柔性掩护支架回采工作面支柱设计、支护强度计算

支护设计

+2200水平—2250m水平Ⅳ13煤伪倾斜柔采工作面支护型式为单体液压支柱配合柔性掩护支架(采用矿用11#工字钢)进行支护，支架采用28.5mm的钢丝绳进行连接。单体液压支柱采用DW12-300/100、DW12-300/100型。 以工作面直接顶载荷的倍数估算老顶的载荷： P=N?∑h?γ

式中 p——直接顶及老顶来压时的支护强度，KN/m2 sh;—老顶来压与平时来压强度的比值，称增载系数。基本定来压时，通过直接顶传递给支架的作用力，称为基本顶载荷，一般可按直接顶载荷的倍数估算，称为动载系数。基本定来压时的载荷一般不超过平时载荷的2倍，本次计算取2. γ——顶板岩层容重，2.5t/m3 如果忽略顶板下沉量，

则 ∑h=M/(K-1) (M为采高，K为碎胀系数) 本次计算：采高为工作面实际采高2.0m; K值一般取刚破碎时的胀碎系数1.25—1.5 则 P= N?∑h?γ=2*M/(K-1)* γ 因而 P=2*(2~4)*M*γ =(4~8)*M*γ =8*2.0*2.5 =40KN/m2

(注：上述技术参考1991年3月煤炭工业出版社出版的矿山压力及其控制教材)

根据工作面实际斜长及控顶距推算顶板岩层实际作用力：

PL= P*L*B=40*106*1.8=7632KN

PL：为工作面控顶范围内岩石对支架的作用力，单位KN L：为工作面斜长，单位m

B：为工作面支架实际控顶距离，单位m

(2)根据工作面实际使用的单体液压支柱实际支撑能力计算：

Rt=KgKzKbKnKaR

=0.99*0.95*0.9*0.8*0.9*300 =182.8KN

式中Rt——支柱实际支撑能力，KN Kg——支柱工作系数0.99 Kz——支柱增阻系数0.95 Kb——支柱不均匀系数0.9

Kn——采高系数0.8 本次计算工作面采高比为0.8 Kn=H实际/H可采=2.0/2.5=0.8 Ka——倾角系数0.9

R——支柱额定工作阻力，KN 本次计算取300 KN

(注：上述数据参考支柱检验报告，作业规程编制指南，矿山压力学得出)

(3)工作面合理的支柱密度计算： n=PL/Rt=7632/182.8=41.7根

所以工作面应使用42根单体液压支柱来满足工作面顶板支护。

(4)工作面支柱柱距、排距

柱距、排距：为使采面正规循环作业，拟在工作面靠煤壁侧布置单排支柱，柱距为2.5m，所需的另一排单体由支架腿代替数位r/2

验证：当柱距为2.5m时，每根支柱支撑顶部面积：2.5*(2.2/2)=2.75m2

每根支柱最大能支撑顶板面积为：182.8/40 =4.57 m2>4.5m2

符合工作面支护强度要求。

故该工作面采用DW12-300/100、DW12-300/100型单体液压支柱

柱距为2.5m，配合柔性掩护支架可满足工作面支护强度要求。