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托座的一端為不產生軸向、垂直位移和轉動的固定支座,另一端為自由端(可以產生平行于軸向和垂直于軸向的力)。在工程力學受力分析中,比較典型的簡化模型。在實際工程分析中,大部分實際工程受力部件都可以簡化為托座梁。

作用機理

在采高開采條件下,覆巖第1層關鍵層常易直接進入垮落帶而破斷形成“托座梁”結構,該結構的運動狀態顯然將與一般低采高情況下關鍵層“砌體梁”結構的運動狀態有所不同,從而對下部直接頂的作用效果也將不同。因此,下面針對采高綜采工作面覆巖關鍵層特有的“托座梁”結構形態,分析其破斷運動對端面漏冒的作用機理。

當關鍵層懸露長度而發生斷裂時,其斷裂線一般會工作面距離;此時,由于煤壁前方煤巖體的限制作用,關鍵層斷裂塊體僅能發生較小角度的回轉,并達到暫時穩定的狀態;與此同時,直接頂也會在斷裂塊體回轉擠壓的作用下,在關鍵層斷裂線及工作面端面附近分別產生拉斷區和壓縮變形區(“兩區”)。隨著工作面的繼續推進,關鍵層斷裂塊體的回轉角逐漸加大,“兩區”的范圍也隨之增大,同時伴隨著壓縮變形區導致的端面漏冒。當工作面推過關鍵層斷裂線時,由于后方已斷塊體A是直接垮落至采空區的,它無法對前方破斷塊體B形成側向的約束作用,因此塊體B回轉過程中將始終無法形成自穩的承載結構;當工作面移架過程中支架初撐力不夠或塊體B上覆的載荷較大時,該塊體將沿斷裂線發生失穩錯動,從而導致直接頂“兩區”的貫通,形成危險的貫穿式端面漏冒現象。而在此過程中支架阻力也會隨頂板巖層的下沉而增長,當其阻力足以平衡關鍵層“托座梁”破斷塊體B及其上覆垮落帶巖層的載荷時,塊體B將可達到穩定。由于此過程持續的時間較短,因此,雖然塊體B發生了失穩錯動,但其反映到支架活柱上的下縮量將不明顯。


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