单体液压支柱工作面支护设计方法与实例

2单体液压支柱工作面支护设计方法1、依据工作面采高需要选择适宜的支柱型号，当煤厚变异系数较大时应选择大行程支柱。345345序号工程单位 参考面实测 本面估量顶直接顶厚度m1底根本顶厚度m板直接底厚度m2直接顶初次垮落步距m初来压步距m次最大平均支护强度kN/m2来压最大平均顶底板移近量来压显现程度mm周来压步距m期最大平均支护强度kN/m2来压最大平均顶底板移近量来压显现程度mm平最大平均支护强度kN/m2时最大平均顶底板移近量mm6直接顶悬顶状况m7底板允许比压MPa8直接顶类型类9根本顶级别级机m10风巷道超前影响范围m3、合理确定支护强度。⑴依据采高及上覆岩层碎胀系数计算跨落带高度〔缓倾斜煤层〕M-∑Hi〔Ki-1〕=0Hk=∑Hi式中：M 采高〔m〕Hi----i分层厚度(m)上覆岩层第i分层岩石碎胀系数Hk 跨落带高度(m)1.15～1.25之间。⑵依据跨落带高度计算支护强度：pt＝Hk·γ·cosα式中：pt 工作面支护强度，kN/m2；Hk 上覆岩层跨落带高度〔m〕岩石容重，kN/m3。一般可取25kN/m3。α 工作面煤层倾角〔°〕⑶选定参照工作面初次来压时的实测最大支护强度Pc。Pr：依据以上两个支护强度(Pt、Pc)，选取其中最大值作为本工作面的设计支护强度Pr。4、工作面合理的支柱密度，可以承受下式计算：n＝pr／Rt式中：n 支柱密度，根／m2。Rt------支柱支撑力量，kN60%计算。5、依据合理的支柱密度、排距，确定柱距。6、在满足安全生产的条件下，可以依据工作面的实际条件选择控顶距。7、柱鞋直径的选择：依据支柱对底板的压强应小于底板允许比压的原则，承受以下公式计算：(Re/10Q)(Re/10Q)φ 柱鞋直径，mm。Q 底板比压，Mpa。Re 支柱额定工作阻力，KN/根8、确定工作面正常生产期间切顶排支柱线密度q⑴沿放顶线每米采空区上方跨落带岩重qkq=[γH〃L+∑γH〃(L-L)]cosα〔kN/m〕k z z z i i i x式中：γ----i分层老顶岩石容重，kN/m325kN/m3。iH跨落带第i分层老顶岩层厚度。iL跨落带第i分层老顶在采空区的极限悬顶长度，老顶厚1.5m时可i2.0m2.5mL10mLL-L。i i i xL 最小控顶距，即工作面煤壁至采空区顶梁末端距离。xγ 直接顶岩石容重，kN/m3。zH 跨落带中直接顶岩层厚度。zL 跨落带中直接顶在采空区的极限悬顶长度〔，一般直接顶为页岩时z1m2m。⑵切顶排支柱线密度计算〔支柱工作阻力P 按额定工阻的80%计〕mn=q/Pm k m

9、确定工作面初次放顶期间切顶排支柱线密度：初放期间切顶排支柱线密2～4倍执行，或实行有效加强切顶排支护强度措施，将切顶排支护强度提高到正常生产期间的两倍以上。10、单体支柱初撑力50KN/70KN/棵，坚硬顶90KN/棵。单体支柱支护工作面支护设计实例工作面根本参数:2.3m,715m，老顶为灰色块状泥岩，厚29m，底板比压Q=4.0MPa，参考相邻工作面老顶初次来压时140KN/根。1、选择支柱型号：M=2.3m选择DZ25-25/1002、参照工作面矿压参数〔略〕3、确定合理支护强度⑴依据采高及上覆岩层碎胀系数确定跨落带高度M=2.3m,直接顶为细中粒砂岩,1.25,老顶为块状泥岩,1.2按公式M-∑Hi(Ki-1)=0计算,∑Hi=M/(Ki-1),∑Hi=2.3/(1.25-1)=9.2(m),由于直接顶厚度为15m,大于跨落带高度,老顶不进入跨落带.⑵依据跨落带高度计算支护强度PtPt=Hk*γ*cosα=9.2*25*cos7 =228.3(KN/m2)⑶所参照工作面初次来压时实测的最大支护强度Pc=140KN/m2⑷选定设计支护强度Pr:由于Pt=228.3＞Pc=140,故,Pr=228.3KN/m24、确定工作面合理支柱密度n=Pr/Rt=228.3/150=1.5225、确定支柱柱、排距：因使用1m铰接顶梁，确定排距1m，故柱距为1/1*1.52=0.66m;考虑直接顶裂隙较发育,550mm±50mm6、确定控顶距:4.0m,3.0m。7、确定柱鞋直径：(Re/10Q)Φ=200〃 (Re/10Q)选择柱鞋直径Φ=300mm8、正常生产条件下切顶排支护线密度计算⑴沿放顶线每米采空区上方跨落带岩重qK：qK=Hk*γ*Lz*cosα=9.2*25*2*cos7 =456.6(KN/m)(因跨落带处在直接顶内,老顶未进入跨落带,故只计算公式前项,Lz=2)⑵切顶排支柱线密度计算nm=qK/Pm=456.6/200=2.283根/m,,切顶排实际