由于支架初撑力既具有控制顶板增阻运动作用,同时又具有控制顶板恒阻运动作用,所以它们之间既存在增阻关系,又存在恒阻关系描述。

1.支架初撑力与组成覆岩的直接顶、基本顶(老顶)、整体弯沉带岩层因自重增阻运动定性定量关系描述

(1)支架初撑力与直接顶岩层增阻运动定性定量关系描述

支架初撑力与直接顶岩层增阻运动定性定量关系是,采场上方直接顶岩层因自重产生的增阻下沉运动“必须立即控制”与“必须立即被控制”关系。不仅如此,对于松软破碎直接顶岩层,支架在具有控制该直接顶运动基本初撑力基础上,还应再增加一定数量控制其运动提效初撑力,用来挤紧压实采场上方松软破碎直接顶,以提高其刚度,减少其增阻下沉量,提升支架额定工作阻力对基本顶断块运动控制效果。所以支架初撑力(包括挤紧压实松软破碎直接顶提效初撑力)与采场上方无论是完整稳定、还是松软破碎直接顶岩层增阻运动关系是“增阻运动立即控制”与“增阻运动立即被控制”关系。

(2)支架初撑力与基本顶岩层增阻运动定性定量关系描述

支架初撑力与基本顶岩层断块增阻运动关系是,由于基本顶断块在运动中自身不产生增阻下沉量,因此他运动就不存在初撑控制问题,当然也就不需要支架初撑力控制。所以,支架初撑力与基本顶断块运动也就不存在立即程度控制与立即被程度控制关系,也就是不存在初撑控制与被初撑控制关系。这就是说基本顶断块运动不存在初撑控制问题。

(3)支架初撑力与不可控岩层增阻运动关系

支架初撑力与不可控岩层增阻运动关系是“运动不能、不需初撑控制”与“运动不能、不需被初撑控制”关系,即“初撑增阻运动适应”与“初撑增阻运动被适应”关系。

2.支架初撑力与组成覆岩的直接顶、基本顶(老顶)、整体弯沉带岩层因自重恒阻运动定性定量关系描述

(1)支架初撑力与直接顶岩层因自重恒阻运动定性定量关系描述(www.daowen.com)

由于支架初撑力对顶板岩层运动同时具有增阻、恒阻控制作用,所以支架初撑力与采场上方直接顶岩层恒阻运动关系是“恒阻运动立即控制”与“恒阻运动立即被控制”关系。

(2)支架初撑力与基本顶(老顶)岩层断块恒阻运动关系描述

从理论上讲,支架初撑力与基本顶(老顶)岩层断块恒阻运动关系是“恒阻运动程度立即控制”与“恒阻运动程度立即被控制”关系,即“双曲线”关系。它们之间这种关系仅仅是理论上的,在覆岩运动控制实践中,不用也没有必要用支架初撑力去控制基本顶岩层断块的恒阻运动,有支架额定工作阻力控制就足够了。所以支架初撑力与基本顶断块恒阻运动真实关系是“恒阻运动程度不需立即控制”与“恒阻运动程度不需被立即控制”关系。这就是说,基本顶断块恒阻运动在有支架额定工作阻力控制条件下,根本不需要支架初撑力控制。

(3)支架初撑力与整体弯沉带岩层即不可控岩层恒阻运动关系描述

支架初撑力与不可控岩层恒阻运动关系是“运动不能、不需初撑控制”与“运动不能、不需被初撑控制”关系,即“初撑恒阻运动适应”与“初撑恒阻运动被适应”关系。

以上就是支架初撑力、额定工作阻力与组成整个采场上覆岩层的直接顶岩层即必控岩层、基本顶(老顶)即程控岩层、整体弯沉带岩层即不可控岩层,因自重运动在工作面顶板上所形成下沉量(包括增阻及恒阻下沉量)定性定量关系精准描述。

由上述分析可以得出这样一条极其重要结论,采场上方直接顶岩层因自重产生的运动不仅需要支架额定工作阻力控制,而且还需要支架初撑力的立即控制(图4-2);基本顶断块因自重产生的运动不需要支架初撑力控制,它只需要支架额定工作阻力恒阻控制(图4-2);整体弯沉带岩层运动它不需要支架初撑力的控制,而其运动需要支架额定阻力控制。在实践中,都考虑对其控制,因此,它就成了需要控制而不能够实现对其控制岩层。而其运动在工作面上所形成的下沉量又很小,所以它的运动也可以不需要支架额定工作阻力控制(图4-2)。这就是组成整个采场上覆岩层的直接顶、基本顶(老顶)、整体弯沉带岩层增阻及恒阻运动的初撑及额定控制特性,从而全面地、系统地阐明“支架-围岩”关系的本质属性。在此基础上,又论证了它们之间定量关系,建立了它们之间关系的数学模型,解决了支架控制整个覆岩运动所应具备的合理额定工作阻力及合理初撑力,从而彻底而准确地解决了支架对覆岩运动合理控制程度的课题。该重要结论的得出也是我们分析研究“支架-围岩”关系、岩层控制的初衷和重要目的。

图4-2　支架额定工作阻力、初撑力覆岩(直接顶、基本顶、整体弯沉带岩层)运动控制关系图

由支架额定工作阻力、初撑力与整个采场上覆岩层运动关系研究分析看出,在其定性定量关系解决的基础上,它彻底回答了矿山压力与岩层控制所提出一系列问题。这就是采场上方哪些岩层运动需要而且应该得到支架阻力控制,哪些岩层不需要控制,为什么需要控制,又为什么不需要控制,对于需要控制岩层应该怎么去控制,是需要立即初撑增阻控制还是需要额定被动恒阻控制,在确定了对岩层增阻或恒阻运动控制后,对其应控制到什么程度等重大课题。概括起来说,这就是在整个采场上覆岩层组成中控什么,为什么控,怎么控,控到什么程度等重大问题都得到了精准而明确回答。