浅谈设备选型与煤体关系-

论文导读：
【摘要】放顶煤开采技术是厚煤层煤炭开采的主要方法,在世界煤炭开采领域中占据非常重要的地位.我国在放顶煤开采的技术方面已具备了世界领先的地位。放顶煤开采的主要受地质条件,设备选型等个方面因数的影响。
【关键词】放顶煤；设备选型

一、支架与围岩关系基本摄念

到目前为止，对回采工作面上覆岩层建立了许多理论假说，砌体粱理论、传递梁理论及板的理论，其目的都是为了研究上覆岩层的活动对工作面支护体系的影响。这是因为无论回采工作面采用什么样的采煤方法，炮采、机采或放顶煤开采等，其支护体系都是工作面的前方为煤体刚性支撑，工作面采场的后方为冒落矸石的弹性支撑、工作面采场则为人为构件支撑。（图1-1）研究采场矿山压力的目的就是要确定这个总体支护体系中上述三者之间的力学关系及对上覆岩层作用力的支护能力和支撑范围。从而达到在整个开采过程中最大限度地利用前方煤体和后方冒落歼石的支撑效力，在保证安全生产的前提下，采用最有效地文护形式。
在这个大的支护体系中前方的煤体和后方的冒落矸石支撑体都是属于客现存在，一旦所开采的煤层确定后，其对上覆岩层的作用力性能也就确定下来了。因此，回采工作面的支护与围岩的相互作用主要取决于煤体、直接顶及老顶的力学物理特性。支架支撑性能只能在很小的程度上影响岩层活动规律。所以研究回采工作面支架性能主要是确定以什么样的支护形式和方式去适应已确定的工作面前后支撑体系及在一定范围内支架对岩层的控制作用，从而达到工作面生产的安全可靠。

二、放顶煤工作面图岩的划分及特点

对于单一煤层围岩的划分为：
直接顶：位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层，它通常由具有—定稳定性且易于随工作面回柱放顶而垮落的贝岩或砂页岩等岩层组成。伪顶，在煤层与直接顶之间有时存在厚度小于0.3一0.5m极易垮落的软弱岩层，随采随冒。
老顶：位于直接顶上方的厚而坚硬的岩层，一般是由砂岩、石灰岩及砂砾岩等组成。实践生产表明煤层这三部分项板因岩对工作面的支护状态起着相当大的影响。经过几年的努力我国完成了对回采工作面顶板的分类。以岩石的单向抗压强度、节理裂隙及分层厚度为主要指标。参考顶板的初次垮落步矩，把直接顶从不稳定到坚硬分为4类。以直接顶厚度与采高比值为主要指标。参考老顶的初次来压步距将老顶分为4级，同时提出了不同顶板条件下的文护形式

三、支架对维护顶煤稳定性的作用

由上述分析可知，放顶煤工作面顶煤的稳定性是影响工作面支护效果的主要因素，然而顶煤的稳定性除了决定于顶煤自身的力学物理特性外，更主要地取决于支架的支护特性和支架结构。
事实上，在回采工作面内，当采煤机切割完煤壁后，无论是顶煤还是直接项不仅要受到上方压力和自重的作用，同时又要受到前方煤壁和支摘自：毕业论文前言www.7ctime.com
架的支撑作用，必然在机道上方产生一定挠曲变形，若产生的挠曲变形大于顶煤或项板自身的最大挠曲极限，顶煤或顶板则要发生冒落。相反顶煤或顶板处在稳定状态。
机道上方的顶煤或顶板产生的挠曲必然导致在其上方一定范围内形成一个拉应力区，拉应力区的形成是造成顶煤在端面失稳冒落根源。研究结果表明，影响支架端面顶煤内拉应力区形态主要因素有4个：
（1）支架端面距；
（2）支架水平作用力，
（3）支架垂直支撑力；
（4）合力作用点。
通过上述分析，针对放顶煤工作面顶煤易在机道上方冒落的特点，放顶煤工作面支架应具备如下特征：
（1）支架应具有较长的前梁使得在采媒机割完煤后，在不推前输送机的情况下实现前移，即及时移架，当工作面始终保持最小的支架端面炬。及时封闭刚暴露出的顶煤。
（2）架最好采用整体项梁，这样可以大大提高支架前端对顶煤的支护能力，使顶煤的拉应力区降到最小范围。
（3）支架初撑力不应低于80％的支架额定工作阻力，同时应实行带压或擦顶移架，在没有安装带压放架阀操作支架前移时，应先打开拉架阀门，然后再逐渐打开降柱阀，从而实现带压和擦顶移架，尽量减少对顶煤的反复支撑。在支架前移到位后，一定要打足支架的初撑力。
（4）放顶煤工作面尽量沿着煤层底板布置。杜绝留底煤，这样不但可以减少煤炭损失量，同时在支架初撑起时有一个坚固的基础硬底，确保实现较高的支架初撑力。
（5）放顶煤支架最好采用支撑掩护式支架，在支架充分初撑后，若端面顶煤在上方压力作用下发生挠曲变形，支架可以提供较大的被动水平阻力，减小支架端面处顶煤所受到的拉应力作用，从而保证端面顶煤的稳定性。
参考文献：
综采综掘高档普采设备选型配套图集，武同振、赵宏珠、吴国华主编，中国矿业大学出版社，1993午。
煤矿机电产品目录(第一册，煤矿机械)，中国统配煤矿总公司编，煤炭工业出版社，1990年。