壁式炮采工作面支护参数的确定

　　一、支柱规格的选择单体液压支柱分为内注式和外注式两种。内注式是利用其自身所备的手摇泵将柱内贮油腔里的油液吸入泵中加压后再输入到工作腔，使活柱伸出；外注式则是利用注液枪将来自泵站的高压液体注入支柱的工作腔，使活柱伸出。由于前者结构复杂，质量大，支撑升柱速度慢，因此目前普遍使用外注式单体液压支柱dw型支柱。dw06—dw20型支柱规格是不接加长段的支柱，最大支撑高度630—2000mm；随着采高的升高，在其活柱上焊接加长段后又发展了dw22和dw25型支柱，最大支撑高度分别为2200mm和2500mm。随着采高的进一步升高，活柱加长段也不可能加太长，又在油缸下部焊接加长段，发展了dw28、dw31及dw35型支柱，最大支撑高度分别为2800mm、3100mm、3500mm，从而形成了dw06—dw35型的单体液压支柱系统。

　　支柱最大高度hmax=mmax-b+e式中mmax-工作面最大采高，mmb——顶梁厚度，mme——为避免支柱在完全抽出状态下工作面留的活柱富裕行程，一般e=100mm。如果在直接顶与煤层中存在有随采随落的伪顶，支柱最大高度还应考虑伪顶厚度c，即hmax=mmax+c-b+e支柱最小高度hmin=mmin-s-b-a式中mmin——工作面最小采高，mms——顶板在最大控顶距处平均最大下沉量，mma——支柱卸载高度确定了支柱的最大高度和最小高度，就可以在支柱样本上确定合适的支柱规格。

　　二、支柱布置方式炮采工作面单体液压支柱布置应与煤层赋存条件、顶底板性质相适应，并符合炮采特点，除确保回采空间作业安全外，力求减少支设工作量。

　　炮采工作面一般均采用单体液压支柱与铰接顶梁组成的悬臂支架。为了行人和作业方便，工作面支柱一般排成直线状，目前炮采工作面支柱布置方式主要有齐梁直线柱和错梁支线柱2种。

　　齐梁直线柱的布置特点是梁端沿煤壁方向相齐，支柱排成直线。根据循环进度与顶梁长度的关系，又分为2种，梁长等于循环进度长度和梁长等于循环进度长度的2倍。

　　梁长等于循环进度长时，每一循环进度沿工作面全部挂梁，支柱一般全部为正悬臂支柱，这种支柱布置方式简单，规格质量容易控制，放顶线整齐，便于组织和管理，当循环进度为0.8m和1.0m时，一般都采用这种布置方式。但这种布置方式由于循环进度大，沿工作面的每架支架都要挂梁和支拄，故放炮落煤需时较长。因此在煤层松软、顶板稳定性差的条件下不宜使用。

　　当顶梁长度是循环进度的2倍时，若全部采用正悬臂支柱，则2个循环挂一次梁，每一个循环时每架支架打临时支架，第二循环时，挂梁并将临时支柱改为永久支柱。因第一循环时不挂梁，不能实现及时支护，机道控顶距大，顶板易垮落，加之工人的工作量不均衡，除了顶板特别稳定的条件下使用外，该种布置方式较少。

　　错梁直线柱布置的特点是循环进度是顶梁长度的一半，正、倒悬臂支柱相间，每一循环间隔挂梁，顶梁向前交错。第一循环支临时支柱；第二循环临时支柱改为永久支柱。每2个循环工作面增加1 排控顶距，该布置方式机道上方顶板悬露小，支护及时。每一循环挂梁，支柱数量少，工作量均衡；支柱成直线，行人、运料方便，在切顶线处支柱不易被埋住，因此现场多用。但是，对切顶不利，倒悬臂顶梁在采空区侧易损坏。

　　三、炮采工作面工艺参数分析在炮采工作面工艺设计中，除了合理选择支架布置方式外，还要正确确定工作面支护密度和排距、柱距。支柱的排距小于0.8m时，工作面行人困难，会降低生产效率。铰接顶梁长度主要有0.8m、1.0m 和1.2m三种规格。

　　按照采煤作业的需要，最少需要三排支柱，在工作面形成3条道：机道、人行道和堆放支柱、顶梁及其他材料的材料道。当排距小或工作面所需支护材料较多时，一条材料道不能满足需要，工作面就需要4 排柱，即最小控顶距为4排。

　　支护密度是控顶范围内单位面积顶板所支设的支柱数量。支护密度既是支护参数，又是确定生产组织管理方式和经济技术指标的重要参数。支护密度n= p/（ηrt）式中p——工作面支护强度rt——支柱额定工作阻力，kn/根η——支柱额定的工作阻力实际利用系数。

　　一般单体液压支柱η=0.85工作面支柱的合理承载能力就是控制顶板的合理支护强度，应当保证工作面来压前后，有支柱所控制的结构力学系统，处于合理的平衡条件之下。

　　（1）避免工作面发生大面积的切顶跨场事做，为此支柱的承载能力除必须承受直接顶的岩重外，还要尽可能避免基本顶运动的冲击。

　　（2）把来压完成时刻的最大顶板下沉量，控制在支柱下缩量及保持必要工作空间所允许的范围内。

　　（3）尽可能保持直接顶板完整。工作面柱距

　　a=ns1（/nm+f）式中n——工作面支柱排数f——机道上方梁端至煤壁距离,ms1——每根支柱的支护面程，m2m——工作面支护排距s1 是支护密度n 的倒数，因此上式可改写为a=ηrtn / p（nm+f）根据以上分析计算，当选择了顶梁长度和支柱后，就确定了工作面排距和支柱额定工作阻力rt，根据煤层顶板情况及直接顶厚度可计算出作用在支柱上的压力，依据这些数据即可计算出工作面支护密度，柱距，排距，即确定了工作面支护参数。