第五章回采工作面顶板控制与支护本章介绍：顶板分类支架类型与特性采场支架与围岩相互作用原理综合机械化工作面顶板控制设计单体液压支柱工作面顶板控制设计控制回采矿山压力的重要性总体角度（矿井设计的问题）局部（支护和采空区处理）直接顶与老顶的关系控制工作面矿山压力的方法掌握矿山压力的规律回采工作面支架第一节顶板分类与底板特征一、对直接顶的分析：1、定性分析：破碎顶板————页岩、再生顶、煤顶中等稳定顶板——砂页岩、粉砂岩完整顶板————砂岩、坚硬砂页岩（1）滑落失稳直接顶初次垮落步距端面破碎度二、对老顶分析：老顶的影响主要体现为来压影响，原分类与来压有关。三、顶板分类方案：（P125）1、分类目的：规范化、科学化、系列化2、分类方案：依据直接顶的稳定性（强度、初垮步距）分为四类；依据直接顶厚高比、老顶来压步距将老顶分为4级。直接顶：分为四类，其中1、2类各分为两个亚类；（不稳定、中稳、稳定、非常稳定）老顶：依据老顶初次来压当量将老顶分为4级。（来压不明显、明显、强烈、非常强烈）顶板分类名称含义：直接顶：一类二类三类四类不稳定中等稳定稳定坚硬老顶：1级2级3级4级来压不明显来压明显来压强烈来压极强烈四、底板特征：1、底板的力学特征2、底板比压——底板单位面积所受支架的压力支柱插入底板的破坏形式整体剪切——当载荷达到某一值后（极限抗压入强度），突然下降。局部剪切——没有明显的突破点，随载荷增加，压入深度的变形率增长较快。其它剪切——界于二者之间，有突破点但不明显，载荷超过突破点后，压入深度明显增大。第二节采场支架类型与特性一、支架类型：木支架——————木柱+木梁摩擦金属支架———摩擦柱+铰接金属梁单体液压支架———液压柱+铰接金属梁支撑式掩护式支撑掩护式二、支架的工作特性：单体支架特性应为支架与顶梁的共同特性，当顶梁为刚性材料时，支架特性主要由支柱特性决定。液压支架特性不仅与支柱特性有关，而且与支架结构有关。1、支柱特性：支柱力学特性——受顶板压力作用，支柱变形（下缩）性质。2、支柱的工作阻力：支柱的工作阻力——支柱受顶板压力作用而产生的反抗力。（撑力——主动力；阻力——被动力）初撑力——支柱刚架设时对顶板支撑力；始动阻力——顶板压力下，支柱开始下缩时的阻力；初工作阻力——阻力由急剧增长到缓慢增长的转折点处阻力；额定工作阻力——支柱所能承受的最大载荷。3、支撑系统工作特性：支撑系统——围岩与支撑物所构成的力学系统。支撑系统=顶板+插背物+顶梁+支柱+（浮煤矸）+柱鞋+底板支撑系统特性——支撑系统受力作用而呈现的变形性质。在对顶板的支撑中，实际是支撑系统工作特性在起作用。支撑物的可缩性使支撑系统早期发生较大变形，阻力上不去，顶板离层。支柱插入底板可导致顶板管理恶化。安全规程规定：禁止将支柱架设在浮煤、浮矸上。技术要求：柱顶要插严背实；煤底或软岩底时，支柱要穿鞋（液柱铁鞋）三、液压支柱：1、类型：内注液式：NDZ外注液式：DZ2、结构：3、DZ系列：4、型号：DZ22—30/1005、初撑力：式中：——泵站工作压力；——活柱直径；——管路压力损失系数。6、液压支柱工作原理：四、液压支架：1、分类：按支撑面积与掩护面积比值分类支撑式按支架结构分类：掩护式支撑掩护式2、支撑式支架支护分析：工作特点：支撑力大，适宜坚硬有来压顶板；反复支撑次数多，不适宜破碎顶板；框式结构，不能承受水平推力。优点：通风断面大、行人方便、结构简单、重量轻；适用于：顶板稳定，有来压，瓦斯大的工作面。3、支掩式掩护支架分析：工作特点：（支柱支撑在掩护梁上）控顶距小，减少了对顶板的反复支撑次数结构可承受一定水平推力；适应破碎顶板（挡矸，冒顶时可不勾顶）缺点：支架空间小、通风断面小、行人不便、重量大带帽点柱的布置方式连锁式及对接式走向棚a—连锁上行式；b—连锁下行式；c—连锁混合式；d—对接式倾斜棚齐梁直线柱布置5、特种支架：特种支架的主要作用：增加支撑力——丛柱、排柱、抬棚增强稳定性——木垛、斜撑（戗柱）、抬棚6、架设金属单体支柱的技术要求：1)确保金属支柱的工作性能，失效支柱应及时运至地面检修；2)在支设金属支柱时，应采用升柱器，使之具有一定的初撑力；3)严禁在一个工作面使用两种或两种以上不同性能的基本支柱；4)金属支柱必须与金属铰接顶梁配套使用；5)不宜让支柱受偏心载荷；6)必须保证支柱的支设质量。不能将支柱打在浮矸上。第三节回采工作面