影响支架合理额定工作阻力确定的直接顶运动参数为控顶距Lg,直接顶岩层的厚度hz及其容重γz,作为控顶距及直接顶岩层容重,它们变化不大,可以将其视为常量对待,因此,这两个参数对支架合理额定工作阻力变化幅度影响不大。而直接顶厚度变化将对支架合理额定工作阻力确定产生着重要影响,可将它视为支架合理额定工作阻力确定的变量。毋庸置疑,直接顶厚度hz越大,需要支架控制它运动所具备的合理额定工作阻力就越大,但是作为支架合理额定工作阻力,它不仅由控制直接顶岩层运动额定工作阻力所组成,而且还有控制基本顶(老顶)岩层断块运动的额定阻力所组成。这就是说直接顶岩层的厚度它并非单一的、单独的、孤立的对支架控制它自身运动所具备的合理额定工作阻力产生着影响。由式(2-10)看出,它还以其垮落碎胀性对采空空间充填程度,即对支架控制基本顶(老顶)岩层运动所具备合理额定工作阻力确定产生着影响。所以说,直接顶岩层厚度变化在影响着自身对支架合理额定阻力确定的同时,还影响着支架控制基本顶断块运动所具备合理额定工作阻力确定。而且这种影响,伴随着直接顶岩层厚度hz增厚,其垮落碎胀后充填采空空间高度hz(k-1)的增加,基本顶断块末端下沉量Sm=[m-hz(k-1)]的减少,支架控制基本顶断块所具备合理额定工作阻力Prhe=Lrhrγr[m-hz(k-1)]/2Sy也在相应减少。由此看出,直接顶厚度增加,它在使支架控制该直接顶的合理额定工作阻力增加的同时,也使支架控制基本顶断块运动所具备合理额定工作阻力在减少。这就是直接顶岩层运动厚度变化,对支架控制整个覆岩运动所具备合理额定工作阻力影响。

当直接顶岩层的厚度增加到足够厚时,这也就是它的厚度增加到使得Sm=m-hz(k-1)=0时,即时,经垮落碎胀的直接顶岩层就充满了整个采空空间,从而使基本顶断块末端自由运动空间高度不再存在,这时基本顶断块因自重产生的来压下沉运动也随即消失,它的运动方式也就变成了由其上不可控岩层运动强制而与之同步弯沉,从而使基本顶岩层过渡成了不可控岩层。在这种情况下,采场上方就只存在着直接顶岩层与不可控岩层,支架控制覆岩运动所应具备的合理额定工作阻力,因基本顶岩层不存在而只有由控制直接顶岩层运动所应具备的合理额定工作阻力所组成,即Phe=Pzhe。正是由于基本顶岩层消失,所以在采场中就没有了由基本顶断块因自重运动所产生的明显的周期来压运动显现。只存在着由不可控岩层缓慢运动而形成的不明显的矿压显现。回采工作面的这种覆岩组成方式,由于它不存在明显的矿压显现,所以这种顶板是最安全、最平稳也是最好管理的顶板,因此,这种覆岩组成是理想的顶板组成方式,也是我们希望看到且期待出现的一种覆岩组成方式。在这种情况下,支架控制覆岩运动所应具备的合理额定工作阻力就是采场上方已达到充分厚的直接顶岩层重量。这个充分厚的直接顶岩层的厚度可由求得,在直接顶岩层垮落碎胀系数为1.2～1.3时,计算出的直接顶岩层充分垮落厚度为3～5倍的煤层厚度。也就是说,在直接顶岩层厚度达到或超过3～5倍的煤层厚度时,整个采场上覆岩层就只有直接顶岩层与不可控岩层所组成,而不存在基本顶岩层了。这就是我们所期待的覆岩组成方式。正是由于时,整个采场上覆岩层只有不可控岩层与直接顶岩层所组成,而此时的基本顶(老顶)岩层过渡成了不可控岩层,所以式就成了基本顶岩层是否存在,也就是它的断块是否需要支架额定工作阻力控制的判据。这就是说,当直接顶岩层厚度大于或等于时,即时,整个采场上覆岩层中就不存在基本顶岩层,当然这种采场就不需要支架具备控制基本顶断块运动的额定工作阻力;而当着时,采场上方就存在基本顶岩层,它运动就需要支架额定工作阻力将其控制在允许的运动范围之内。(www.daowen.com)

与上述分析相反的是,伴随着直接顶岩层厚度变薄,支架控制直接顶岩层运动额定工作阻力在减少,而控制基本顶断块运动额定工作阻力在增加,当直接顶岩层厚度变得很薄或在覆岩组成中不存在时,支架控制直接顶岩层运动所具备额定工作阻力就减少到很小或等于零,但此时,基本顶断块末端自由运动空间高度即它的下沉量Sm却很大,甚至大到等于煤层的采高,即Sm=m。在这种情况下,整个采场上覆岩层就由很薄的直接顶岩层、基本顶岩层、不可控岩层所组成,甚至在直接顶岩层不存在时,就只有基本顶岩层与不可控岩层所组成。这种覆岩组成方式,不仅管理难度大,而且需要支架具备很高的额定工作阻力来控制基本顶断块因自重产生的来压运动,甚至高到使支架无法制造的地步。不仅如此,该基本顶岩层在运动时,往往给采场造成灾难性影响,甚至出现毁灭性的矿难。而且伴随基本顶断块运动参数的增大,其管理难度及它运动对采场造成的危害将更大。因此,这种顶板是我们最不乐意见到的,也是最不希望出现的顶板(如我国大同矿区直接位于煤层之上的厚层砂岩顶板)。