新郑煤电公司2013年掘进巷道顶板管理讲义(郑总).pptVIP

掘进巷道顶板管理 主讲人：郑付亮 2011年2月 目录 一、顶板事故的危害 二、巷道支护方式 三、掘进顶板管理措施 四、冒顶事故的原因及预防 一、顶板事故的危害 顶板事故的危害很大，是煤矿生产的主要灾害之一。它能造成人员伤亡、设备损坏甚至终止生产。据资料显示在所有煤矿事故中顶板事故发生频率最高，占事故总起数的54.6%，占全部死亡人数的40%以上 2005～2009我国煤矿各类事故（比例图） 二、巷道支护方式 目前巷道支护方式主要有： 1、锚喷支护：锚杆支护、喷射砼支护、锚网喷支护、锚喷配合钢带等联合支护 2、架棚支护：金属支架、木支架，混凝土支架，其中金属支架又分为刚性支架及可缩性支架 3、砌碹支护 4、锚索配合以上方式联合支护 其中架棚支护与砌碹支护均属被动支护，锚喷支护为主动支护。 二、巷道支护方式 锚喷支护 锚喷支护 锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，二者又可单独使用。它具有施工速度快，施工机械化程度高，成本低及节约材料等优点。 （一）锚杆支护 1、锚杆支护作用原理 （1）悬吊作用原理 （2）组合梁理论 （3）组合拱理论 （4）销钉作用 （5）减小跨度作用 二、巷道支护方式 锚杆支护 （1）悬吊理论 锚杆支护将巷道顶板较软岩层悬吊在上部稳固的岩层上，在预加张紧力的作用下，每根锚杆承担其周围一定范围内岩体的重量，锚杆的锚固力应大于其所覆盖的岩体的重力。 二、巷道支护方式 锚杆支护 （2）组合梁理论 　　按材料力学理论可知，无锚杆时巷道顶板岩石为叠合梁结构，在受到其上部围岩的应力作用后，各层单独变形，层与层之间容易产生滑移从而导致离层；而顶板采用锚杆支护时，锚杆穿过各层状岩层形成组合梁，共同抵抗围岩应力，故变形较小，从而起到支护的作用。 二、巷道支护方式 锚杆支护 （3）组合拱理论 　　　在沿拱形巷道周边布置锚杆后，在预紧锚固力的作用下，每根锚杆都有一定的应力作用范围，只要取合理的锚杆间距，其应力作用范围会相互重迭，从而形成一连续的挤压加固带——即厚度较大的组合拱，能更为有效地抵抗围岩应力，减少围岩变形，其支护效果明显好于普通砌碹支护 二、巷道支护方式 锚杆支护 （4）销钉作用 1、将不稳定块体钉到深部稳定的围岩中； 2、软岩巷道围岩易发生压剪破坏，锚杆支护能限制岩体由于重力作用而滑动。 （5）减小跨度作用 巷道顶板打上锚杆，相当于在该处打上点杆，把巷道顶板岩石悬露的跨度缩小，从而提高了顶板岩层的抗弯曲能力。 二、巷道支护方式 锚索支护 预应力锚索加固围岩的实质是通过锚索对被加固的岩体施加预应力，限制岩体有害变形的发展，从而保持岩体的稳定。 在顶板上打注锚索后，由于锚固点在深部岩层上，根据悬吊理论，下部不稳定岩层通过锚索悬吊在稳定岩层上，同时由于锚索预应力作用，可以对下部岩层进行组合、加固。锚索加固一般不单独使用，配合支架、锚杆形成联合支护，使群体支护达到良好的效果。 预应力锚索主要用在破碎、复合顶板、软岩和压力较大的巷道以及大跨度开切眼和巷道交岔点。 二、巷道支护方式 锚索支护 锚索加固示意图 锚索+锚杆加固应力图 二、巷道支护类型 喷射混凝土支护 1、作用原理 A、支撑作用 混凝土的抗压强度较高，能起到支撑围岩的作用，有效的控制围岩的变形和破坏 B、填充作用 由于混凝土的喷射速度较高，能有效的填充围岩裂隙、节理和凹穴的岩面 C、封闭作用 混凝土层封闭了围岩表面，隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化潮解引起的围岩破坏与剥落 D、转化作用 混凝土层与围岩紧密结合，能在结合面上传递各种应力，形成力学统一体，所以喷射混凝土具有把荷载转化为承载的作用 二、巷道支护类型 联合支护 联合支护通常使用以下三种形式： 锚杆喷射混凝土支护 锚杆喷射混凝土金属网联合支护 架棚喷射混凝土联合支护 二、巷道支护类型 棚式支护 （二）架棚支护 棚式支护可分为可缩性支架和刚性支架 可缩性支架支护 分为两类：普通金属支架和U型钢支架。U型钢支架具有较强的可缩性，多用于地压大，受采动影响显著的采区巷道 刚性支护 采用木支架、金属支架及装配式钢筋混凝土支架，一般由一梁两柱组成。 三、掘进顶板管理 （一）顶板管理的主要内容 A、掌握巷道开掘后围岩体的应力分布情况及影响范围 B、从有利于巷道围岩的稳定性出发，合理选择巷道的施工方法，减少各工序对围岩的影响 C、合理控制控顶距离，尽可能缩短工作面的空顶时间和空顶面积 D、施工中做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作 三、掘进顶板管理 （二）顶板