煤矿迎山角定义、计算及示意图

单体液压支柱迎山角的计算及打设方法一、支柱迎山角的计算方法迎山角是针对支柱打设的稳定与可靠性而定的，其目的就是为了加强支护技术方面的管理，便于对工作面顶板的维护，是为防止顶板沿倾向移动提出的。

下面从支柱的受力情况作一下分析（见图1），支柱支护顶板的压力，其主要是直接顶的重力，取一块直接顶 岩体A ，来进行受力分析。

在图1中，F 为老顶对直接顶的压力；F m 为老顶对直接顶之间的摩擦力；F 1，F 2分别为来自斜上方的围岩应力；G 为直接顶A 的自重；Q ，P 分别为重力G 沿倾角和法向上的两个分力；Z 为支柱对直接顶A 的支撑力；α为煤层倾角；α1为支柱与顶板间的法向夹角，即迎山角。

图1 支柱受力示意图FF 2F mF 1QGPα1Zα当直接顶与老顶处于稳定的连接状态时，对工作面支护不会产生大影响，这种情况不必要进行分析，而直接顶与老顶处于滑动、离层的临界状态时，F 、F 1、F 2均可略去不计，直接顶A 从受力保持平衡的条件上，必须满足以下关系式：1sin m F Z Q α+≥ （1）1cos Z Pα≥ （2）()1cos cos m F Z G fαα=- （3）sin Q GZ α=，cos P G α= （4）式中f —直接顶与老顶间的摩擦系数。

将（3），（4）式代入（1）式得()11cos cos sin sin Z G f Z G αααα-+≥ （5）所以()()11cos sin cos sin Z f G f αααα-≥+()11cos sin cos sin Gf f Z αααα+≥+设一锐角β，使cos β=，sin β≥则有()()1sin sin GZ αβαβ+≥+()1sin arc sin G Zααββ⎡⎤≥++⎢⎥⎣⎦（6）对于每棵支柱支护的直接顶重量G 则有以下表达式h G N γ=式中 h —直接顶的厚度；γ—直接顶的容重； N —工作面支护密度。

单体支柱支护巷道迎山角的确定单体支柱配合铰接顶梁（或工字钢）支护综采工作面上、下端头和受采动影响压力显现明显的巷道，以其操作灵活，方便，支撑力大，安全可靠，得到了广泛的应用。

在应用过程中，确定正确的迎山方向和迎山角是正确使用单体支柱的关键。

但是现行迎山角理论难以完全适应端头支护的实际。

一、迎山角理论一般认为，在有倾角的工作面内支设支柱时，支柱与顶、底板法线方向向上偏离一个角度，我们把这个角度叫迎山角，一般是工作面倾角的1/6—1/8，最大值不得超过8度。

二、迎山角理论的局限性由于迎山角理论是针对在有倾角的采煤工作面内支柱，而端头支护和巷道超前支护的支柱与之所处的环境有所不同，迎山角理论难以完全套用。

两者不同之处在于：1、采煤工作面的支柱支设时间较短，一般不超过1天，顶底板变化量较小；超前支护的支柱支设时间较长，一般在6~10天，顶底板变化量较大。

2、工作面顶板垮落一般沿切顶线垮落；巷道顶板在关门柱处的垮落受到巷道煤帮的支撑，一般只垮落靠近工作面的一侧，并且受锚网支护的影响，一半以上只出现挠曲下沉。

3、工作面的底板一般垂直向上鼓起，并且底鼓量一般不大；巷道的底鼓受巷道断面影响一般呈半圆拱性底鼓，两帮受煤壁的作用底鼓量较小，中间底鼓量较大，并且底鼓总量较大。

由于应用环境的不同，支柱的受力和支设变形也不同。

支护巷道的单体支柱主要表现为：1、当巷道顶板受压倾斜下沉时，支柱上端受摩擦力跟着顶板倾斜下沉，有向工作面和老塘方向的位移。

2、当底板鼓起较大时，支柱的底端受侧向应力影响，向巷道中间的位移较大。

3、当巷道沿采空区布置，且之间保护煤柱较小，承载力较大。

则会出现顶板一侧下沉及底鼓量均较大。

由于以上原因，原有的支设角度变化较大。

当超前支柱的支设角度因变化出现过山或败山时，为了支护有力，需频繁改动。

这样不仅造成劳动强度大而且会造成顶板下沉加剧，易引发顶板及人身事故。

如果不改支，则由于支护不力，也易引发顶板或人身事故。

煤矿巷道顶板压力的分析与迎山角的选择摘要：很多人把顶板的下沉运动看做是自由落体运动，如果只是微观的取无限大顶板中的一个点作受力分析，而忽略了无限大顶板岩体对该点的作用力，这种分析是不合理的。

关键词：迎山角；顶板压力；稳定性；反作用力；下滑力；初撑力我从事井下工作10余年，先后从采煤到修护、再到掘进，每个单位他们对迎山角的理解都不尽相同。

我在大倾角工作面回采中发现：支柱垂直顶底板支设时，支柱的初撑力才能达到最佳状态，支柱的稳定性才能越好，因为只有这种情况下，支柱和顶底板之间的才能达到最大的接触面积，才能保证足够的摩擦力，特别是单体支柱穿铁鞋后，一旦单体支柱有一定迎山角之后，柱根与铁鞋之间的接触面很小，就很容易打滑，造成支柱跐脚。

煤层倾角越大，越容易发生抽底现象，柱根越容易打滑，支柱的稳定性越差。

如下图1所示，支柱有了一定的迎山角之后，一旦支柱受压，支柱的底根产生一个沿煤层底板倾斜面向下滑动的分力f’，造成支柱跐脚，从而降低支柱的初撑力，造成支柱的稳定性降低。

图1 支柱的支撑受力分析在图1中，顶板的压力的方向我用垂直顶板的力Q表示，很多人对顶板压力的方向争论不休，我们通过下述实验证明：我们可以采用海绵等柔性的长方体，将长方体倾斜放置，分别用垂直长方体上平面的力和竖直向下的力按压长方体，长方体变形后截面呈现的形状会和巷道顶板受压弯曲变形后的形状对比进行分析，就可以得出顶板压力的方向。

我们作顶板的受力分析时应该考虑到：顶板中的任何一块岩体都不是自由体，它是受到束缚的。

上覆岩层所受重力W的两个分力：一是沿切面方向的滑力F,二是垂直与岩层面的重力的分力Q。

同时近乎无限大的顶板将对该块岩体施加了一个反作用力F’,下滑力F与反作用力F’抵消，顶板中的任何一块岩体能且只能垂直顶板向自由空间运动。

因此顶板下沉的作用力就可以用垂直与岩层面的重力的分力Q代替。

有很多人这样理解，随着煤层倾角a的增大，顶底板移近量逐渐变小，上覆岩层重力w沿层面切向滑力F=W×sina随之增大，而作用于层面的重力Q=W×cosa则随之减小，也就是说顶板对支柱的压力减小。

支柱的迎山角
1. 支柱迎山角
在有倾角的巷道内支设支柱时，立柱与顶底板法线方向向上偏离一个角度，我们把这个角度叫支柱的迎山角，如图4-26（a）所示。

2. 支柱迎山角的作用
支柱迎山角的作用是使支柱稳固地支撑顶板，以免顶板来压时支柱被推倒。

支柱时掌握迎山角的大小要根据巷道倾角而定，迎山角的角度一般是巷道倾角的1/6～1/8，最大值不得超过8º，所以在支柱时按上面的要求正确掌握，即不能过大也不能过小或无迎山角。

迎山角过大时叫“过山”；没有迎山角叫“退山”，如图4-26（b）、（c）所示。

无论是“过山”或“退山”的支柱对顶板的支撑效果都不好，顶板来压时容易发生倒柱。

3、支柱迎山角实际支设及现场测量方法
如图 (b)中所示，沿支柱顶端或中间位置设一垂线，从垂线顶点1米长的垂点处量与支柱间的垂线L的长度，L的长度除以17得到的角度与α－β相比，大于为退山，小于为过山。

以巷道倾斜角度α为6度计算，β角为1度，支柱支设合格的迎山角的L线长度为5×17=85mm，大于85mm的为退山，小于85mm的为过山。

支柱迎山角
（a）支柱迎山角；（b）支柱支设正确迎山角；（c）支柱支设错误迎山角；
α-巷道倾角；β-支柱迎山角；Ⅰ-过山；Ⅱ-退山。

闭于1102、1107处事里收护工程品量的管制之阳早格格创做为了加强采煤处事里收护品量管制，普及工程品量尺度，采煤处事里的柱距、排距、维持迎山角、维持初撑力（维持柱压）等要庄重依照《做业规程》实止.现将有闭采煤处事里迎山角的定义及效率、估计要领、迎山角的品量央供及查看办法、收护收设示企图相闭资料下收您队，视宽肃教习贯彻.一、迎山角的定义及效率：正在仄巷里，顶板压力的目标是沉力目标，是笔曲于巷讲顶板的.正在倾斜巷讲内却分歧，顶板压力虽然是沉力目标，但是顶板压力（P）不妨领会为二个目标的力，一个是笔曲于顶板的笔曲压力（N）,另一个仄止于顶板的倾斜压力.斜巷(有一定坡度采里)的收架（柱）既要启受笔曲压力，又要启受下推力.果此斜巷(有一定坡度采里)的收架便没有克没有及按笔曲于巷讲顶底板的目标去架设，而必须进取迎一个角度，咱们把棚腿（单体液压维持）核心线取顶底板法线之间的夹角，喊干迎山角.收架（柱）迎山角是为了克服下推力，预防收架背下倾倒的步伐之一.二、迎山角的估计要领：收架（柱）的迎山角（β）是依照巷讲（采里煤层）的倾角（α）去估计的，普遍迎山角等于倾角的1/6～1/8，即β=(1/6～1/8)α，比圆巷讲的倾角为30°，则迎山角为4°～5°，迎山角过大、过小皆市落矮收架的收撑本领.迎山角过大喊过山，迎山角给反了喊退山，皆是没有允许的.当巷讲倾角大于45°大概者巷讲倾角（α）超出底板岩石的滑动角时，底板岩石大概下滑，则巷讲底板也要举止收护.三、迎山角的品量央供及查看要领：1、品量央供合格品：没有超出安排值±1°，没有得退山、过山.劣良品：没有超出安排值±0.5°，没有得退山、过山.2、查看要领用半圆仪紧靠坐柱沿仄止于切眼核心线的一个正里举止量测 .迎山角=斜巷安排角度-（90°-半圆仪读数）.四、附图（采煤处事里单体液压维持收设、受力及丈量迎山角度示企图）图1-1 正确打柱方式图1-2 错误打柱方式——退山图1-3 错误打柱方式——过山1-4 测量迎山角度的方法图1-5 支架中心线垂直于切眼顶底板时支架的受力分析G d为单体柱自己所受的沉力；G dx、G dy分别为G d正在仄止于切眼顶底板战笔曲于切眼顶底板目标上的分力；P x为P正在仄止于切眼顶底板目标上的分力；F N为切眼底板对于单体柱的收援力；f为切眼顶底板对于单体柱的摩揩阻力；F为F N、f的合力.。

斜巷架棚巷道迎山角的确定与运用摘要：根据支架受力情况分析从而推导出迎山角的计算公式，然后把迎山角转化为长度，从而提高了迎山角在架棚施工中的可操作性。

关键词：巷道倾角;支架迎山角;应山有力;长度转换前言在倾斜巷道架棚掘进过程中，常常会遇到架棚迎山角的问题，对于迎山角的确定不同人有不同的认识，本文通过对迎山角的具体分析，在施工过程中用长度代替迎山角。

1.迎山角的定义及作用在平巷里，顶板压力的方向是重力方向，是垂直于巷道顶板的。

在倾斜巷道内却不同，顶板压力虽然是重力方向，但顶板压力（P）可以分解为两个方向的力，一个是垂直于顶板的垂直压力（N），另一个平行于顶板的倾斜压力。

斜巷的支架既要承受垂直压力，又要承受下推力。

因此斜巷的支架就不能按垂直于巷道顶底板的方向去架设，而必须向上迎一个角度，我们把棚腿中心线与顶底板垂线之间的夹角，叫做迎山角。

支架迎山角是为了克服下推力，防止支架向下倾倒的措施之一。

如下图：巷道在煤层中掘进，巷道倾角为α，支架与煤层顶底板法线的夹角为β，β即为迎山角。

图一应山角示意图2.迎山角的计算方法怎样确定迎山角，理论认为在6°—8°的斜巷中支护时，支架垂直顶底板向上挺一度。

在作业规程中规定迎山角为倾角的1/8-1/6，即β=（1/6～1/8）α，例如巷道的倾角为30°，则迎山角为4°～5°，迎山角过大、过小都会降低支架的支撑能力。

迎山角过大叫过山，迎山角给反了叫退山，都是不允许的。

当巷道倾角大于45°或者巷道倾角超过底板岩石的滑动角时，底板岩石可能下滑，则巷道底板也要进行支护。

大家都知道，井下巷道及工作面顶板都有正压力和下滑力，特别是倾斜巷道的正压力和下滑力较为突出，故在架棚时支架垂直于顶底板柱头必须向上挺，如果工作面顶板的压力下滑难免把工作面所有的支架全部扑倒发生顶板事故，其实如果超过迎山角度的称之为过山，支架垂直于顶底板向下偏的称之为退山。