙、層理等)的發育與分布情況、的發育與分布情況、夾矸情況、開采深度、頂煤厚度、頂板巖型、工夾矸情況、開采深度、頂煤厚度、頂板巖型、工作面長度、支架的架性與開采工藝等。作面長度、支架的架性與開采

17、工藝等。 （1）煤體強度）煤體強度（2）煤體裂隙分布的影響）煤體裂隙分布的影響（3）頂煤厚度）頂煤厚度（4）夾矸影響）夾矸影響 見圖見圖910所示。所示。9.1.4 改善堅硬頂煤冒放性的人工輔助措施改善堅硬頂煤冒放性的人工輔助措施 對于裂隙不發育的堅硬厚煤層（對于裂隙不發育的堅硬厚煤層（f3.5），實），實施綜放開采時，通常需采用施綜放開采時，通常需采用頂煤爆破或注水方法頂煤爆破或注水方法改善頂煤的冒落形態和冒落塊度。改善頂煤的冒落形態和冒落塊度。 9.2 放頂煤開采礦山壓力顯現的基本規律放頂煤開采礦山壓力顯現的基本規律 9.2.1 綜放采場支架與圍巖力學系統模型綜放采場支架與圍巖力學系統模型

18、 綜放開采與單一煤層開采在圍巖性質方面的綜放開采與單一煤層開采在圍巖性質方面的差異就是支架上方存在著一層破碎的、強度低的差異就是支架上方存在著一層破碎的、強度低的頂煤，該頂煤的存在，不僅增大了直接頂（包括頂煤，該頂煤的存在，不僅增大了直接頂（包括頂煤）的厚度，而且改變了直接頂的整體力學特頂煤）的厚度，而且改變了直接頂的整體力學特征。征。 老頂活動對采場及支架的影響程度取決于直接頂和頂老頂活動對采場及支架的影響程度取決于直接頂和頂煤的性質、頂煤破壞的發展程度以及支架的剛度。煤的性質、頂煤破壞的發展程度以及支架的剛度。根據支根據支架與圍巖體系各組分的力學性質和作用影響程度，建立如架與圍巖體系各組分

19、的力學性質和作用影響程度，建立如圖圖9-12所示的綜放采場支架與圍巖力學系統模型。構成綜所示的綜放采場支架與圍巖力學系統模型。構成綜放菜場支架放菜場支架圍巖整體力學模型的基本單元與一般長壁開圍巖整體力學模型的基本單元與一般長壁開采工作面是相同的，即采工作面是相同的，即老頂。老頂。 直接頂。直接頂。支架。支架。底板。底板。 在綜放采場在綜放采場圍巖整體力學模型分析中圍巖整體力學模型分析中,老頂單元和直接頂單元是關鍵老頂單元和直接頂單元是關鍵,老頂單元作老頂單元作為覆巖中的第一關鍵層為覆巖中的第一關鍵層,要形成穩定的砌體要形成穩定的砌體梁結構梁結構,它的剛性轉動量是有一定范圍的它的剛性轉動量是有一

20、定范圍的,作作為直接頂為直接頂,即稱為給定變形。即稱為給定變形。 (1)直接頂直接頂(包含頂煤包含頂煤)的整體力學特征的整體力學特征 綜放采場條件下綜放采場條件下,把頂煤和其上的直接頂巖層統一視把頂煤和其上的直接頂巖層統一視為直接頂為直接頂.在經歷工作面前方超前支承壓力作用后在經歷工作面前方超前支承壓力作用后,該直接該直接頂一般進入塑性狀態頂一般進入塑性狀態,因此因此,處在采場支架上方的直接頂其處在采場支架上方的直接頂其力學狀態是處于力學狀態是處于全程曲線的峰后區全程曲線的峰后區. 另一方面作為傳另一方面作為傳力介質力介質,傳遞老頂回轉變形產生的回轉變形壓力。傳遞老頂回轉變形產生的回轉變形壓力

21、。 (2)綜放采場支架的工作狀態綜放采場支架的工作狀態 支架受力的大小及載荷分布取決于直接頂的整體力支架受力的大小及載荷分布取決于直接頂的整體力學特性以及與支架的相互作用學特性以及與支架的相互作用. 9.2.2 工作面礦壓顯現的基本規律工作面礦壓顯現的基本規律 放頂煤工作面也具有單一煤層采面的一般礦壓放頂煤工作面也具有單一煤層采面的一般礦壓顯現規律顯現規律,如初次來壓如初次來壓,周期來壓等周期來壓等.但由于一次采但由于一次采高增大高增大,煤炭開采對直接頂巖層和老頂的擾動范圍煤炭開采對直接頂巖層和老頂的擾動范圍增大增大,加之直接頂力學特征的變化加之直接頂力學特征的變化,勢必引起采面勢必引起采面礦

22、壓顯現的礦壓顯現的新特點新特點. (1)支承壓力分布支承壓力分布 我國關于綜放面的支承壓力分布規律進行了我國關于綜放面的支承壓力分布規律進行了許多觀測和研究許多觀測和研究.所得到的基本規律是與單一煤層所得到的基本規律是與單一煤層開采相比開采相比,在頂板以及煤層條件力學性質相同情況在頂板以及煤層條件力學性質相同情況下下,綜放開采的支承壓力分布范圍大綜放開采的支承壓力分布范圍大,峰值點前移峰值點前移.支承壓力集中系數沒有顯著變化支承壓力集中系數沒有顯著變化. .煤層愈軟煤層愈軟,支承壓力分布范圍愈大支承壓力分布范圍愈大,峰值點距峰值點距煤壁愈遠煤壁愈遠. 軟煤層軟煤層,峰值點為峰值點為1525m,

23、分布范圍分布范圍4050m；對于硬煤層，峰值點為對于硬煤層，峰值點為58m，分布范圍，分布范圍2030m。煤層愈厚，支承壓力分布范圍愈大，峰值煤層愈厚，支承壓力分布范圍愈大，峰值點距煤壁愈遠點距煤壁愈遠。放頂煤工作面支承壓力峰。放頂煤工作面支承壓力峰值點前移的原因是由于頂煤強度較低引起值點前移的原因是由于頂煤強度較低引起的。的。如果頂煤中存在一層較厚的強度較大夾矸如果頂煤中存在一層較厚的強度較大夾矸層，夾矸層除了影響到頂煤冒放形態外，層，夾矸層除了影響到頂煤冒放形態外，還會影響到支承壓力分布，使其顯現出較還會影響到支承壓力分布，使其顯現出較硬煤層的支承壓力分布特征。硬煤層的支承壓力分布特征。

24、由于頂煤強度較低，因此在直接頂與老頂載荷作用下，由于頂煤強度較低，因此在直接頂與老頂載荷作用下，靠近工作面的頂煤首先發生破壞，進入塑性區，破壞的頂靠近工作面的頂煤首先發生破壞，進入塑性區，破壞的頂煤剛度迅速降低，頂煤變成彈塑性介質，當載荷繼續增大，煤剛度迅速降低，頂煤變成彈塑性介質，當載荷繼續增大，大于頂煤殘余強度時，頂煤不再具有抗載能力，致使頂板大于頂煤殘余強度時，頂煤不再具有抗載能力，致使頂板載荷向遠處逐漸逐漸轉移，煤體內形成塑性區的范圍大，載荷向遠處逐漸逐漸轉移，煤體內形成塑性區的范圍大，載荷向前方轉移的距離較遠。煤層強度越低，轉移的距離載荷向前方轉移的距離較遠。煤層強度越低，轉移的距離

25、越大，所以支承壓力峰值處越遠離工作面，見圖越大，所以支承壓力峰值處越遠離工作面，見圖9-13。 （2）實測資料表明，工作面支承載荷不大，說明實測資料表明，工作面支承載荷不大，說明離工作面不遠的高處就形成平衡結構。離工作面不遠的高處就形成平衡結構。支架受載支架受載并不因采高增大而增加，僅與煤的強度有關，煤并不因采高增大而增加，僅與煤的強度有關，煤的強度大，則頂煤的完整性愈好，支架載荷較大。的強度大，則頂煤的完整性愈好，支架載荷較大。放頂煤工作面仍有周期來壓現象，但不明顯，初放頂煤工作面仍有周期來壓現象，但不明顯，初次來壓強度也不大。這是由于破斷巖板離工作面次來壓強度也不大。這是由于破斷巖板離工作

26、面較高的原因。較高的原因。 （3）放頂煤工作面的煤壁及端面頂板的維護顯得）放頂煤工作面的煤壁及端面頂板的維護顯得特別重要。特別重要。因為頂板容易破裂，尤其當煤壁片幫、因為頂板容易破裂，尤其當煤壁片幫、煤頂節理和裂隙比較發育、遇有局部斷層、褶區煤頂節理和裂隙比較發育、遇有局部斷層、褶區結構，老頂來壓時，加上放頂煤工作面推進速度結構，老頂來壓時，加上放頂煤工作面推進速度較慢，容易產生端部冒頂。因此，改善端部支架較慢，容易產生端部冒頂。因此，改善端部支架結構，加大支架的實際端面初撐支護強度就十分結構，加大支架的實際端面初撐支護強度就十分重要。重要。 （4）放頂煤工作面，端頭壓力和工作面兩端平巷壓力并

27、不）放頂煤工作面，端頭壓力和工作面兩端平巷壓力并不大，雖然由于一次采高增加引起支承壓力增加，但由于一大，雖然由于一次采高增加引起支承壓力增加，但由于一次采全厚，故回采巷道的礦壓顯現較分層多次開采緩和，次采全厚，故回采巷道的礦壓顯現較分層多次開采緩和，在兗州、鄭州及石炭井等局的測定均是這樣。在兗州、鄭州及石炭井等局的測定均是這樣。 （5）支架前柱的工作阻力大于后柱阻力。放頂煤支架前柱的工作阻力大于后柱阻力。放頂煤工作面綜放支架前柱的工作阻力普遍大于后柱，工作面綜放支架前柱的工作阻力普遍大于后柱，一般為一般為1015，最高可達，最高可達37。 (6) 下分層綜放時的礦壓顯現規律下分層綜放時的礦壓顯

28、現規律.有些情況為了排放瓦斯有些情況為了排放瓦斯的需要的需要,或是由于煤層厚度過大或是由于煤層厚度過大,不利于提高煤炭采出率等不利于提高煤炭采出率等,采取了先用綜采方法預采頂分層采取了先用綜采方法預采頂分層,然后剩余的下部煤層采然后剩余的下部煤層采取綜放開采技術取綜放開采技術.下分層綜放開采時的礦壓顯現仍然具有下分層綜放開采時的礦壓顯現仍然具有一般開采的礦壓規律一般開采的礦壓規律,但礦山壓力顯現程度有所減弱但礦山壓力顯現程度有所減弱. 9.2.3 支架的合理工作阻力支架的合理工作阻力 直接頂跨落高度與采高有關直接頂跨落高度與采高有關.放頂煤支架因一放頂煤支架因一次采高在次采高在6m以上以上,甚

29、至更高甚至更高,支架必須支撐住由此支架必須支撐住由此產生的靜壓和動壓產生的靜壓和動壓.支架工作阻力的增加支架工作阻力的增加,可有效可有效地控制頂板地控制頂板.但如果阻力過大但如果阻力過大,往往阻力利用率不往往阻力利用率不高還增加支架重量、造價高還增加支架重量、造價,經濟效益會降低經濟效益會降低.因此因此必須合理選擇支架的工作阻力必須合理選擇支架的工作阻力. (1)估算法估算法 估算支架阻力的力學模型估算支架阻力的力學模型(圖圖9-14)可按下列原則考可按下列原則考慮慮: 采場上方頂板在靠煤壁一側為頂板破裂線采場上方頂板在靠煤壁一側為頂板破裂線,即頂即頂煤及頂板斷裂線一般超前發生在煤壁內煤及頂板

30、斷裂線一般超前發生在煤壁內,當斷裂線當斷裂線移至煤壁附近時為支架受載最大的時刻移至煤壁附近時為支架受載最大的時刻,應作為計應作為計算基礎算基礎. 采空區一側頂煤、巖層按跨落角上伸采空區一側頂煤、巖層按跨落角上伸,其側面有其側面有跨落后的矸石支承跨落后的矸石支承,且對頂煤、巖層的下沉具有相且對頂煤、巖層的下沉具有相應的摩擦阻力應的摩擦阻力. 老頂載荷老頂載荷Q3,或稱為裂隙體梁結構失穩形或稱為裂隙體梁結構失穩形成的載荷成的載荷,對頂煤及直接頂的破壞跨落起重要作用對頂煤及直接頂的破壞跨落起重要作用,但由于放頂煤開采跨落帶較高但由于放頂煤開采跨落帶較高,此平衡結構有可能此平衡結構有可能在下位裂隙帶中在下位裂隙帶中,即使巖塊間有剪切滑移的情況下即使巖塊間有剪切滑移的情況下仍能保持橫撐力而形成裂隙體梁式平衡結構仍能保持橫撐力而形成裂隙體梁式平衡結構,而此而