维普资讯 http://www.cqvip.com 第２７卷第４期 煤炭技术 Ｖｏ１．２７．Ｎｏ．４ ２ｏ０８年４月 Ｃｏａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｐｒ，２００８ 采煤工作面合理支护方式的选择及支护密度的确定 苑明军 ，姜兴国 ，王玉成 （１．鸡西市煤炭工业管理局，黑龙江鸡西１５８１００；２．黑龙江煤矿安全监察局，哈尔滨１５０００１； ３．中电投霍林河煤业集团煤矿建设工程管理分公司，内蒙古霍林郭勒０２９２００） 摘要：回采工作面支护方式因工作面的支护地点不同分为一般支护和特殊支护，根据煤层赋存条件和矿压观测 结果，确定工作面支护强度之后，合理支护方式的选择、合理支护密度的确定对于回采工作面的顶板管理起着非常 重要的作用。 关键词：采煤工作面；支护方式；支护密度 中图分类号：ＴＤ３５５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—８７２５（２００８）０４—００５５—０２ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｗａｙ ａｎｄ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ ａｔ Ｃｏａｌ Ｆａｃｅ ＹＵＡＮ Ｍｉｎｇ—ｊｕｎ ，ＪＩＡＮＧ Ｘｉｎｇ—ｇｕｏ ，ＷＡＮＧ Ｙｕ—ｃｈｅｎｇ （１．Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｊｉｘｉ Ｃｉｔｙ。Ｊｉｘｉ １５８１００。Ｃｈｉｎａ；２．Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｃｏａｌ Ｓａｆｅｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｂｕｒｅａｎ。Ｈａｒｂｉｎ １５０００１。 Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｏａｌ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｂｒａｎｃｈ，ＨｕｏＬｉｎｈｅ Ｍｉｎｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｍｐ。Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ。Ｈｕｏｌｉｎｈｅ ０２９２００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｗａｙ ｏｆ ｃｏａｌ ｆａｃｅｓ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｓｕｐｐｏｒｔ ａｎｄ ｓｐｅｃｉａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｉｎ ｌｉｇｈｔ ｏｆ ｄｉａｐａｒｉｔｙ ｐｌａｃｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ａｎｄ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｍｉｎｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ａｆｔｅｒ ｄｅｔｅｒ— ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｗａｙ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｄｅｎｓｉ— ｔｙ ｐｌａｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅｓ ｆｏｒ ｆａｃｅ ｒｏｏｆ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ ｆａｃｅ；ｓｕｐｐｏｒｔ ｗａｙ；ｓｕｐｐｏｒｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ０ 前言 规则垮落）。确定采场需要控制的岩层范围是顶板 控制设计的首要问题，其中包括各部分岩层的厚度 在我国井工煤矿的开采过程中，总结出了一套 和运动步距的确定。 比较完善的矿山压力控制理论，由最初的定性分析 国内外特别是我国在围岩控制技术的研究方面 发展到了定量计算顶板应力和顶板下沉量。回采工 取得了一系列卓有成效的研究成果，如支护形式的 作面顶板控制设计的内容主要包括：选择采场支护 选择、支架选型设计、高档普采工作面围岩关系、支 形式、选择采空区顶板的处理办法、决定控顶距离、 护设计、特殊支护、支护质量与顶板动态监测等。 选择支护形式、制定工作面日常顶板管理方案等。 合理支护强度确定之后，合理支护方式的选择 这些顶板管理的方法在实践中得到了充分的验证， 对于回采工作面的顶板管理起着非常重要的作用。 并且从实践中得到了许多宝贵的经验。目前对于顶 根据回采工作面的不同地点支护方式一般分为基本 板事故的控制与预防，主要研究需控岩层的范围。 支护和特殊支护两类。基本支护要求支架在顶板不 采场需控制的岩层范围是指上覆岩层中运动对采场 发生特殊情况时，能支和护住顶板。特殊支护要求 产生明显影响的那部分岩层，包括直接顶与老顶。 支架在顶板出现悬顶、滑动、冲击等隐患时，能防止 从矿压控制的要求出发，直接顶是指在采空区已经 顶板事故的发生。 冒落，在工作面推进方向上失去了传递力联系的那 部分岩层；老顶则是由运动对采场产生明显影响的 １ 一般支护方式 岩梁组成，每一岩梁由同时运动或近乎同时运动的 各煤层工作面的控制实践表明，在单体液压支 层或数层岩层组成，尽管岩梁会发生断裂，但其在 柱支护的回采工作面，基本支护方式一般采用单一 工作面推进方向上始终能保持传递力的联系（包括 支护方式和棚梁支护方式。 收稿日期：２００７—１１—０８：修订日期：２００８—０３—０５ 作者简介：苑明君（１９６８一），男，黑龙江鸡西人，工程师，１９９５年毕业于原黑龙江矿业学院矿业工程专业，现在黑龙江省鸡西市 煤炭工业管理局工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com ５６。 煤炭技术 第２７卷 （１）单一支护方式。单一支护方式一般用于下 位直接顶较坚硬完整的采场。 （２）棚梁支护方式。棚梁支护方式一般采用金 属铰接顶梁，棚梁支护的基本内容主要有：挂梁方 向、挂梁方式及护顶方式。 挂梁方向：影响挂梁方向的主要是节理裂隙的 方向与间距、煤层倾角、顶板的完整性、基本顶的来 压强度等。由各煤矿采煤工作面可以看出，一般均 采用走向挂梁，特别是在裂隙发育方向与工作面近 乎平行或小角度斜交时的工作面、直接顶厚度较小 来压明显的工作面及破碎顶板工作面，采用走向式 挂梁，增加了支护结构的稳定性，都取得了较好的效 果。 挂梁方式及护顶方式：挂梁方式在一般情况下 均采用齐梁齐柱式或齐梁错柱式。各主采煤层的工 作面采用齐梁齐柱式支护，以及煤壁处较破碎的顶 板加支金属钢梁，对于改善顶板管理的状况起到了 重要作用。 ２特殊支护方式 特殊支护主要用来防止顶板事故，它是基本支 护的加强补充。特别是基本支护强度不足时，采用 特殊支护提高工作面的系统支护强度，依此保证工 作面的安全开采。特殊支护一般用于回采工作面薄 弱环节区，即放顶线、端头、煤壁处及局部构造处。 ２．１放顶线的特殊支护 目前各矿井回采工作面放顶线选用的特殊支护 主要是抬棚、密集、丛柱、挡矸帘等。 （１）采用抬棚工作面的典型条件。采高大于 １．６ ｍ的工作面，其典型条件是基本顶较坚硬，基本 顶来压明显；有的区域直接顶较薄，来压时有冲击 性；还有的基本顶坚硬，直接顶较软。 （２）丛柱、联柱支护的典型条件。主要指直接顶 完整较坚硬的回采工作面，特别是悬顶超过２～５ ＩＴｌ２ 的区段，一般都需采用丛柱进行支护，组间距为３～ ５ ｍ，每组有３～４根支柱组成，联柱每组由４根支柱 组成。 （３）用密集或挡矸帘支护的典型条件。其典型 采场是采高较大、直接顶较软的工作面，一般采用临 时密集加挡矸帘支护。 ２．２端头与煤壁处的支护 工作面的端头部位是顶板管理的薄弱环节，因 此也是支护的重点，端头特殊支护要求整体性强，抗 压性能好。目前大部分矿井回采工作面的上下端头 已全部采用“四对八梁”支护，并取得了较好的效果。 煤壁处的特殊支护主要是防止顶板在刮板运输 机机道处的冒落，保持刮板运输机机道的顶板完整， 该处的特殊支护一般采用２．４ ｍ长的丌型梁。 ３ 支柱实际支撑能力的确定 支柱设计时，不能简单地用支柱的额定工作阻 力计算支护密度，应当考虑支柱在井下的工作状况、 增阻的变化、承载不均匀、倾角的变化、采高的变化 等５个方面的影响因素，并在回采工作面的具体条 件下，对支柱的实际支撑能力进行定量计算。通过 对各回采工作面的矿压实测结果分析，支柱的实际 支撑能力可用下式计算。为取得更好的效果，特别 是增阻系数 和不均匀系数 的选取最好用邻近 工作面的实测值确定。 Ｒ ＝／ｑ。 。Ｋｂ·Ｋ ’Ｋ。Ｋｈ 式中Ｋ——支柱工作系数，一般取０．９９； 支柱增阻系数，一般取０．９５； 不均匀系数，一般取０．９２； Ｋ。——倾角系数，一般取１．０； ｋ——采高系数，一般取１．０。 尺 ——支柱工作阻力，ｋＮ／根。 ４ 顶板支与护的关系 顶板支护包括两个方面：支的对象重点是直接 顶和需要控制的基本顶部分；护的对象重点是煤层 之上０．５ ｍ范围内的直接顶和伪顶。因此，在工作 面具体的支护材料条件下，支护设计应能保证支住 矿压显现部分的顶板压力，又能护住下位直接顶的 破碎岩体。下面介绍基本支护的合理支护密度计 算： 单体支柱合理支护密度的计算，主要是根据确 定的合理支护强度和支柱的实际支撑能力进行计 算。合理的支护密度一般采用下式计算： ｎ＝Ｐ ／Ｒ 式中 ｎ——支护密度，根／ｍ２； Ｐ ——采场初次来压阶段或周期来压阶段确 定的合理支护强度，ｋＮ／ｍ２； 尺 ——支柱实际的支撑能力，ｋＮ／根。 支护密度应根据伪顶的类型和直接顶的完整结 构类型进行计算，然后选择合理的护顶材料，如顶梁 加网的型式等。特别指出的是，计算出的合理支护 强度超过４５０ ｋＮ／ｍ２时，要考虑采用特殊支护补足 基本支护强度的不足部分。
