浅谈高档工作面合理的支护密度

浅谈高档工作面合理的支护密度

胡云亮

胡云亮（内蒙古扎煤公司铁北矿，内蒙古满洲里021410）

摘要：影响支护密度的因素。（1）顶板压力大小是影响支护密度的首要因素。（2）支柱类型、性能、质量优劣等也是影响支护密度的因素。（3）工作面支护布置方式也是直接影响支护密度的因素。（4）生产管理水平高低，操作是否合理，工作面推进快慢，工作面的规章制度是否健全，执行是否认真也是影响支护密度的因素。

关键词：单体液压支柱；工作阻力；支护密度

1工作面顶板压力计算

支柱所承受的载荷由下列三个部分组成：

（1）直接顶的重量作用到支柱上的载荷Q1；

（2）由于裂隙影响，而使老顶不能形成平衡拱那部分岩石重量及老顶周期压力影响，通过直接作用到支柱上的载荷Q2；

（3）由支柱性能改变及操作质量影响使支柱所承受的附加载荷Q3。由于矿田煤层顶板多为I·II类顶板，因此，以I·II类顶板特点为依据，通过煤层采高计算直接顶垮落高度和岩石重量，并用系统数考虑老顶和支护质量的影响，对顶板压力做以计算。

2单体液压支柱的选型与实际工作阻力的计算

2.1支柱选择的依据

不同型号的支柱工作阻力，支护密度的大小也不同，因此，在确定支护密度之前，要对支柱进行选型，以确定支柱的额定工作阻力。为此，以计算支柱的最大与最小高度，做为支柱选型的依据。

2.2单体液压支柱最大、最小高度的选型

HD=MD-h-h1x=Mx-hp-h-h2式中HD、Hx支柱的最大、最小高度mm；MD、MX-煤层最大、最小高度mm；h一铰接顶梁高度，一般为95.5mm；h1一支柱工作阻值由零增加到工作阻力时支柱压缩量一般为10mm；hp一工作面顶板最大下沉量平均值，mm；h2一活柱的最小安全回柱高度，一般采高大于1.2m支柱取50mm，采高小于1.2m支柱取30m。若无观测资料，工作面顶板最大下沉量平均值却可按下式计算：hp=*Mp*R式中n一与岩体整体力学性质有关的系数，可取0.04-0.05；Mp一煤层平均采高；R一工作面最大的控顶距。

2.3单体液压支柱实际工作阻力的计算

在工作面上由于单体液压受支柱完好情况、支柱支护质量、控顶距变化、支柱在工作面中所处的位置及支柱增阻特性等不同因素的影响，其实际可能达到的工作阻力变化是很大的。因此不能用说明书上的工作阻力直接进行支护密度的计算，必须用支柱实际可能达到的阻力计算支护的密度。即Ps=Kl*K2*Pe式中Ps一支柱在工作面中实际可能达到的工作阻力；Kl一支柱承载不均衡系数；K2一支柱增阻特性系数，为支柱在工作面中平均承载阻力与最终承载阻力之比值（因单体液压支柱为恒阻支柱，故K2为1）；P一选用支柱额定工作阻力。

3支柱支护密度的确定

3.1支护密度的选择计算

由于支柱实际可能达到的工作阻力Ps和顶板压力Pi已经确定，因此，可用下式计算工作面的支护密度：Ni=Pi/Ps式中Ni一顶板支护密度，根/立方米：Pi一顶板单位面积上的压力；Ps一支实际可能达到的工作阻力。

3.2实际支护密谋的计算和验算

式中计算的支护密度Ni为顶板压力和支柱实际工作阻力确定的，可称之为工作面最小的压力时，所必须达到的支护密度。而工作面实际支护密度还要受采场支架布置方式之影响。受下料、行人、机道宽度、通风断面等条件的限制，因此，必须通过对采场支架布置图的支护密度进行计算，才能验算其是与Ni值相符合与否。

3.3讨论

当Ns<Ni时，说明工作面支护密度达不到安全的要求；当Ns≥Ni时，并且相接近肘为合理，否则应重新调整工作面支架布置方式，以使当Ns等于或略大于Ni，一般情况下当Ns-Ni/Ns，一般情况下N3-Ni/IN3不大于10%时为合理。若Ns比Ni之大于10%以上时，说明工作面的实际支护密度太大，不经济，劳动强度大，也不合理。

当出现上述情况，要对工作面的支护规格进行调整。调整到合理支护密度。为此式中的Ni，用Ns代替得下式Ni=n/L[s（n-1）+a]，一般情况下，工作面的支柱排数n是根据工作面的必要工作空间和通风断面要求确定的。机组截深s是由顶板状况、机组功率大小、机组滚筒宽度，配套的顶梁长度决定的。机道宽度a一般可定为1.2m，因此，n、s、a为已确定的已知值，这样只要调整柱距L，就可达到调整N的目的。故转换成下式L=n/Ni[s*（n·1）+s]分别将n，Ni，s，a已知值代入式中就可以计算出Ni应的I值。则按I、n、s、a各值设计采场支护布置。其支护密度Ns，和用顶板压力Pi，支柱实际工作阻力Ps算出的支护Ni，必定是相等和十分相近的，因此该支护密度是合理的。