工读数有一时间过程，不容易反映同一时刻的测值。
（3）活柱下缩量
该量是指支架架设后在控顶区范围内活柱下缩的值。按照支架的工作特性曲线，一定的下缩量对应于一定的载荷。
活柱下缩量是反映矿压显现的一个重要的参照指标，特别是它与顶底板移近量得比值，是反映支护质量的一个重要指标。一般现在支柱的活柱上刻上标记，每次用钢尺量测其与地柱上端的间距，间距的变化量即是活柱下缩量。也可安装自计仪自动记录。
除了上述常规矿压观测外，还有用于某些研究领域的专项矿压观测。如孔庄观测，主要目的之一是为了研究长壁开采裂隙带岩层运动规律，从而认识裂隙带下位岩层形成结构的特征，深化了矿山压力的“砌体梁”理论。再如以液压支架优化设计为目的的观测，需要专门观察支架在不同开采阶段受力的状况和分布，要在支架的主要结构件上安设测试仪表，应用最多的是安装测力销，在顶梁和掩护梁上铺设压力枕。
二、顶板状况统计观测
(1) 断面顶板破碎
这是指在工作面前方无支护空间悬露顶板中，发生冒落占整个悬露顶板的比例。 (2) 台阶数目和高度
台阶是指在工作面前方无支护空间由于顶板切落形成的顶板错落，顶板错落的垂直距离称为台阶高度。
(3) 片帮深度
片帮是指在矿山压力作用下煤从煤壁处片落的现象，片帮深度是从原煤壁线到片帮最深处的水平距离。
顶板状况统计观测所使用的工具很简单，一般使用钢卷尺或木直尺。在采高较大的工作面，可使用自制钳形尺。
5、结合某个工程实际进行支架选型设计。（20分）
答：一、工程概况
刘庄煤矿井田东西走向长16.0km，南北倾斜宽3.5～8.0km，面积约90km2。井田地处淮河冲积平原，地形平坦，地面高程一般在+24.00～+26.00m左右。井田所在地区属过渡带气候，
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季节性明显。年均降雨926.33mm，最大1723.5mm，雨期多集中在6、7、8三个月。井田主要含煤地层为二叠系，埋深一般为400～500m。其中13-1煤层为主要可采煤层，全区稳定可采，平均厚度为4.14m。东一采区为首采区，位于井田的东北部，开采13-1煤层。该煤层不易自燃，无瓦斯危害，无地热危害。
首采区东一采区倾斜宽度850m～950m，，采区走向长度2600～2900m，平均煤厚4.24m，倾角14°～18°,平均倾角15°。该采区所采13-1煤层结构较为简单，伪顶为厚度0.20～0.67m 的炭质泥岩，直接顶为平均厚度7.27m 的泥岩或炭质泥岩，老顶为平均厚度13.48m 的厚层状砂质泥岩或厚层细砂岩、粉砂岩，底板为平均厚度2m 的泥岩和砂质泥岩。
二、液压支架选型 （1）架型的确定
液压支架是综采工作面对顶板进行支护管理的重要设备。本着支架要能顶得住，移得走，并满足工作面采高、倾角及通风等要求的原则，按照我国现行“缓倾斜煤层工作面顶板分类方案”及“缓倾斜煤层工作面底板分类方案”，经过对本矿井13-1煤层首采块段钻孔资料及顶、底板岩石物理力学参数的统计分析，并参考邻近生产矿井13-1煤层矿压观测资料，本矿井13-1煤层首采块段直接顶属1～2类，老顶为Ⅱ～Ⅲ级，底板以Ⅲ类为主。根据不同类（级）的顶底板所适应的架型，结合国内外大采高液压支架的实践经验和发展趋势，设计推荐本矿井13-1煤层首采块段一次采全高工作面采用国产高强度二柱支撑掩护式支架。采用综采支架选型结果见表4-1-7。
（2）围岩条件对支架结构的要求
由表4-1-7可知，13-1煤层顶板属中等稳定偏下类顶板；底板抗压强度较低，且该煤层煤质较软。因此，要求支架必须能够实现快速移架、追机作业、及时支护，邻架之间要有完善的封顶能力；底座对底板的比压要小，分布要合理；同时要有较强的控制煤壁片帮的能力。
（3）支架高度的确定
液压支架高度必须适应工作面推进方向上煤层厚度的变化。
Hmax?Mmax?S1, Hmin?Mmin?S2?a
式中 Hmax，Hmin为支架的最大和最小高度，m；Mmax，Mmin为煤层的最大和最小开采厚度，m；S1为在最大采高时，支架高度留有的富余量，一般取0.1～0.3m； S2为在最小才采高时，顶板可能的下沉量，一般取0.3～0.4 m;a为立柱的卸载高度，一般取50～100 mm。
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首采块段东一（13-1）采区煤层厚度2.32～4.41m（含夹矸），经实测，采煤高度为2.40～4.30 m，结合煤层及顶、底板条件，本设计推荐一次采全高支架高度为2.0～4.5m。
（4）支护强度估算 P=8m·r×9.8×10-3×cosα 式中：P——支护强度，MPa；
m——最大采高，东一采区取m=4.3m； r——岩石容重，r=2.7 t/m3；
α——煤层倾角，东一采区取α=15°； P东一=8×4.3×2.7×9.8×10-3×cos15° =0.879MPa
一次采全高支架有效支护面积按7.5m2考虑，支架计算工作阻力为6593kN。 （5）初撑力
初撑力是液压支架的一个重要参数，我国液压支架的初撑力一般为额定阻力的60％～80％，提高支架的初撑力可以减少直接顶的离层，增加顶板稳定性，可以提高支架对巷道顶板的支撑能力，减少工作面顶板破碎度及煤壁片帮，可压实顶梁上和底座下的浮矸，提高支撑系统的刚度，可以充分利用支架额定支撑能力，减少顶底板的相对移近量。实测表明，随着初撑力与额定丁作阻力比值的增加，实测支架平时工作阻力按指数曲线增长，其回归方程及曲线方程如下：
BPt?Ae??
式中，Pt为支架平均工作阻力，A,B为常数，但随地质技术条件而变化，?为系数。 设P研究表明，随着支架P0/PH比值的增加，Pt0为支架的初撑力，PH为支架的额定阻力，值也增加，但当P0/PH值达到60％～80％以后，Pt曲线斜率逐渐减少，因此，为了使支架发挥较高的支撑水平，又考虑到立柱安全阀开启压力会出现低于额定开启压力10％的工况，故对于刘庄煤矿地质条件而言，工作面上方顶板属于中等稳定偏下类P0/PH取70％～90％合适，
顶板，因此宜选P0/PH为78%～85%合适，即：5142.54～5604.05 kN。
（6）液压支架选型
根据以上计算结果，并结合国内外大采高高产高效工作面对支架支撑能力的要求，设计推
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荐东一（13-1）采区煤层采用国产高强度二柱掩护式液压支架，架型暂定为ZY7000-2.0/4.5。该支架主要技术参数为：
支撑高度：2.0～4.5m 中心距：1.5m 初撑力：5583kN 工作阻力：7000kN 支护强度：0.93MP 底板比压：1.8MP 适应倾角：≤20° 操作方式：手动控制
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东 一（13-1）采 区 液 压 支 架 选 型
表4-1-7（1） 钻 孔 号 项 目 厚度（含夹矸，m） 13-1 煤 层 夹矸岩性及厚度(m) 采高m(m) 采高范围/平均采高(m) 煤层倾角（度） 节理裂隙影响系数C1 分层厚度影响系数C2 直 接 顶 吸水饱和状态抗压强度σ(MPa) 强度指数D=σC1C2 直接顶初次跨落步距(m) 直接顶类别（类） 老 顶 老顶来压强度N=M/m 老顶初次来压步距(m) 老顶级别（级） Ⅱ Ⅱ 20
121 4.41 4.30 162 4.28 炭质页岩0.28 4.28 十二65 4.28 4.28 2.4～4.3/3.35 14°～18° 0.32 0.38 二十32 4.17 116 2.32 117 3.35 3.35 炭质页岩0.14 炭质页岩0.22 4.17 2.40 岩性 厚度M(m) 顶煤、泥岩、薄煤 5.68(5.79) 9.29 1.1 泥 岩 4.68 9.29 1.1 泥 岩 1.34 9.29 1.1 0～15.3 泥 岩 4.00 9.29 1.1 砂质泥岩 1.10 24.89 3.0 砂页岩互层 6.35 24.89 3.0 1 1.35 1 1.09 1 0.31 26.5～40.0 Ⅲ 1 0.96 2 0.48 2 1.90 Ⅱ Ⅲ Ⅱ