图7.7 采场前方极限平衡区的受力状态
根据极限平衡区的条件，有 ?y?Rc?1?sin??x （7.4）
1?sin?式中，Rc—煤的单轴抗压强度，MPa； ?—煤的内摩擦角，0。 由此
d?yd?x?1?sin??? （7.5）
1?sin?将式（7.5）代入平衡方程式（7.3）中，，求解可得 ln?y?2f?x?C （7.6） m*当x=0，?y?Rc时 * C?lnRc*式中，Rc—煤帮的支撑能力（煤壁受压后的残余强度），MPa。 *ln?y?lnRc?2f?x （7.7） m?yR*c?e2f?xm
2f?xm得 ?y?Re*c （7.8）
根据式（7.8），非弹性区支承压力?y是按指数规律逐渐递增分布的，在x=0处的煤
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*壁位置，支承压力?y=Rc，即在集中应力作用下煤压坏后的残余强度值。随着x的增大，
支承压力?y逐渐增高，在某一位置等于集中应力值的大小，此位置即支承压力的峰值位置，也是非弹性区与弹性区的分界位置。
原岩应力为?H，设最大集中应力系数为k，煤壁至支承压力峰值的距离为x0，则有
k?h?Re*c2f?x0m （7.9）
求解式（7.7），有
k?Hln(*)Rc x0? （7.10）
2f?mb.弹性区
煤层弹性区支承压力分布各种研究结果是基本一致的，均为随距煤壁距离的增加而衰减的负指数曲线，其具体表达式为：
?y??H1??ke??(x?x0)] （7.11） 式中，?k—最大集中压力增量系数，?k?k?1； ?—支承压力衰减系数，由地质条件决定。
根据16中04煤层及围岩性质及特征，选取工作面前方支承压力及煤壁破碎区计算所需计算参数如表7.7所示：
表7.7 支承压力分布及煤壁破碎区计算参数
煤层与顶底板的摩内摩擦角 采高 煤体残余强*擦角/?1/0 h/m 度Rc/Mpa ?/0 6 30 2.4 2.25 采动影响 系数k 2 密度 煤层埋深 H/m ?/MN/m3 0.025 424 ??因为砌块墙在采场后方，后方所受采动影响较前方小得多，所以取采动影响系数k=1.5，二次采动影响时，可通过超前支护弥补支护强度的不足。
把表7.7中的参数代入式（7.8），得到非弹性区支承压力分布曲线为：
?y?2.25e0.4408x （7.12）
计算参数代入式（7.10），即得到非弹性区的范围为：
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x0?7.58，m （7.13） 把?、H、k及x0等参数代入式（7.11）中，即得弹性区支承压力分布
?y?6.25(1?e??(x?4.2))
上式中?待定，取超前工作面煤壁30m后支承压力恢复到原岩应力的1.05倍，即有下式成立。
10.6?1.05?10.6(1?e??(30?4.2))， 解之，得?=0.1336，则
?y?10.6(1?e?0.1336(x?7.58)) （7.14）
把x?7.58m代入式（7.12）或式（7.14）均得到?y=11.3Mpa。
根据前面的分析计算，混凝土强度取C30是完全可以满足支护强度要求的。 （3）参数确定 ①墙体位置
为了使沿空留巷更加可靠、稳定，保证通风断面，应尽可能减少留巷的宽度。由于巷道设计净宽4300mm，虽然巷道变形较小，预计变形后（假设留巷砌块墙侧无变形），留巷实际使用宽度为4200~4300mm，只基本满足下一个工作面的生产使用。因此墙体位置确定在原巷道内帮对齐布置。
②墙体尺寸
砌块墙的墙体除了具有一定的强度外，还必须具备一定的宽度，使之能承受较大的压力和具有较高的稳定性，施工时取1.3m。
砌块墙形状为矩形直墙，墙体宽度为1.3m，砌筑后沿空留巷宽度4.3m，砌块墙高度充填到顶板，即按实际采高进行墙体砌筑。在推进过程中，根据现场留巷情况，以上参数可进行适当调整，采取增减墙体宽度或减少留巷宽度等措施。
墙体位置及尺寸如图7.8所示。
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70°20°10° 20×24006001800-2800(实际采高)1300 图7.8 墙体位置及尺寸
③砌块墙强度
墙体砌筑材料为混凝土预制块，混凝土原材料使用：水泥、粉煤灰、砂、石子。 根据前面的计算，砌块墙体的混凝土砌块强度等级为C30；随着工作面的推进，当发现混凝土强度不能满足生产要求时，必须及时变更混凝土的配比，加强混凝土砌块的强度。
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混凝土参考配合比为：
C0：W0：S0：G0=389：210：624：1158=1：0.54：1.6：2.98。
表7.8 混凝土配合比(1m3混凝土) 单位：（kg） 水/kg 204
水泥/kg 434 粉煤灰/kg 44 砂/kg 604 石子/kg 1140 实际配合比应根据小屯煤矿实际使用的水泥牌号、砂石地材等材料进行配合比试验后确定。 7.2.7墙体砌筑方案
（1）砌块规格
采用两种规格尺寸的砌块，一种铺设1、3、5、?皮（层）650×190×200mm，如图7.9所示；另一种是铺设2、4、4、?皮（层）430×190×200mm，如图7.10所示。
200190430190200650
图7.9 第1、3、5皮混凝土砌块 图7.10 第2、4、6皮混凝土砌块
（2）砌块排列
砌墙施工砌块排列图如图7.11~图7.14所示。
第二皮第一皮 图7.1 墙体长度方向第一、第二皮砌块排列图（向上重复）
注：水平灰缝厚度15mm，竖向灰缝厚度20mm。
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