1.支架初撑力与采场上方直接顶岩层增阻运动定性定量关系分析

如果只用支架额定工作阻力去控制采场上方直接顶岩层运动,而没有支架初撑力的立即控制,该直接顶岩层在自重的作用下,将迫使支架增阻而开始产生与其上基本顶岩层离层的增阻下沉运动,待支架经增阻达到的额定阻力与直接顶因自重运动作用在支架上的压力达到平衡时,增阻过程结束,此时直接顶板也相应地产生了与基本顶岩层离层的一个增阻离层下沉量。它使基本顶岩层断块在采场上方就有了自由运动空间,而此时支架达到的阻力仅为控制直接顶岩层运动额定工作阻力,而未达到控制基本顶断块运动额定工作阻力,一旦基本顶断块因自重产生运动,这对直接顶岩层的完整稳定性是不利的。为了防止采场上方直接顶岩层产生与基本顶岩层的离层增阻下沉运动,且保持它的完整稳定,该直接顶岩层因自重产生的运动,不仅应该必须得到支架额定工作阻力的控制,而且它因自重迫使支架增阻而产生的与基本顶断块离层下沉运动还要必须得到支架初撑力的立即主动控制,以保证采场上方直接顶岩层与其上基本顶断块的同步运动。该初撑力不仅保证了直接顶板与基本顶断块的同步运动,同时它也使得中间介质、直接顶的采动变形及扩容也得到了一定程度的压实,减少了支架增阻过程及顶板的增阻下沉量。所以,支架初撑力与采场上方直接顶岩层因自重增阻运动作用机理是“运动必须立即控制”与“运动必须立即被控制”关系(图4-1下部)。因此支架初撑力与采场上方直接顶岩层增阻运动定量关系是增阻运动立即控制与增阻运动立即被控制关系。这种控制也是支架控制采场上方直接顶岩层运动所应具备的最基本合理初撑力,其式如下式:

式中:

Pzho——沿工作面长度方向上,每米支架控制采场上方直接顶岩层因自重产生增阻运动所应具备的合理初撑力,kN/m;

Lk——支架长度(控顶宽度),m;(www.daowen.com)

hz——直接顶岩层厚度,m;

γz——直接顶岩层容重,kgf/m3。

支架对顶板的初撑支护强度pzo=hzγz,kN/m2。

这就是支架初撑力与采场上方直接顶岩层因自重产生增阻运动定性定量关系。

2.支架初撑力与采场上方直接顶岩层恒阻运动定性定量关系分析

由支架初撑力作用分析知道,它既具有控制采场上方岩层增阻下沉量作用,又具有控制采场上方岩层恒阻运动作用。而且它的这种对顶板的初撑增阻运动与初撑恒阻运动控制是同时立即主动完成并实现的,也就是说,支架初撑力具有同时能实现对顶板岩层增阻与恒阻运动控制的双重作用。由上节分析知道,采场上方的直顶接岩层因自重产生运动必须被支架初撑力控制,因此,具有控制采场上方直接顶岩层因自重运动初撑力的支架,它在立即控制该岩层增阻下沉量同时,而且也实现了立即控制该岩层的恒阻下沉量。因此说,支架初撑力与采场上方直接顶岩层运动关系是“增阻、恒阻运动同时立即控制”与“增阻、恒阻运动同时被立即控制”关系。这就是支架初撑力与采场上方直接顶岩层恒阻运动定性定量关系。