(3.16)--3.2.1 采场顶底板特征及支架力学特性.ppt

矿山压力及岩层控制矿山压力及岩层控制知识单元三知识单元三 采场矿山压力显现规律及顶板支护采场矿山压力显现规律及顶板支护知识点知识点2：采场顶板支护方法：采场顶板支护方法教学内容教学内容p采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征p采场支架类型、支架力学特性；采场支架类型、支架力学特性；p采场支架与围岩相互作用原理；采场支架与围岩相互作用原理；p综合机械化采煤工作面顶板控制设计；综合机械化采煤工作面顶板控制设计；p单体液压支柱工作面顶板控制原则；单体液压支柱工作面顶板控制原则；p采煤工作面顶板灾害防治；采煤工作面顶板灾害防治；采场支架与围岩相互作用原理；采场支架与围岩相互作用原理；支架力学性能；支架力学性能；综合机械化采煤工作面顶板控制设计；综合机械化采煤工作面顶板控制设计；单体液压支柱工作面顶板控制原则；单体液压支柱工作面顶板控制原则；采煤工作面顶板灾害防治。采煤工作面顶板灾害防治。重点与难点重点与难点3本讲提要本讲提要1.采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征2.2.采采场场支架支架类类型与支架力学特性型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性直接顶：直接顶：回采工作空间的直接维护对象回采工作空间的直接维护对象 完整性受老顶平衡特征的影响完整性受老顶平衡特征的影响 对生产与安全有直接影响对生产与安全有直接影响老顶：老顶：对采场岩层移动起控制作用对采场岩层移动起控制作用 回采工作面矿压显现控制的对象回采工作面矿压显现控制的对象工作面支架：工作面支架：是平衡回采工作面顶板压力的一种构筑物是平衡回采工作面顶板压力的一种构筑物 通过直接顶间接地对老顶的活动起一定的控制作用通过直接顶间接地对老顶的活动起一定的控制作用 控制采场矿山压力的基本手段控制采场矿山压力的基本手段 要有一定的可缩性及良好的支撑性能。要有一定的可缩性及良好的支撑性能。一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性 回采工作面的围岩，一般是指直接顶、老顶以及直接底的岩层，这三回采工作面的围岩，一般是指直接顶、老顶以及直接底的岩层，这三者对回采工作面的生产有直接影响。如前所述，根据围岩力学性质及开采者对回采工作面的生产有直接影响。如前所述，根据围岩力学性质及开采条件，围岩稳定时可称为条件，围岩稳定时可称为支撑体结构支撑体结构，而在有些情况下则形成，而在有些情况下则形成载荷载荷，其中，其中直接顶与老顶的稳定性以及它们之间的相对位置关系，对回采工作面矿山直接顶与老顶的稳定性以及它们之间的相对位置关系，对回采工作面矿山压力及支护方式的选择有着显著的影响，现分别加以论述。压力及支护方式的选择有着显著的影响，现分别加以论述。1.1.对直接顶的分析对直接顶的分析 直接顶是回采工作空间直接维护的对象。显然，直接顶的完整程度不直接顶是回采工作空间直接维护的对象。显然，直接顶的完整程度不仅直接影响回采工作面的安全及工作面生产能力的发挥，而且直接影响到仅直接影响回采工作面的安全及工作面生产能力的发挥，而且直接影响到支护方式的选择。直接顶的完整程度取决于两个因素，支护方式的选择。直接顶的完整程度取决于两个因素，一个是岩层自身的一个是岩层自身的力学性质，力学性质，另一个则是直接顶岩层内由各种原因形成的另一个则是直接顶岩层内由各种原因形成的层理、节理、裂隙层理、节理、裂隙的发育情况。的发育情况。一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性稳定性分类稳定性分类破碎顶板：破碎顶板：页岩、再生顶、煤顶页岩、再生顶、煤顶 中等稳定顶板：中等稳定顶板：砂页岩、粉砂岩砂页岩、粉砂岩 完整顶板：完整顶板：砂岩、坚硬砂页岩砂岩、坚硬砂页岩 原生裂隙原生裂隙 构造裂隙构造裂隙 节理裂隙分类节理裂隙分类压裂裂隙压裂裂隙 一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性直接顶各类裂隙图 图中图中R R1 1为平行于层面的裂隙，为平行于层面的裂隙，R R2 2为垂直于层面的裂隙，为垂直于层面的裂隙，R R3 3为向煤壁方为向煤壁方向倾斜的裂隙，向倾斜的裂隙，R R4 4为向采空区倾斜的裂隙，为向采空区倾斜的裂隙，R R5 5则为楔形裂隙。则为楔形裂隙。根据裂隙面与工作面顶板岩层层面的位置关系，前西德学者根据裂隙面与工作面顶板岩层层面的位置关系，前西德学者O.O.雅克比雅克比曾将其曾将其分为五类，平行于层面的裂隙、垂直于层面的裂隙、向煤壁方向倾斜的裂隙、向分为五类，平行于层面的裂隙、垂直于层面的裂隙、向煤壁方向倾斜的裂隙、向采空区倾斜的裂隙以及楔形裂隙。显然，实际情况多数是这五种裂隙的组合。采空区倾斜的裂隙以及楔形裂隙。显然，实际情况多数是这五种裂隙的组合。一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性组合裂隙对直接顶稳定性是极为不利的。尤组合裂隙对直接顶稳定性是极为不利的。尤其是在裂隙面中充有方解石等充填物时更为其是在裂隙面中充有方解石等充填物时更为不利。我国多年来也在生产实践中注意了弱不利。我国多年来也在生产实践中注意了弱面的影响，常常把这些弱面简称为面的影响，常常把这些弱面简称为“劈劈”。这些劈可能使顶板在毫无预兆的情况下局部这些劈可能使顶板在毫无预兆的情况下局部冒顶。冒顶。构造裂隙可以造成有规则的倾斜于煤壁构造裂隙可以造成有规则的倾斜于煤壁或采空区方向的裂隙。由于工作面的推进方或采空区方向的裂隙。由于工作面的推进方向与裂隙方向不同，工作面的顶板可能出现向与裂隙方向不同，工作面的顶板可能出现两种完全不同的结果。显然，当工作面推进两种完全不同的结果。显然，当工作面推进方向与劈理倾斜方向一致时，常常容易造成方向与劈理倾斜方向一致时，常常容易造成工作面顶板较大的压力。左图所示为两种不工作面顶板较大的压力。左图所示为两种不同推进方向所造成的不同结果。同推进方向所造成的不同结果。裂隙方向对顶板状况状况的影响 一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性采用以直接顶的初次垮落步距采用以直接顶的初次垮落步距L L0 0作为直接顶分类的工作为直接顶分类的工程指标程指标 定性分析定性分析定量分析定量分析用直接顶的端面破碎度作为衡量直接顶稳定性的指标用直接顶的端面破碎度作为衡量直接顶稳定性的指标 顶板端面破碎度的计算示意图顶板端面破碎度的计算示意图 端面距与顶板破碎度的关系端面距与顶板破碎度的关系 一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性不稳定顶板不稳定顶板中等稳定顶板中等稳定顶板稳定顶板稳定顶板端面距为端面距为1米时米时 的端面的端面破碎度。破碎度。一类一类二类二类三类三类定量分析定量分析按直接顶按直接顶初次垮落步距初次垮落步距分分雅格比分类法雅格比分类法端面破碎度端面破碎度端面破碎面积与梁端无支护面积之比端面破碎面积与梁端无支护面积之比端面距与顶板破碎度的关系端面距与顶板破碎度的关系 一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征冒落敏感度冒落敏感度 E-采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性老顶的失稳及来压强度不仅对直接顶的稳定性有直接影响，而且对确定老顶的失稳及来压强度不仅对直接顶的稳定性有直接影响，而且对确定支护强度、支架支护强度、支架具备的可缩量以及选择采空区处理方法等具备的可缩量以及选择采空区处理方法等，都起着决定性的作用。，都起着决定性的作用。在老顶原分类中引入了直接顶厚度在老顶原分类中引入了直接顶厚度h h与采高与采高M M的比值的比值K Km m（K Km m=h h/M M）作为衡量指标，并且认为：作为衡量指标，并且认为：2 2、对老顶的分析、对老顶的分析.K Km m55时时，老顶垮落与错动对工作面支架没有多，老顶垮落与错动对工作面支架没有多大影响。其典型柱状如图中（大影响。其典型柱状如图中（a a）所示，称为无周）所示，称为无周期来压或周期来压不明显的顶板。期来压或周期来压不明显的顶板。.22K Km5m5时时，老顶的失稳对工作面支架有较为严，老顶的失稳对工作面支架有较为严重的影响，典型柱状如图中重的影响，典型柱状如图中(b b）所示，称为有周）所示，称为有周期来压的顶板。期来压的顶板。顶板岩层典型柱状图实例顶板岩层典型柱状图实例 一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性.K Km2m2，甚至没有直接顶时，老顶的悬露或垮落将对工作面支架有严重的影，甚至没有直接顶时，老顶的悬露或垮落将对工作面支架有严重的影响。典型柱状如图中（响。典型柱状如图中（c c）所示，称为周期来压严重的顶板。）所示，称为周期来压严重的顶板。.老顶特别坚硬，又没有直接顶时老顶特别坚硬，又没有直接顶时，这时顶板常在采空区内悬露上万平方米，这时顶板常在采空区内悬露上万平方米而不垮落，当其垮落时，则往往形成暴风，顶板沿工作面切落，造成严重的而不垮落，当其垮落时，则往往形成暴风，顶板沿工作面切落，造成严重的事故。这类顶板称为极坚硬的顶板。典型柱状如图中（事故。这类顶板称为极坚硬的顶板。典型柱状如图中（d d）所示。）所示。.能塑性弯曲的顶板能塑性弯曲的顶板。赋存在煤层。赋存在煤层之上的顶板，随着回采工作面的推进之上的顶板，随着回采工作面的推进能缓慢下沉，而后逐渐与煤层底板相能缓慢下沉，而后逐渐与煤层底板相接触，这种情况的形成显然与顶板岩接触，这种情况的形成显然与顶板岩层的性质、采高、岩层的厚度有关，层的性质、采高、岩层的厚度有关，一般只可能在薄煤层或厚度不大的中一般只可能在薄煤层或厚度不大的中厚煤层的石灰岩顶板中才能出现，典厚煤层的石灰岩顶板中才能出现，典型柱状如图中型柱状如图中e e）所示。）所示。顶板岩层典型柱状图实例顶板岩层典型柱状图实例 一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性原煤炭工业部颁发了缓倾斜煤层采煤工作面直接顶顶板分类方案原煤炭工业部颁发了缓倾斜煤层采煤工作面直接顶顶板分类方案 3 3、顶板分类方案及其指标、顶板分类方案及其指标类别类别1类类(不稳定顶板不稳定顶板)2类类(中等稳定顶板中等稳定顶板)3类类(稳定稳定顶板顶板)4类类(非常非常稳定顶板稳定顶板)1a1b2a2b基本指标基本指标 44 88 1212 1818 2828 50岩性岩性和结构和结构特征特征泥岩、泥泥岩、泥页岩，节页岩，节理裂隙发理裂隙发育或松软育或松软泥岩、泥泥岩、泥页岩，节页岩，节理裂隙较理裂隙较发育发育致密泥岩、粉砂岩、砂致密泥岩、粉砂岩、砂质泥岩，节理裂隙不发质泥岩，节理裂隙不发育育砂岩、石砂岩、石灰岩，节灰岩，节理裂隙很理裂隙很少少致密砂岩、致密砂岩、石灰岩，石灰岩，节理裂隙节理裂隙极少极少直接顶平均初次垮落距划分直接顶平均初次垮落距划分一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性老顶的分级指标是老顶初次来压当量老顶的分级指标是老顶初次来压当量pe，其值由老顶初次来压步距，其值由老顶初次来压步距Lf、直、直接顶充填系数接顶充填系数Km和煤层采高和煤层采高M M 按式确定，老顶分级指标见表。按式确定，老顶分级指标见表。式中，式中，pe-老顶初次来压当量，老顶初次来压当量，kPa；Lf-老顶初次来压步距，老顶初次来压步距，m；Km-直接顶充填系数，直接顶充填系数，Km=h/M；h-直接顶厚度，直接顶厚度，m；M-煤层采高，煤层采高，m。老顶分级老顶分级极强烈极强烈老顶来压显现老顶来压显现不明显不明显明显明显强烈强烈ab分级指标分级指标pe895895 pe 975 975pe1075 1075pe1145pe1145一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性1）分类目的：）分类目的：规范化、科学化、系列化规范化、科学化、系列化 2）分类方案：）分类方案：依据直接顶的稳定性（强度、初垮步距）分为依据直接顶的稳定性（强度、初垮步距）分为4类；类；依据依据老顶老顶直接顶厚高比、老顶来压步距将老顶分为直接顶厚高比、老顶来压步距将老顶分为4级。级。直接顶：直接顶：分为四类，其中分为四类，其中1、2类各分为两个亚类；类各分为两个亚类；（不稳定、中稳、稳定、非常稳定）（不稳定、中稳、稳定、非常稳定）老老 顶：依据老顶初次来压当量将老顶分为顶：依据老顶初次来压当量将老顶分为4级。级。（来压不明显、明显、强烈、非常强烈）（来压不明显、明显、强烈、非常强烈）一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性16顶板分类名称含义：顶板分类名称含义：直接顶：直接顶：一类一类 二类二类 三类三类 四类四类 不稳定不稳定 中等稳定中等稳定 稳定稳定 坚硬坚硬老老 顶：顶：1级级 2级级 3级级 4级级 来压不明显来压不明显 来压明显来压明显 来压强烈来压强烈 来压极强烈来压极强烈举例：二类二类2级顶板级顶板直接顶中等稳定，老顶来压明显直接顶中等稳定，老顶来压明显。一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性 煤层底板是直接位于煤层下面的岩层。底板岩层在煤层底板是直接位于煤层下面的岩层。底板岩层在矿山压力控制中涉及两类问题：一方面是煤层开采后引矿山压力控制中涉及两类问题：一方面是煤层开采后引起的底板破坏，其范围将与开采范围及采空区周围的支起的底板破坏，其范围将与开采范围及采空区周围的支承压力分布有关，由于底板的破坏可能导致地下水分布承压力分布有关，由于底板的破坏可能导致地下水分布的变化。的变化。另一方面从采场支护系统而言，支护系统的刚另一方面从采场支护系统而言，支护系统的刚度是由度是由“底板底板-支架支架-顶板顶板”所组成，因此底板岩层的刚所组成，因此底板岩层的刚度将直接影响到支护性能的发挥，由于单体支柱的底面度将直接影响到支护性能的发挥，由于单体支柱的底面积仅积仅100cm100cm2 2，在底板比较松软的情况下，支柱很容易插，在底板比较松软的情况下，支柱很容易插入底板，从而影响对顶板的控制。入底板，从而影响对顶板的控制。4 4、底板特征、底板特征一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性18 1）底板的力学特征）底板的力学特征受支承压力影响，产生变形。受支承压力影响，产生变形。受支柱压力作用，被压入。受支柱压力作用，被压入。2 2）底板比压）底板比压底板单位面积所受支架的压力底板单位面积所受支架的压力支柱插入底板的破坏形式支柱插入底板的破坏形式整体剪切整体剪切局部剪切局部剪切其它剪切其它剪切一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性根据我国煤矿开采工作面底板对支柱的影响，将底板进行了分类，根据我国煤矿开采工作面底板对支柱的影响，将底板进行了分类，可根据此表选择支柱应具有的底面积。可根据此表选择支柱应具有的底面积。一一、采场顶板分类与底板特征采场顶板分类与底板特征采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性20本讲提要本讲提要1.1.采采场顶场顶板分板分类类与底板特征与底板特征2.2.采采场场支架支架类类型与支架力学特性型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性 回采工作面支架主要是由梁和柱组合而成的，根据支柱与顶梁的配合回采工作面支架主要是由梁和柱组合而成的，根据支柱与顶梁的配合关系，可将回采工作面支架分为两大类，即单体支架和液压支架。关系，可将回采工作面支架分为两大类，即单体支架和液压支架。单体支架单体支架木支架木支架木柱木柱+木梁木梁摩擦金属支架摩擦金属支架摩擦柱摩擦柱+铰接金属梁铰接金属梁单体液压支架单体液压支架液压柱液压柱+铰接金属梁铰接金属梁液压支架液压支架支撑式支撑式掩护式掩护式支撑掩护式支撑掩护式普通支架普通支架端头支架端头支架大采高支架大采高支架放顶煤支架放顶煤支架1.支架类型支架类型二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性2.支架工作特性支架工作特性单体支架特性应为单体支架特性应为支架与顶梁的支架与顶梁的共同特性，当顶梁为刚性材料时，支架特共同特性，当顶梁为刚性材料时，支架特性主要由支柱特性决定。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。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）支柱特性受顶板压力作用，支柱变形（下缩）性质受顶板压力作用，支柱变形（下缩）性质。急增阻急增阻 微增阻微增阻 恒恒 阻阻二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性2）支柱工作阻力）支柱工作阻力撑力撑力主动力；主动力；阻力阻力被动力被动力支柱受顶板压力作用而产生的支柱受顶板压力作用而产生的反抗力反抗力。初撑力初撑力支柱刚架设时对顶板支撑力支柱刚架设时对顶板支撑力始动阻力始动阻力顶板压力下，支柱开始下缩时的阻力顶板压力下，支柱开始下缩时的阻力初工作阻力初工作阻力阻力由急剧增长到缓阻力由急剧增长到缓慢增长的慢增长的转折点处阻力转折点处阻力最大工作阻力最大工作阻力支柱所能承受的最支柱所能承受的最大载荷。大载荷。（额定工作阻力）（额定工作阻力）二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性急增阻急增阻 微增阻微增阻 恒恒 阻阻二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性3）支撑系统工作特性）支撑系统工作特性支撑系统支撑系统围岩与支撑物所构成的力学系统。围岩与支撑物所构成的力学系统。=顶板顶板+插背物插背物+顶梁顶梁+支柱支柱+（浮煤矸）（浮煤矸）+柱鞋柱鞋+底板底板在对顶板的支撑中，实际是支撑系统工作特性在起作用。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。插入底板可导致顶板管理恶化。二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性3.液压支柱液压支柱类型类型内注液式：内注液式：NDZ薄及行走困难工作面薄及行走困难工作面 外注液式：外注液式：DZ 缓倾斜和倾斜中厚工作面缓倾斜和倾斜中厚工作面结构结构DZ系列系列DZ普通单体液压支柱普通单体液压支柱PDZ炮采单体液柱炮采单体液柱SDZ三柱套（薄煤层）三柱套（薄煤层）型号型号DZ 2230/100DZ系列系列 系列高度系列高度22分米分米额定阻力额定阻力30吨吨/油缸内经油缸内经100毫米毫米二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性支撑式支撑式掩护支撑式支撑掩护式支撑掩护式掩护式1）分类）分类按支撑面积与掩护面积比值分类按支撑面积与掩护面积比值分类支撑式支撑式支撑掩护式支撑掩护式掩护支撑式掩护支撑式掩护式掩护式二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性按支架结构分类按支架结构分类支撑式支撑式支撑掩护式支撑掩护式掩护式掩护式2）支撑式支架支护分析）支撑式支架支护分析工作特点：工作特点：支撑力大，适宜坚硬有来压顶板；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；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。框式结构，不能承受水平推力。优点：优点：通风断面大、行人方便、结构简单、重量轻；通风断面大、行人方便、结构简单、重量轻；适用于：适用于：顶板稳定，有来压，瓦斯大的工作面。顶板稳定，有来压，瓦斯大的工作面。二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性单铰式单铰式双铰式双铰式3）掩护式支）掩护式支架支护分析架支护分析工作特点：工作特点：（支柱支撑在掩护梁上）（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；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）适应破碎顶板（挡矸，冒顶时可不勾顶）缺点：缺点：支架空间小、通风断面小、行人不便、重量大支架空间小、通风断面小、行人不便、重量大二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性特点：特点：顶梁长度较掩护式支架长，增加了支撑力，缩短了掩护梁长度，顶梁长度较掩护式支架长，增加了支撑力，缩短了掩护梁长度，顶梁长度较掩护式支架长，增加了支撑力，缩短了掩护梁长度，顶梁长度较掩护式支架长，增加了支撑力，缩短了掩护梁长度，加长了掩护梁的坡度，同时改善了支架底座与底板受力情况，但也加长了掩护梁的坡度，同时改善了支架底座与底板受力情况，但也加长了掩护梁的坡度，同时改善了支架底座与底板受力情况，但也加长了掩护梁的坡度，同时改善了支架底座与底板受力情况，但也导致控顶距增大，价格较高，重量较大，支架结构较复杂等缺陷。导致控顶距增大，价格较高，重量较大，支架结构较复杂等缺陷。导致控顶距增大，价格较高，重量较大，支架结构较复杂等缺陷。导致控顶距增大，价格较高，重量较大，支架结构较复杂等缺陷。后排支柱支撑在顶梁上时，支架高度的改变对支撑力的影响不大，后排支柱支撑在顶梁上时，支架高度的改变对支撑力的影响不大，后排支柱支撑在顶梁上时，支架高度的改变对支撑力的影响不大，后排支柱支撑在顶梁上时，支架高度的改变对支撑力的影响不大，支撑效率较高。支撑效率较高。支撑效率较高。支撑效率较高。而后排支柱支撑在掩护梁上时，后柱倾角大，支架而后排支柱支撑在掩护梁上时，后柱倾角大，支架而后排支柱支撑在掩护梁上时，后柱倾角大，支架而后排支柱支撑在掩护梁上时，后柱倾角大，支架的支撑阻力要降低。的支撑阻力要降低。的支撑阻力要降低。的支撑阻力要降低。4）支撑掩护式支架支护分析）支撑掩护式支架支护分析具备上述支架的优点。具备上述支架的优点。二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性带帽点柱的布置方式带帽点柱的布置方式 a矩形排列；矩形排列；b三角形排列三角形排列 4、单体支架布置方式、单体支架布置方式1）带帽点柱）带帽点柱矩形、三角形布置（矩形、三角形布置（适用于直接顶比较完整的情况适用于直接顶比较完整的情况）二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性连锁式及对接式走向棚连锁式及对接式走向棚a连锁上行式；连锁上行式；b连锁下行式；连锁下行式；c连锁混合式；连锁混合式；d对接式对接式 2）棚子支护）棚子支护顺板（两柱、三柱）（倾斜棚）顺板（两柱、三柱）（倾斜棚）横板（两柱）横板（两柱）连锁（上行式、下行式、混合式）连锁（上行式、下行式、混合式）（适用于直接顶中等稳定或比较破碎的情况）（适用于直接顶中等稳定或比较破碎的情况）节理裂隙平行于工作面时节理裂隙平行于工作面时二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性倾斜棚倾斜棚 机组工作面的悬臂支护机组工作面的悬臂支护a正悬臂；正悬臂；b倒悬臂倒悬臂3）悬臂梁支护）悬臂梁支护正悬臂、正悬臂、倒悬臂倒悬臂节理裂隙垂直于工作面时节理裂隙垂直于工作面时二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性齐梁直线柱布置齐梁直线柱布置 错梁直线柱布置错梁直线柱布置常用错梁直线柱4）悬臂梁支架的布置方式：）悬臂梁支架的布置方式：二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性 丛柱丛柱 排柱（密集）排柱（密集）直线木垛直线木垛 三角木垛三角木垛 斜撑（戗柱）斜撑（戗柱）抬棚抬棚5）特种支架：）特种支架：二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性特种支架的主要作用：特种支架的主要作用：增加支撑力增加支撑力丛柱、排柱、抬棚丛柱、排柱、抬棚 增强稳定性增强稳定性木垛、斜撑（戗柱）、抬棚木垛、斜撑（戗柱）、抬棚二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性6）架设金属单体支架的技术要求：）架设金属单体支架的技术要求：1)确保金属支柱的工作性能，失效支柱应及确保金属支柱的工作性能，失效支柱应及时运至地面检修时运至地面检修；2)在支设金属支柱时，应采用升柱器，使之在支设金属支柱时，应采用升柱器，使之具有一定的初撑力具有一定的初撑力；3)严禁在一个工作面使用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金属支柱必须与金属铰接顶梁配套使用配套使用；5)不宜让支柱受不宜让支柱受偏心载荷偏心载荷；6)必须保证支柱的支设质量，必须保证支柱的支设质量，不能将支柱打在浮矸上不能将支柱打在浮矸上。二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性电液控制和手动控制相结合的放顶煤液压支架电液控制和手动控制相结合的放顶煤液压支架 二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性ZY8700/17/32型掩护式液压支架型掩护式液压支架初撑力：初撑力：6412KN 工作阻力：工作阻力：8700KN 二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性ZZ6200/20/42型支撑掩护式液压支架型支撑掩护式液压支架 初撑力：初撑力：5232KN 工作阻力：工作阻力：6200KN二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性ZTZ14400/18/30ZTZ14400/18/30型端头支架型端头支架初撑力：初撑力：12785KN 12785KN 工作阻力：工作阻力：14400KN 14400KN 二、采场支架类型与支架力学特性二、采场支架类型与支架力学特性采场顶底板特征采场顶底板特征及支架力学及支架力学特性特性