P-工作面支架的支撐力;R-合阻力;N-上覆巖層對(duì)直接頂?shù)膲毫?,在該處由于二者已離層,因此,N=0;F1=G?cosα;F2一直接頂自重沿平行于頂?shù)装宸较虻姆至浚現(xiàn)2=G?sinα;G一直接頂自重;R1一下部巖石對(duì)其下部直接頂下滑趨勢(shì)產(chǎn)生的阻力;R2一上部巖石對(duì)其下部直接頂下滑趨勢(shì)產(chǎn)生的拉力;R3一上覆巖石對(duì)其下方直接頂下滑趨勢(shì)產(chǎn)生的磨擦力和剪切力;R4一煤壁一側(cè)巖石的磨擦力和剪切力;R5一支架對(duì)上覆直接頂下滑產(chǎn)生的阻力,R5=P?sinθ;α-工作面長(zhǎng)度方向上的傾角;θ-支柱的迎山角,一般每80上迎20~30。
對(duì)于條件①在工作面支護(hù)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)中已經(jīng)解決,支柱的初撐力完全能滿足F1+N的支護(hù)要求。
對(duì)于條件②根據(jù)工作面條件分析如下:
R1-下部軟巖冒落形成自由空間,R1→0
R2-煤與頂板較為破碎,R2→0
R3-頂板已離層,R3→0
R4-已斷裂離合形成不規(guī)則的六面體,R4→0
R5=Psinθ=Gcosα?sinθ≌0.08G(α:100~300,取為200,θ取為50)
通過(guò)分析得知R=R1+R2+R3+R4+R5≌R5≌0.08G<<F2≌0.3G
一旦F2>R就會(huì)瞬時(shí)推垮,由此得出離層頂板的自動(dòng)下滑是推垮工作面的唯一動(dòng)力,而老頂不參與推垮。
結(jié)論:
(1)從F2=G?sinα可知,對(duì)于緩傾斜工作面來(lái)說(shuō),工作面傾角的存在是發(fā)生此類推垮事故的必備條件之一,α越大發(fā)生此類事故的危險(xiǎn)性越大,而α=0時(shí),F(xiàn)2=0,就不可能發(fā)生這類事故。生產(chǎn)實(shí)際中,在單體液壓支護(hù)條件下,當(dāng)α>80時(shí)就應(yīng)該采取必要的預(yù)防措施。
(2)有ΣF2=nF2 噸/根(n為上方離層區(qū)內(nèi)同排支柱根數(shù))。ΣF2與n成正比,當(dāng)n=0時(shí),ΣF2=0。理論上說(shuō)不離層不會(huì)推垮,離層面積越大,推垮的可能性就越大,這是形成推垮的又一必要條件。
由此形成推垮冒頂?shù)某湟獥l件是(1)支柱初撐力低,穩(wěn)定性差。(2)煤層有一定的傾角。(3)老頂同下覆巖層存在離層。三個(gè)條件必須同時(shí)具備,一旦下滑力大于合阻力,就會(huì)瞬時(shí)推垮。
條件(1)是導(dǎo)致推垮的關(guān)鍵。條件(2)是形成推垮的必要條件之一。條件(3)是造成推垮的根本原因。
離層區(qū)下段與下方5m左右范圍為推垮危險(xiǎn)區(qū),此段支架與頂板存在相互依存關(guān)系,一旦破壞平衡,下部巖層對(duì)離層頂板的阻力→0,給離層的不規(guī)則六面體提供了去路。因此,必須接實(shí)護(hù)嚴(yán)頂板,支柱有效支護(hù),棵棵監(jiān)控。