采场支架合理额定工作阻力由两部分组成,即由控制采场上方必控岩层即直接顶岩层和程控岩层即基本顶岩层断块因自重运动所应具备合理额定工作阻力所组成。

1.支架控制采场上方直接顶(必控)岩层因自重运动所应具备合理额定工作阻力确定

采场上方直接顶岩层运动参数为:

直接顶岩层厚度hz=8.2m,直接顶岩层容重γz=25kgf/m3,支架控顶面积S=5.94m2。

因此,单台支架控制采场上方直接顶(必控)岩层运动所应具备合理额定工作阻力为:

Pzhe=Sγzhz

=8.2×25×5.94

=1218kN

2.支架控制程控即基本顶(老顶)断块因自重运动所应具备合理额定工作阻力确定

(1)基本顶(老顶)断块运动参数确定

基本断块运动厚度hr=5.6m,容重γr=25.9kgf/m3,实测基本断块来压步距见表2-2。

表2-2　3上煤层101工作面实测来压步距表

(www.daowen.com)

由表2-2看出,在观测的6次来压中,其中第四次来压步距最大,为18m。因此,以18m 作为该工作面支架合理额定工作阻力确定的来压步距,是支架对基本顶断块因自重运动的最佳控制方案。

关于工作面顶板的允许下沉量Sy,通过在相邻高档普采工作面3上煤层105工作面观测,当工作面顶板下沉量超过83mm 时,端面顶板出现掉碴,煤壁上部出现片帮,参照这一数值,因此将该面的顶板允许下沉量定为80mm 是合理的。

(2)支架控制基本顶断块运动所应具备合理额定工作阻力确定

将上述基本顶断块运动参数代入支架额定工作阻力基本顶断块运动作用机理呈“双曲线”关系数学模型,就可求出沿工作面长度方向每米支架控制基本顶断块运动所应具备的合理额定工作阻力,其式如下:

而支架宽度为1.5m,每架支架所应具备的合理额定工作阻力为:

Prhe=2080×1.5=3120kN/架

3.3上煤层101综采面支架控制整个覆岩运动所具备合理额定工作阻力确定

支架所具备合理额定工作阻力应是控制采场上方直接顶与基本顶断块运动合理额定工作阻力的和,其式如下:

Phe=Pzhe+Prhe

=1218+3120

=4528kN/架

该工作面ZZ4400-1.4/3.2支撑掩护式支架所具备的额定工作阻力为4400kN/架,稍小于计算出的合理额定工作阻力4528kN/架,而实测支架在工作面上工作最大阻力为4292kN/架(表2-2),尚未达到支架所具备的工作阻力4400kN/架。而且,在计算支架合理额定工作阻力时,我们选取的来压距离是工作面最大来压距离,而未用平均来压距离。由此看出ZZ4400-1.4/3.2支架是合理的。实践证明,顶板管控的也很好,其顶板最大下沉量为82mm,见表2-2。