采场支护绪论
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② “掌握理论”。
即掌握控制设计的有关理论、方法，掌握评价支护材料、工艺的理 论， 掌握有关管理法规及劳动保护的理论，以此作为控制设计的准 则； 任务：定量确定支架—围岩关系。
③“控制设计”，即进行具体的设计； 任务：有针对性的初步控制设计。
④“监测监控，完善设计”
即设计实施过程中进行监测监控，依据反馈的信息，判断设计的合 理性，这对于“灰色”工程尤为重要，因为矿压控制设计本身具有 一定的可信度，加上地质条件复杂多变，初次控制设计方案不一定 是最优的，需要边施工，边修正。 任务：优化设计。
（4）临时支护与永久支护 临时支护指为保证安全临时支设的，需要撤除并反复使用的支架，如
采煤工作面附近巷道的超前支护或加强支护、掘进工作面的临时支护等；
永久支护是指为维护巷道长期使用所采用的支护。
（5）一次支护与二次支护
不撤除的超前支护应属于一次支护，它同样要在整个巷道服务期内发挥作用。
•课程目标
1. 作为一个设计人员，具备设计人员的基本技能，能够查阅相 关文献、计算、绘图、写设计说明书等，能够顺利完成巷道支护 设计任务，能够完成采煤工作面的支护设计； 2. 采煤作业规程、掘进作业规程中的支护设计和安全技术措施。 3. 作为一个技术人员，能够有效解决井巷施工、工作面回采过 程中出现的支护问题。 “矿压控制专家”
ZY3600/20/45型掩护式液压支架
ZZ9900/29.5/50型支撑掩护式液压支架
ZFS5600/17/35B型放顶煤液压支架
轻型支架分类
滑移顶梁支架
单体组合式支架
（二）采场支护设计方法
1）工程类比法 应根据本煤矿或邻矿同煤层矿压观测资料、经验公式，直接顶老顶 分级标准进行设计。 （1）参考本煤矿或邻矿同煤层矿压观测资料，选择本工作面矿压参 数。 （2）合理的支护强度； （1）支柱实际支撑能力；（2）合理支护密度；（3）排距和间 距；（4）控顶距；（5）柱鞋直径。
以沥青或塑料板等进行复合衬砌，借以满足工艺要求，不能称为联合支护。又如在
同一喷层内，外层、内层采用不同弹模的纤维，只能称作复合材料而不能称为联合 支护。 联合支护必须是多种独立的支护方法的组合．如锚喷和U型钢支架的联合、锚喷
和弧板的联合。
（7）巷内基本支架支护、巷内加强支护、巷旁支护。
（三）巷道支护
•课程内容纲要
上篇：采场支护设计
第一章 采场覆岩运动规律及其定量推断 第二章 采场支架—围岩关系（支护强度）计算 第三章 采场支护设计
单体支柱工作面
液压支架工作面
轻型支架工作面
放顶煤工作面
•课程内容
下篇：巷道支护设计 第一章 巷道围岩控制原理 第二章 巷道矿压控制设计（回采巷道、上山、大巷 和硐室） 第三章 锚杆支护原理、类型、设计
煤炭行业岩石分类表
（四）锚喷支护设计方法
2）围岩松动圈分类法 使用围岩松动圈分类法时，首先应选择有代表性的巷道围岩，以超 声波松动圈测定仪测出松动圈范围，然后进行分类。 在施工过程中，对于软岩巷道，即松动圈大于150cm的情况，应进行 巷道表面变形量测，用于监测围岩变形状态和支护效果，必要时修改支 护参数，以及确定二次支护时间等。
铰接顶梁特征表
类别 规格型号 DJA-800 DJA-1000 DJA-1200 DJB系列铰 接顶梁 DJA-800 DJA-1000 DJA-1200 DJC系列铰 接顶梁 DJA-800 中心距(mm) 800 1000 1200 800 1000 1200 800 每次接 长根数 1-2 1 1-2 1 1-2 1 1-2 1 1-2 1 29.93 43.7 20.00 21.66 43.7 20.00 17.36 52.50 30.00 梁体许用弯矩 （KN.m)
采场支护设计步骤
（三）巷道支护方法
1）支护方式类型 （1）表面支护和内部支护 表面支护是木支架、金属支架、装配式混凝土支架、砌碹、喷层等 直接作用于巷道围岩表面的支护，其作用就是提供表面约束支护力。 内部支护是锚杆、锚索、注浆等深入围岩内部的支护。其作用主要 是加固围岩，同时对围岩表面提供约束支护力。 （2）主动支护与被动支护 注浆、有预紧力的锚杆(索)、有初撑力的表面支护属主动支护。 无预紧力的锚杆(索)、无初撑力的表面支护，属被动支护。
铰接部许用 弯距 （KN.m)
20.00
重量(kg) 20.32
DJA系列铰 接顶梁
43.7
23.86 27.40 22.88
DJA-1000
DJA-1200 DJA.S-800 DJA.S-1000 DJA.S-1200 DJA.Z500×500 DJA.Z1000×600 DJA.Z1000×700
锚喷支护设计应按《锚杆喷射混凝上支护技术规范》(GB 50086-2001） 进行。
锚喷支扩设计主要用工程类比法。只有在复杂地质条件下，对于重点工
程和大跨度巷道、硐室等以及缺乏恰当类比对象时，才进行监控法设计 和解析法验证。
1）工程类比法 根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》中国锚喷支护使用的围岩分类 法表将围岩共分5类。 中国煤炭系统总结多年实践经验，制定了巷道和硐室锚喷支护参数表， 可用于锚喷支护设计。
（4）滑移/悬移顶梁支架（简单支架）支护
DWX型(悬浮式)单体液压支柱
NDZ支柱主要技术性能
型号 最大 高度 mm 650 800 1000 1200 1400 1600 最小 高度 mm 510 590 720 870 1000 1100 工作 行程 mm 140 210 280 330 400 500 工作 阻力 kN 245 245 245 245 245 245 工作 液压 Mpa 49 49 49 49 49 49 缸径 mm 80 80 80 80 80 80 重量 kg 23 26 29 34 38 41 生产许 可证号 XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0680 备注
液压支架选型对比。
2）解析法、半解析法 理论分析、结合经验
3）顶底板控制设计专家系统
算法+数据库软件
• 采场控制现状及问题
采场控制现状及问题
采场控制现状及问题
•矿压控制设计步骤和内容
① “摸清敌情”。
了解煤层地质条件和开采技术条件，预计控制对象的特点。 任务：定量预计顶板运动规律。
课程简介
课程性质和目的 课程目标 课程内容纲要 课程特点
•课程性质和目的
本课程是《矿山压力与岩层控制》课程的应用和提高，将进一步
针对采场与巷道围岩控制理论体系进行详细讲解。
加深学生对矿山压力控制理论的理解； 掌握各种采场覆岩的运动规律和支架—围岩关系，能够进行采场 支护设计和计算。 熟悉各类采准及开拓巷道的应力环境及其围岩变形的一般规律， 理解各种巷道支护方法尤其是最新的锚杆支护方法的围岩控制原 理，能够进行锚杆支护设计和计算。
1250
1360 1540 1800 2100 2450
550
640 700 700 700 700
245
294 294 245 200 160
49
46.3 46.3 39 31 25
80
90 90 90 90 90
45
55 60 68 74 78
XK12-110 0680
XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0681 XK12-110 0681 超高型 超高型 超高型 超高型 超高型
1000
1200 800 1000 1200 1000×600 1000×600
35
18.00
DJA.S系列 双楔梁
DJA.Z系列 十字梁
液压支架分类
支撑式
掩护式 支撑掩护式
大采高液压支架
ZY600/25/50掩护式液压支架
支撑掩护式
性能参数：
型式 支撑掩护 式 支撑高度 （mm) 1440－ 2600 中心距 （mm) 1500 初撑力 （kn) 2844 工作阻力 宽（kn) 3200 支护强度 （Mpa） 0.56 对底板比 （Mpa) 1.7 适应煤层 倾角 (X0) 15 泵站压力 23
1）巷道支护类型 煤巷支护、岩巷支护、半煤岩巷道支护。
平巷支护、斜巷支护、垂直井巷支护、硐室支护。
回采巷道支护、准备巷道支护、开拓巷道支护。 2）巷道支护装备 （1）锚杆 （2）金属支架
（3）其它传统支护：混凝土、钢筋混凝土、石材、木材
（4）联合支护。
（四）锚喷支护设计方法
（3）刚性支护与可缩性支护 尽管各种支护均有一定的可缩性，但相差较大。一般而言，壁后充填 的可缩性金属支架、可拉伸锚杆、柔性喷层等支护可缩性较大，而其他支 护的可缩性均较小。
这里的可缩性，必须是指产生缩量后巷道及支架仍能正常工作，支架 结构木遭到破坏的情况。因支架钻底破顶或支架产生结构性破坏的“缩 量”，是不允许的，因此不属于设计可缩性能的范畴。
滞后一次支护一定时间及距离的支护，为二次支护。 联合支护指采用多种不同性能的单一支护的组合结构，即在联合支护中各自充
（6）联合支护和单一支护
分发挥其固有的性能，扬长避短，共同作用，以适应围岩变形的要求，最终达到围
岩和巷道稳定的目的。 联合支护要与混合支架概念相区分，即两种不同材质组成的单一支护体。 联合支护也要与复合衬砌和复合材料的概念相区分，在碹体支护中两碹体间充
围岩松动圈分类
围岩类别 小 I II 中 II I IV V 大 VI 极不稳定 稳定 较稳定
松动圈 < 40cm ~100
支护方法 喷砼 锚，喷
备注 围岩整体性好
一般
一般不稳定 不稳定
wenku.baidu.com
~150
~200 ~300 >300
锚，喷
锚，喷，网 锚，喷，网 二次支护
刚性支护局部破坏， 可缩性支护 刚性支护大面积破坏 围岩变形有稳定期 无稳定期
（四）锚喷支护设计方法
3）解析法
(1)锚喷参数单体计算方法；
锚杆长度、直径、间排距、喷层厚度等。
(2)锚杆参数整体计算方法；
挤压加固拱、组合梁等原理。
采场与巷道支护概述
（一）采场支护方法
（二）采场支护设计方法
（三）巷道支护方法
（四）巷道支护设计方法
（一）采场支护方法
1）支护方式
（1）点柱、棚子（单体支柱+铰接顶梁） 木支柱、金属摩擦支柱、单体液压支柱
（2）液压支架支护
支撑式、掩护式、支撑掩护式、综放液压支架 （3）轻型支架支护
NDZ06-25/80 NDZ08-25/80 NDZ10-25/80 NDZ12-25/80 NDZ14-25/80 NDZ16-25/80
NDZ18-25/80
NDZ20-30/90 NDZ22-30/90 NDZ25-25/90 NDZ28-20/90 NDZ31-16/90
1800
2000 2240 2500 2800 3150
•课程特点
（1）实践性较强，是一门工程技术应用课程。
（2）学习必须注意理论联系实际，尤其要跟生产实 习紧密结合。
（3）内容以采场支护设计、巷道控制设计为主进行 系统的阐述。
• 教材及参考书
教材： 姜福兴 等.《矿压控制设计》,中国矿业大学出版社，1996。 姜福兴 等. 采煤工作面顶板控制设计及其专家系统，煤炭工业 出版社， 2010。 参考书： 姜福兴 主编.《矿山压力与岩层控制》,煤炭工业出版社，2004 谭云亮 主编.《矿山压力与岩层控制》,煤炭工业出版社，2008 钱鸣高 石平五主编.《矿山压力与岩层控制》,中国矿业大学出 版社，2003 何满潮 主编. 《中国煤矿锚杆支护理论与实践》，科学出版社， 2004 侯朝炯主编. 《煤巷锚杆支护》,中国矿业大学出版社，1999 陆士良.《岩巷的矿压显现与合理位置》，煤炭工业出版 社.1984 袁和生. 《煤矿巷道锚杆支护技术》，煤炭工业出版社，1997 陈炎光、钱鸣高 主编，中国煤矿采场围岩控制，中国矿业大学 出版社，1994
即掌握控制设计的有关理论、方法，掌握评价支护材料、工艺的理 论， 掌握有关管理法规及劳动保护的理论，以此作为控制设计的准 则； 任务：定量确定支架—围岩关系。
③“控制设计”，即进行具体的设计； 任务：有针对性的初步控制设计。
④“监测监控，完善设计”
即设计实施过程中进行监测监控，依据反馈的信息，判断设计的合 理性，这对于“灰色”工程尤为重要，因为矿压控制设计本身具有 一定的可信度，加上地质条件复杂多变，初次控制设计方案不一定 是最优的，需要边施工，边修正。 任务：优化设计。
（4）临时支护与永久支护 临时支护指为保证安全临时支设的，需要撤除并反复使用的支架，如
采煤工作面附近巷道的超前支护或加强支护、掘进工作面的临时支护等；
永久支护是指为维护巷道长期使用所采用的支护。
（5）一次支护与二次支护
不撤除的超前支护应属于一次支护，它同样要在整个巷道服务期内发挥作用。
•课程目标
1. 作为一个设计人员，具备设计人员的基本技能，能够查阅相 关文献、计算、绘图、写设计说明书等，能够顺利完成巷道支护 设计任务，能够完成采煤工作面的支护设计； 2. 采煤作业规程、掘进作业规程中的支护设计和安全技术措施。 3. 作为一个技术人员，能够有效解决井巷施工、工作面回采过 程中出现的支护问题。 “矿压控制专家”
ZY3600/20/45型掩护式液压支架
ZZ9900/29.5/50型支撑掩护式液压支架
ZFS5600/17/35B型放顶煤液压支架
轻型支架分类
滑移顶梁支架
单体组合式支架
（二）采场支护设计方法
1）工程类比法 应根据本煤矿或邻矿同煤层矿压观测资料、经验公式，直接顶老顶 分级标准进行设计。 （1）参考本煤矿或邻矿同煤层矿压观测资料，选择本工作面矿压参 数。 （2）合理的支护强度； （1）支柱实际支撑能力；（2）合理支护密度；（3）排距和间 距；（4）控顶距；（5）柱鞋直径。
以沥青或塑料板等进行复合衬砌，借以满足工艺要求，不能称为联合支护。又如在
同一喷层内，外层、内层采用不同弹模的纤维，只能称作复合材料而不能称为联合 支护。 联合支护必须是多种独立的支护方法的组合．如锚喷和U型钢支架的联合、锚喷
和弧板的联合。
（7）巷内基本支架支护、巷内加强支护、巷旁支护。
（三）巷道支护
•课程内容纲要
上篇：采场支护设计
第一章 采场覆岩运动规律及其定量推断 第二章 采场支架—围岩关系（支护强度）计算 第三章 采场支护设计
单体支柱工作面
液压支架工作面
轻型支架工作面
放顶煤工作面
•课程内容
下篇：巷道支护设计 第一章 巷道围岩控制原理 第二章 巷道矿压控制设计（回采巷道、上山、大巷 和硐室） 第三章 锚杆支护原理、类型、设计
煤炭行业岩石分类表
（四）锚喷支护设计方法
2）围岩松动圈分类法 使用围岩松动圈分类法时，首先应选择有代表性的巷道围岩，以超 声波松动圈测定仪测出松动圈范围，然后进行分类。 在施工过程中，对于软岩巷道，即松动圈大于150cm的情况，应进行 巷道表面变形量测，用于监测围岩变形状态和支护效果，必要时修改支 护参数，以及确定二次支护时间等。
铰接顶梁特征表
类别 规格型号 DJA-800 DJA-1000 DJA-1200 DJB系列铰 接顶梁 DJA-800 DJA-1000 DJA-1200 DJC系列铰 接顶梁 DJA-800 中心距(mm) 800 1000 1200 800 1000 1200 800 每次接 长根数 1-2 1 1-2 1 1-2 1 1-2 1 1-2 1 29.93 43.7 20.00 21.66 43.7 20.00 17.36 52.50 30.00 梁体许用弯矩 （KN.m)
采场支护设计步骤
（三）巷道支护方法
1）支护方式类型 （1）表面支护和内部支护 表面支护是木支架、金属支架、装配式混凝土支架、砌碹、喷层等 直接作用于巷道围岩表面的支护，其作用就是提供表面约束支护力。 内部支护是锚杆、锚索、注浆等深入围岩内部的支护。其作用主要 是加固围岩，同时对围岩表面提供约束支护力。 （2）主动支护与被动支护 注浆、有预紧力的锚杆(索)、有初撑力的表面支护属主动支护。 无预紧力的锚杆(索)、无初撑力的表面支护，属被动支护。
铰接部许用 弯距 （KN.m)
20.00
重量(kg) 20.32
DJA系列铰 接顶梁
43.7
23.86 27.40 22.88
DJA-1000
DJA-1200 DJA.S-800 DJA.S-1000 DJA.S-1200 DJA.Z500×500 DJA.Z1000×600 DJA.Z1000×700
锚喷支护设计应按《锚杆喷射混凝上支护技术规范》(GB 50086-2001） 进行。
锚喷支扩设计主要用工程类比法。只有在复杂地质条件下，对于重点工
程和大跨度巷道、硐室等以及缺乏恰当类比对象时，才进行监控法设计 和解析法验证。
1）工程类比法 根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》中国锚喷支护使用的围岩分类 法表将围岩共分5类。 中国煤炭系统总结多年实践经验，制定了巷道和硐室锚喷支护参数表， 可用于锚喷支护设计。
（4）滑移/悬移顶梁支架（简单支架）支护
DWX型(悬浮式)单体液压支柱
NDZ支柱主要技术性能
型号 最大 高度 mm 650 800 1000 1200 1400 1600 最小 高度 mm 510 590 720 870 1000 1100 工作 行程 mm 140 210 280 330 400 500 工作 阻力 kN 245 245 245 245 245 245 工作 液压 Mpa 49 49 49 49 49 49 缸径 mm 80 80 80 80 80 80 重量 kg 23 26 29 34 38 41 生产许 可证号 XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0680 备注
液压支架选型对比。
2）解析法、半解析法 理论分析、结合经验
3）顶底板控制设计专家系统
算法+数据库软件
• 采场控制现状及问题
采场控制现状及问题
采场控制现状及问题
•矿压控制设计步骤和内容
① “摸清敌情”。
了解煤层地质条件和开采技术条件，预计控制对象的特点。 任务：定量预计顶板运动规律。
课程简介
课程性质和目的 课程目标 课程内容纲要 课程特点
•课程性质和目的
本课程是《矿山压力与岩层控制》课程的应用和提高，将进一步
针对采场与巷道围岩控制理论体系进行详细讲解。
加深学生对矿山压力控制理论的理解； 掌握各种采场覆岩的运动规律和支架—围岩关系，能够进行采场 支护设计和计算。 熟悉各类采准及开拓巷道的应力环境及其围岩变形的一般规律， 理解各种巷道支护方法尤其是最新的锚杆支护方法的围岩控制原 理，能够进行锚杆支护设计和计算。
1250
1360 1540 1800 2100 2450
550
640 700 700 700 700
245
294 294 245 200 160
49
46.3 46.3 39 31 25
80
90 90 90 90 90
45
55 60 68 74 78
XK12-110 0680
XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0680 XK12-110 0681 XK12-110 0681 超高型 超高型 超高型 超高型 超高型
1000
1200 800 1000 1200 1000×600 1000×600
35
18.00
DJA.S系列 双楔梁
DJA.Z系列 十字梁
液压支架分类
支撑式
掩护式 支撑掩护式
大采高液压支架
ZY600/25/50掩护式液压支架
支撑掩护式
性能参数：
型式 支撑掩护 式 支撑高度 （mm) 1440－ 2600 中心距 （mm) 1500 初撑力 （kn) 2844 工作阻力 宽（kn) 3200 支护强度 （Mpa） 0.56 对底板比 （Mpa) 1.7 适应煤层 倾角 (X0) 15 泵站压力 23
1）巷道支护类型 煤巷支护、岩巷支护、半煤岩巷道支护。
平巷支护、斜巷支护、垂直井巷支护、硐室支护。
回采巷道支护、准备巷道支护、开拓巷道支护。 2）巷道支护装备 （1）锚杆 （2）金属支架
（3）其它传统支护：混凝土、钢筋混凝土、石材、木材
（4）联合支护。
（四）锚喷支护设计方法
（3）刚性支护与可缩性支护 尽管各种支护均有一定的可缩性，但相差较大。一般而言，壁后充填 的可缩性金属支架、可拉伸锚杆、柔性喷层等支护可缩性较大，而其他支 护的可缩性均较小。
这里的可缩性，必须是指产生缩量后巷道及支架仍能正常工作，支架 结构木遭到破坏的情况。因支架钻底破顶或支架产生结构性破坏的“缩 量”，是不允许的，因此不属于设计可缩性能的范畴。
滞后一次支护一定时间及距离的支护，为二次支护。 联合支护指采用多种不同性能的单一支护的组合结构，即在联合支护中各自充
（6）联合支护和单一支护
分发挥其固有的性能，扬长避短，共同作用，以适应围岩变形的要求，最终达到围
岩和巷道稳定的目的。 联合支护要与混合支架概念相区分，即两种不同材质组成的单一支护体。 联合支护也要与复合衬砌和复合材料的概念相区分，在碹体支护中两碹体间充
围岩松动圈分类
围岩类别 小 I II 中 II I IV V 大 VI 极不稳定 稳定 较稳定
松动圈 < 40cm ~100
支护方法 喷砼 锚，喷
备注 围岩整体性好
一般
一般不稳定 不稳定
wenku.baidu.com
~150
~200 ~300 >300
锚，喷
锚，喷，网 锚，喷，网 二次支护
刚性支护局部破坏， 可缩性支护 刚性支护大面积破坏 围岩变形有稳定期 无稳定期
（四）锚喷支护设计方法
3）解析法
(1)锚喷参数单体计算方法；
锚杆长度、直径、间排距、喷层厚度等。
(2)锚杆参数整体计算方法；
挤压加固拱、组合梁等原理。
采场与巷道支护概述
（一）采场支护方法
（二）采场支护设计方法
（三）巷道支护方法
（四）巷道支护设计方法
（一）采场支护方法
1）支护方式
（1）点柱、棚子（单体支柱+铰接顶梁） 木支柱、金属摩擦支柱、单体液压支柱
（2）液压支架支护
支撑式、掩护式、支撑掩护式、综放液压支架 （3）轻型支架支护
NDZ06-25/80 NDZ08-25/80 NDZ10-25/80 NDZ12-25/80 NDZ14-25/80 NDZ16-25/80
NDZ18-25/80
NDZ20-30/90 NDZ22-30/90 NDZ25-25/90 NDZ28-20/90 NDZ31-16/90
1800
2000 2240 2500 2800 3150
•课程特点
（1）实践性较强，是一门工程技术应用课程。
（2）学习必须注意理论联系实际，尤其要跟生产实 习紧密结合。
（3）内容以采场支护设计、巷道控制设计为主进行 系统的阐述。
• 教材及参考书
教材： 姜福兴 等.《矿压控制设计》,中国矿业大学出版社，1996。 姜福兴 等. 采煤工作面顶板控制设计及其专家系统，煤炭工业 出版社， 2010。 参考书： 姜福兴 主编.《矿山压力与岩层控制》,煤炭工业出版社，2004 谭云亮 主编.《矿山压力与岩层控制》,煤炭工业出版社，2008 钱鸣高 石平五主编.《矿山压力与岩层控制》,中国矿业大学出 版社，2003 何满潮 主编. 《中国煤矿锚杆支护理论与实践》，科学出版社， 2004 侯朝炯主编. 《煤巷锚杆支护》,中国矿业大学出版社，1999 陆士良.《岩巷的矿压显现与合理位置》，煤炭工业出版 社.1984 袁和生. 《煤矿巷道锚杆支护技术》，煤炭工业出版社，1997 陈炎光、钱鸣高 主编，中国煤矿采场围岩控制，中国矿业大学 出版社，1994