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随着采场推进,岩层以一定跨度悬露,梁的两端弯变曲沉降,至一定程度后,岩梁在重力作用下,首先端部开裂,然后中部开裂,岩梁断裂形成两块岩块。单一岩层弯拉破坏时垮落步距为 ,其中γ为岩石材料的容重；h为岩层的厚度；[σt]为岩石材料的抗拉强度。破断的岩块,互相挤压形成水平力,岩块间产生摩擦力,形成外形似梁,实质是拱的裂隙体梁结构,称之为“砌体梁”(图2.6)。如岩梁可能先在两侧支座上端开裂,而后在梁的中间底部开裂,随岩块的转动形成强大的水平挤压力,形成裂隙体梁的三铰拱式结构(图2.7)。
图2.6 砌体梁示意图(据朱炎光,1994)
Fig.2.6 Masonry rock beam(AfterZhuYanguang,1994)
图2.7 三铰拱式结构裂隙体梁示意图(据朱炎光,1994)
Fig.2.7 Fractured beam of triangle arch structure(AfterZhuYanguang,1994)
因此,并不是老顶岩梁刚达到断裂极限跨距,即发生垮落,还决定于结构是否滑落和变形失稳。滑落的条件为： ≥tan(φ+θ),即咬合点处剪切力大于摩擦力,R为咬合点处的重力,T为咬合点处的水平推力,φ为岩块间的摩擦角,θ为节理面与层面的锐夹角。当节理面与层面交角小于45°～52°时,易发生岩块滑落失稳。二为结构变形失稳,即岩块的回转过程中,由于挤压处产生局部应力集中,至塑性状态,局部受拉使咬合处破坏,从而产生岩块回转加剧,整个结构失稳,与中间下沉量有关。
在前述理论的基础上,钱鸣高院士提出了“关键层理论”。由于煤系岩体的分层特性差异,各岩层在岩体活动中的作用是不同的。有些较为坚硬的厚岩层在活动中起控制作用,有些较为软弱的薄岩层的大部分自重由坚硬的厚岩层承担,故将在岩体活动中起控制作用的岩层称为关键层。关键层的断裂步距为上覆岩层中全部或部分岩层的断裂步距。采用材料力学的分析方法,考虑了支承端的垫层影响,分析了垫层对坚硬厚岩层的运动规律的影响。两端固支梁模型的极限破断距计算公式为 ，其中σc为岩石的抗压强度；q1为硬岩层上的软岩的重量。
《为什么说放顶煤开采是坚硬难落煤层的开采?》
答：由于煤系岩体的分层特性差异,各岩层在岩体活动中的作用是不同的。有些较为坚硬的厚岩层在活动中起控制作用,有些较为软弱的薄岩层的大部分自重由坚硬的厚岩层承担,故将在岩体活动中起控制作用的岩层称为关键层。关键层的断裂步距为上覆岩层中全部或部分岩层的断裂步距。采用材料力学的分析方法,考虑了...
《分析综采放顶煤采煤法的优缺点及适应条件。》
答：(3)煤层倾角 缓斜煤层采用放顶煤开采时，煤层倾角不宜过大，否则支架的倒滑问题会给开采造成困难。(4)煤层结构 煤层中含有坚硬夹矸会影响顶煤的放落，或者因放落大块夹矸堵住放煤口，因此，每一夹矸层厚度不宜超过0.5m，其坚固性系数也应小于3。顶煤中夹矸层厚度占煤层厚度的比例也不宜超过l0%～...
《厚煤层综采(9)》
答：顶煤的冒放性并非孤立的，它受诸多因素的影响：煤层的质地、弱面的发育情况、夹杂的矸石、矿井的深度和厚度、以及顶板岩的性质，还有工作面的长度和支架的支撑力，每一个环节都如同乐章中的和弦，共同谱写出开采的交响曲。
《综采放顶煤 [放顶煤综采技术介绍及提高煤炭回收率的方法]》
答：放顶煤综合采煤技术是厚煤层煤炭开采的一种重要方法。它通过在煤层底部进行采煤，使得上部的煤炭在矿压作用下自动落下来。这种开采方式不仅适用于不稳定的厚煤层，而且是实现高产高效矿井建设的有效途径，为综合采煤技术的可持续发展奠定了基础。1 主要工序与操作要领 放顶煤综合采煤的主要工序包括采煤机割煤...
《针对煤层开采技术条件和放顶煤开采工艺特点》
答：3、资源利用率高：放顶煤开采可以充分利用煤层资源，减少煤炭的浪费。4、对环境影响小：放顶煤开采可以减少煤炭开采对环境的影响，降低采煤对地表和地下水的影响。5、工作面长度短：放顶煤开采可以缩短工作面长度，降低采煤难度。6、采煤效率低：相对于全高巷采煤，放顶煤开采的采煤效率较低，需要更长...
《分析综采放顶煤采煤法的优缺点及适应条件。》
答：1. 煤损多，由于顶煤的放落过程中可能会有一定的损失。2. 易发火，煤层在开采过程中易产生火花，需要特别注意防火措施。3. 煤尘大，顶煤开采过程中可能会产生较多的煤尘，对环境和工人健康造成影响。4. 瓦斯易积聚，煤层中瓦斯的积聚是煤矿安全的一大隐患。适应条件：1. 煤层厚度：一般适宜的煤层厚度...
《分层开采与放顶煤开采的区别在哪里?》
答：1. 分层开采技术将厚煤层划分为多个分层，逐层进行开采。该方法从上至下依次作业，上层煤层开采时，液压支架上配备有铺网装置。一旦完成一个工作面的采煤任务，便转向下一分层继续作业。然而，这种方法面临顶板破碎的挑战，劳动条件相对较差，且巷道维护较为困难。2. 放顶煤开采技术则是基于厚煤层，通过...
《在什么情形下,严禁采用放顶煤开采》
答：放顶煤是厚煤层在工作面底部布置一个常规工作面上不的煤炭因矿上压力的作用破碎 然后在工作面最后的一排支柱的放煤口让煤从放煤口流出 采放比为一比三（就是常规工作面的厚度和放煤的厚度之比） 一次采全高是针对薄煤层或中厚煤层的 薄煤层一次把煤采出 中厚煤层就是 采用大采高支架一次把煤...
《分层开采与放顶煤开采的区别在哪里?》
答：打开支架后上部的放煤口，然后上面几层煤就会从缺口处放出来，落在支架后部的后弯曲刮板输送机，然后被运到顺槽与采煤机割出的煤一起被运出，放顶煤采煤法的缺点是，相对分层开采法，回采率略低，而且对煤层本身的性质也有一定的要求，如果煤层的可放性系数不合理的话，是没法采用放顶煤开采的 ...
《综采放顶煤采煤法的适用条件》
答：2. 煤层硬度：煤的坚固性系数通常应小于3。若煤层存在层理、节理发育，可以适当增大硬度系数，但一次开采的煤层厚度仍不宜过大。3. 煤层倾角：缓斜煤层适合采用放顶煤开采，煤层倾角不宜过大。已有成功开采25至30度倾角煤层的试验放顶煤案例。4. 煤层结构：煤层中含有坚硬夹层会影响顶煤的放落，或者...
