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摘 要 综放开采支架阻力不唯一性一直影响着整个煤炭行业的生产效率。本文主要从综放开采过程中存在的问题出发，分析综放开采支架同顶煤之间的关系，详细分析其阻力不唯一性原因，以供参考。
关键词 综放开采；支架阻力；不唯一性；顶煤
中图分类号 TD 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)121-0193-01
随着国内外煤炭事业的不断发展，综放开采已成为中国煤炭行业中实现高效开采的主要方法之一。当然，此方法并不是完美无缺的，它在特厚煤层中的作用功不可没，但还有很多要注意的地方，比如在同一煤层条件下，如何平衡不同阻力对支架的支护作用，进行比较安全的工作仍是一个问题。经过几十年的发展，我国一直致力于综放开采支架同顶煤之间相互作用关系的研究，目的就是找出更多的方法来确定其开采支架阻力的不唯一性，攻克其安全难点。所以，如何正面对待开采过程中存在的问题，掌握综放开采支架阻力同顶煤之间的关系，并知道其阻力不唯一性的具体原因将是我们应该掌握的重点。
1 简述综放开采支架阻力所存在的问题
关于综放开采支架阻力所存在的问题，笔者认为可以从支架阻力的确定方法和其不唯一性两方面进行综合考量。具体如下。
1.1 关于支架阻力的确定方法
在进行支架设计时，我们首先应该想到的就是支架阻力的问题，什么样支架阻力才能实现安全生产是设计的最应该考量的因素之一。一般情况下，支架阻力的确定方法可以由以下几个因素确定。
1）在确定支架的工作阻力时，通常要考虑附加载荷等问题来去顶支架本身的工作阻力，当然，通常情况下认为大于2到2.5倍采出厚度的岩层运动对支架是无影响的，这点也需要设计人员在设计的时候予以
注意。
2）通常情况下，支架工作阻力应考虑顶煤及直接顶的重量，安全系数和基本顶活动的动载荷三方面，而且在根据损伤力学的研究，顶煤破裂过程与岩层外载有关，可以通过这些来得出比较确切的计算公式，知道设计。
3）综放支架载荷通常与松脱体压力有关，研究证明其与老顶回转变形压力也有很大的关系。同时要注意的是在我们对顶煤自承能力把握的同时，各种额定工作阻力的公式也应该耳熟能详，并融会贯通到实际中去才行。
4）通常情况下，可以认为直接顶是可变形体，所以在建立模型时应该考虑其各种刚度问题。同时因为煤的承载能力受力学性质等很多因素控制，所以在建立力学模型的时候也应该注重其承载力的计算要依据相应的计算公式进行才行，不能太过大众化。
1.2 关于支架阻力不唯一性的判断
通常情况下，我们都是根据不同的支架阻力计算方法来计算出的同样煤层条件下的数据也是不一样的。所以在生产实际中，统一煤层范围内存在着同样地现象，所以我们要统一这些公式所处的情况，所适应的场合，只有这样才能确定出支架阻力的唯一性和不唯一性。
2 简要分析综放开采支架同顶煤之间的相互作用关系
现在我们所接触到的综放开采支架同顶板之间都是通过顶煤来实现其相互作用的。其特点主要体现在两方面。
1）顶煤的位移使动点一般都在煤壁前方支承压力作用区，而且其支架上方通常会产生较大的破坏现象，呈块状。
2）我们可以明显的看到煤顶的控顶区有显而易见的下沉回轉。这些都是致使顶煤产生破裂的原因。
所以，我们在进行这方面工作的时候，如何正确理解支架同顶煤之间的相互关系，尽量在工作中不破坏顶煤成为工作的重点。具体可以从以下几点做起。
2.1 支架阻力与顶煤强度之间关系
由于支架上方煤体已产生破坏，煤体对支架的作用力受煤体残余强度控制，支架所承受的最大载荷同顶板对顶煤体的垂直作用力、距煤壁X处顶煤体残余强度、放顶煤支架最大控顶距和支架中心距及支架上方顶煤体重量都有很大的关系。要强调的是对于一定地质条件下的顶煤体，当支架控顶面积不变时，这部分煤体的重量不变，支架所承受的载荷主要受顶煤体残余强度的影响。
2.2 影响顶煤体残余强度变化的因素
根据岩石力学实验结果可知，在相同围压条件下，煤、岩体的残余强度与其本身的强度大小成正比。因此顶煤体残余强度首先受煤体本身强度大小影响，煤体强度越高，在相同围压下顶煤体残余强度越大。当然在实际放顶煤工作面中，支架上方的顶煤体已产生破坏，破坏煤体除受顶板的垂直作用力外，在倾斜方向受上、下两个方向相邻顶煤体的限制作用；在推进方向上，顶煤体受支架与顶煤、顶煤与顶板之间摩擦力、以及煤壁前方顶 煤压裂扩容而产生的水平力作用，顶煤体的下方受支架支撑力作用；采空区侧顶煤已经垮落，堆积在支架掩护梁上，对支架上方顶煤体作用力很小，这里忽略不计。
3 综放开采工作面支架阻力不唯一性原因分析
在同一煤层条件下，不同综放支架均可应用，且支架阻力相差很大，这主要是由于高支护阻力的支架（支护强度为0.8 MPa以上）具有较高的初撑力，即支架对顶煤的初始作用力 F大，限制顶煤体的下沉，使支架与顶煤、顶煤与顶板之间摩擦力、增大，外压的加大造成顶煤体残余强度增大，顶煤所能传递的顶板作用力就大，从而表现出较高的支护阻力。
一般情况下，对于我们所用的轻型煤支架，它的支护强度和支架初撑力都比较小，所以相对来讲顶煤的下沉量就会增大，与此同时支架同顶煤和顶板之间的摩擦力也就慢慢变小。这样导致的结果就是顶煤残余强度值渐渐减小。从而使其支架所表现出的支护阻力变小。根据某矿煤层开采条件，应用数值模拟程序对综放工作面开采进行模拟，其中工作面支架支护强度分别取不同的值经过模拟计算，得到顶煤下沉量与支架支护强度之间的关系曲线。
4 总结
综合全文，综放开采支架阻力不唯一性原因的研究将是我国煤企进行安全高效生产的关键问题所在，虽然目前很多研究结果可以用于指导工作，但是如果要完全实现安全生产紧靠这些还是不够的，作为一名工作人员，我们应该在实践中总结更多关于这方面的经验，研究更多关于这方面的公式和实际操作能力，只有这样才能更好的让企业和个人走向光明的未来。
参考文献
[1]毛德兵,康立军.综放开采支架阻力不唯一性原因分析[J].煤炭科学技术,2003,11.
[2]朱海洲.兴安煤矿四水平11层中部区一段(综放工作面)的开采与实践[J].山东煤炭科技,2010,2.
[3]沈明,石白云.塔山煤矿特厚煤层安全高效综放开采技术[J].山西大同大学学报:自然科学版,2009,6.
关键词 综放开采；支架阻力；不唯一性；顶煤
中图分类号 TD 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)121-0193-01
随着国内外煤炭事业的不断发展，综放开采已成为中国煤炭行业中实现高效开采的主要方法之一。当然，此方法并不是完美无缺的，它在特厚煤层中的作用功不可没，但还有很多要注意的地方，比如在同一煤层条件下，如何平衡不同阻力对支架的支护作用，进行比较安全的工作仍是一个问题。经过几十年的发展，我国一直致力于综放开采支架同顶煤之间相互作用关系的研究，目的就是找出更多的方法来确定其开采支架阻力的不唯一性，攻克其安全难点。所以，如何正面对待开采过程中存在的问题，掌握综放开采支架阻力同顶煤之间的关系，并知道其阻力不唯一性的具体原因将是我们应该掌握的重点。
1 简述综放开采支架阻力所存在的问题
关于综放开采支架阻力所存在的问题，笔者认为可以从支架阻力的确定方法和其不唯一性两方面进行综合考量。具体如下。
1.1 关于支架阻力的确定方法
在进行支架设计时，我们首先应该想到的就是支架阻力的问题，什么样支架阻力才能实现安全生产是设计的最应该考量的因素之一。一般情况下，支架阻力的确定方法可以由以下几个因素确定。
1）在确定支架的工作阻力时，通常要考虑附加载荷等问题来去顶支架本身的工作阻力，当然，通常情况下认为大于2到2.5倍采出厚度的岩层运动对支架是无影响的，这点也需要设计人员在设计的时候予以
注意。
2）通常情况下，支架工作阻力应考虑顶煤及直接顶的重量，安全系数和基本顶活动的动载荷三方面，而且在根据损伤力学的研究，顶煤破裂过程与岩层外载有关，可以通过这些来得出比较确切的计算公式，知道设计。
3）综放支架载荷通常与松脱体压力有关，研究证明其与老顶回转变形压力也有很大的关系。同时要注意的是在我们对顶煤自承能力把握的同时，各种额定工作阻力的公式也应该耳熟能详，并融会贯通到实际中去才行。
4）通常情况下，可以认为直接顶是可变形体，所以在建立模型时应该考虑其各种刚度问题。同时因为煤的承载能力受力学性质等很多因素控制，所以在建立力学模型的时候也应该注重其承载力的计算要依据相应的计算公式进行才行，不能太过大众化。
1.2 关于支架阻力不唯一性的判断
通常情况下，我们都是根据不同的支架阻力计算方法来计算出的同样煤层条件下的数据也是不一样的。所以在生产实际中，统一煤层范围内存在着同样地现象，所以我们要统一这些公式所处的情况，所适应的场合，只有这样才能确定出支架阻力的唯一性和不唯一性。
2 简要分析综放开采支架同顶煤之间的相互作用关系
现在我们所接触到的综放开采支架同顶板之间都是通过顶煤来实现其相互作用的。其特点主要体现在两方面。
1）顶煤的位移使动点一般都在煤壁前方支承压力作用区，而且其支架上方通常会产生较大的破坏现象，呈块状。
2）我们可以明显的看到煤顶的控顶区有显而易见的下沉回轉。这些都是致使顶煤产生破裂的原因。
所以，我们在进行这方面工作的时候，如何正确理解支架同顶煤之间的相互关系，尽量在工作中不破坏顶煤成为工作的重点。具体可以从以下几点做起。
2.1 支架阻力与顶煤强度之间关系
由于支架上方煤体已产生破坏，煤体对支架的作用力受煤体残余强度控制，支架所承受的最大载荷同顶板对顶煤体的垂直作用力、距煤壁X处顶煤体残余强度、放顶煤支架最大控顶距和支架中心距及支架上方顶煤体重量都有很大的关系。要强调的是对于一定地质条件下的顶煤体，当支架控顶面积不变时，这部分煤体的重量不变，支架所承受的载荷主要受顶煤体残余强度的影响。
2.2 影响顶煤体残余强度变化的因素
根据岩石力学实验结果可知，在相同围压条件下，煤、岩体的残余强度与其本身的强度大小成正比。因此顶煤体残余强度首先受煤体本身强度大小影响，煤体强度越高，在相同围压下顶煤体残余强度越大。当然在实际放顶煤工作面中，支架上方的顶煤体已产生破坏，破坏煤体除受顶板的垂直作用力外，在倾斜方向受上、下两个方向相邻顶煤体的限制作用；在推进方向上，顶煤体受支架与顶煤、顶煤与顶板之间摩擦力、以及煤壁前方顶 煤压裂扩容而产生的水平力作用，顶煤体的下方受支架支撑力作用；采空区侧顶煤已经垮落，堆积在支架掩护梁上，对支架上方顶煤体作用力很小，这里忽略不计。
3 综放开采工作面支架阻力不唯一性原因分析
在同一煤层条件下，不同综放支架均可应用，且支架阻力相差很大，这主要是由于高支护阻力的支架（支护强度为0.8 MPa以上）具有较高的初撑力，即支架对顶煤的初始作用力 F大，限制顶煤体的下沉，使支架与顶煤、顶煤与顶板之间摩擦力、增大，外压的加大造成顶煤体残余强度增大，顶煤所能传递的顶板作用力就大，从而表现出较高的支护阻力。
一般情况下，对于我们所用的轻型煤支架，它的支护强度和支架初撑力都比较小，所以相对来讲顶煤的下沉量就会增大，与此同时支架同顶煤和顶板之间的摩擦力也就慢慢变小。这样导致的结果就是顶煤残余强度值渐渐减小。从而使其支架所表现出的支护阻力变小。根据某矿煤层开采条件，应用数值模拟程序对综放工作面开采进行模拟，其中工作面支架支护强度分别取不同的值经过模拟计算，得到顶煤下沉量与支架支护强度之间的关系曲线。
4 总结
综合全文，综放开采支架阻力不唯一性原因的研究将是我国煤企进行安全高效生产的关键问题所在，虽然目前很多研究结果可以用于指导工作，但是如果要完全实现安全生产紧靠这些还是不够的，作为一名工作人员，我们应该在实践中总结更多关于这方面的经验，研究更多关于这方面的公式和实际操作能力，只有这样才能更好的让企业和个人走向光明的未来。
参考文献
[1]毛德兵,康立军.综放开采支架阻力不唯一性原因分析[J].煤炭科学技术,2003,11.
[2]朱海洲.兴安煤矿四水平11层中部区一段(综放工作面)的开采与实践[J].山东煤炭科技,2010,2.
[3]沈明,石白云.塔山煤矿特厚煤层安全高效综放开采技术[J].山西大同大学学报:自然科学版,2009,6.