通过国内大量的统计资料, 分析初撑力与顶板下沉量之间的关系, 分析支护刚度与顶板下沉量之间的关系。把这些统计数据与1307工作面实测的数据相结合, 进一步测算在设定初撑力情况下, 顶板的下沉量, 进一步研究支护参数的合理性, 指导和加强回采工作面顶板管理工作。
1 支柱初撑力、支护系统刚度与支柱载荷的关系
根据理论计算, 支柱活柱下缩10mm左右就应达到工作阻力, 但有的支柱顶底板移近量高达200mm以上还上升不到额定工作阻力, 从支到回都处在增阻过程。活柱缩量只是顶底板移近量的一部分, 除活柱缩量外还与顶底板岩性及其垫层有关。这些都是由支护系统的刚度决定的。
支柱初撑力提高后, 可减少支柱的增阻量, 使支柱阻力分布均匀, 提高支护的整体强度。使支柱支撑能力得以充分发挥。初撑力是支柱实际工作阻力的主要组成部分。刚度对增阻量起决定作用。因此, 提高初撑力和刚度, 支柱实际工作阻力必然随着增大, 支撑能力得以充分发挥。式 (1) 是国内矿井单体支柱工作面支柱初撑力、刚度与支柱载荷的关系。从表1中看出, 各工作面初撑力约占支柱载荷的一半, 绝对增阻量随刚度的增大而增加。
2 鹤煤公司十矿1307工作面设定初撑力、实测抗压刚度与标准顶板下沉量的关系
下式是对国内30个单体支柱工作面的观测数据的回归分析得出的公式:
式中:S为标准顶板下沉量, mm/m*m;
P。为支柱初撑力, kN;
Km为支柱刚度, k N/m m, 取实测值0.387。
依据测定抗压入刚度以及设定初撑力, 按照式 (1) , 计算1307工作面的顶板标准下沉量。表2是1307工作面设定初撑力与容许抗压入刚度所对应的顶板标准下沉量。
表中按照测定的不同抗压入刚度, 取不同的初撑力设定值可以看出:当初撑力的值确定后, 影响顶板下沉量的主要因素是支护系统的刚度, 因此促进初撑力的提高, 必须保持高质量的支护系统刚度。
3 1307工作面实测支柱载荷、实测抗压刚度与初期压入底板量的关系
依据本课题测定的底板极限比压和抗压入刚度, 可以按照下式测算和预计1307工作面的支柱初期压入底板量。表3为1307工作面实测支柱载荷与容许抗压入刚度所对应的初期压入底板量 (mm) 是测算的结果。
上式中:H为预计的支柱初期压入底板量, m m;
W为实测支柱载荷, MPa;
Km为实测的抗压入刚度;
Si为标准差, MPa/mm, 未计。
4 设定初撑力、实测抗压刚度、顶板下沉量与1307工作面实测数据的关系
把表2的数据与表3中支柱初设时, 对应的初期压入底板量的最大值 (85mm) 相加, 得到理论条件下的测算和预计结果, 见表4, 即, 设定初撑力与容许抗压入刚度所对应的顶板下沉量。这只是理论条件下的测算和预计。
配置300mm柱鞋并有足够强度时, 1307工作面实测支柱载荷, 最大读数平均的最大值259kN/根, 所对应的初期压入底板量最大值 (9, 9, 59) mm列入表4。
与工作面实测的顶底板移近量 (mm) 相比较也列于表4中。把表4最下边两栏数据比较可见, 十分接近实测的顶底板移近量最小值112mm。因为在实测过程中, 柱鞋发挥作用的支柱其初撑力都比较高, 并且钻底量也小, 因此, 实测最小值112mm是有代表性的。
支柱初撑力在5 0 k N以上, 并配置300mm柱鞋时, 预计1307工作面设定初撑力与容许抗压入刚度所对应的顶板下沉量应当在108mm~1 8 5 m m。
5 结语
因此促进初撑力的提高, 必须保持高质量的支护系统刚度。支柱初撑力提高后, 可减少支柱的增阻量, 使支柱阻力分布均匀, 提高支护的整体强度。使支柱支撑能力得以充分发挥。初撑力是支柱实际工作阻力的主要组成部分。刚度对增阻量起决定作用。因此, 提高初撑力和刚度, 支柱实际工作阻力必然随着增大, 支撑能力得以充分发挥。
摘要：通过国内大量的统计资料, 分析初撑力与顶板下沉量之间的关系, 分析支护刚度与顶板下沉量之间的关系。把这些统计数据与鹤煤十矿1307工作面实测的数据相结合, 进一步测算在设定初撑力情况下, 顶板的下沉量, 进一步研究支护参数的合理性, 指导和加强回采工作面顶板管理工作。
关键词：初撑力,载荷,下沉量,刚度