煤矿掘进顶板管理课件.ppt

目 录 一、矿山岩石基本性质 二、顶、底板有关概念 三、巷道支护技术 四、巷道顶板事故及防治技术 五、煤矿顶板事故案例分析 实验研究结论： 岩石在不同受力状态下的各种强度值、一般符合下列由大到小的顺序： 三向等压抗压强度＞三向不等压抗压强度＞双向抗压强度＞单向抗压强度＞抗剪强度＞抗拉强度 岩石的强度越高、其抵抗外力使其变形、破坏的能力越强、则巷道越稳定。有的巷道可以利用围岩本身的强度而不支护、就可以维持巷道的稳定。 4.岩石的硬度（坚固性） 岩石的硬度、一般理解为岩石抵抗其他较硬物体侵入的能力。硬度与抗压强度有联系又有区别。对于凿岩、岩石的硬度比单向抗压强度更具有实际意义、因为钻具对孔底岩石的破碎方式多数情况下是局部压碎。所以，硬度指标更接近反映钻凿岩石的实质和难易程度。 坚固性系数的基本概念 岩石的坚固性是指岩石的爆破和凿岩的难易程度。分级指标f 称普氏岩石坚固性系数。 这个分法将岩石按坚固性分为10级15种，在现场使用不方便。为了简化，我国煤炭系统按坚固性将煤、岩分类为： 软煤 f=1-1.5 硬煤 f=2-3 软岩 f=2-3 中硬岩 f=4-6 硬岩 f=8-10 坚硬岩石 f=12-14 最坚硬岩石 f=15-20 5.围岩的分类 根据成因的不同、岩石分为岩浆岩、沉积岩、变质岩。对于采掘工程来说、还要对岩石进行定量的区分、以便能正确地进行工程设计、合理地选用施工方法、施工设备、机具与器材。 工程实践与理论研究得出、围岩的稳定性主要取决于岩体的结构和岩体强度、煤矿部门根据锚喷支护与施工的需要、根据煤矿岩层的特点、制定了围岩分类表。 围 岩 分 类 支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制围岩运动的发展速度、以维护安全的工作空间。围岩是承受地压的主要结构、设置人工支护只是为了改善和提高围岩自身支持能力。围岩不仅是施载物体、又是承载结构体、围岩承载圈和支护体是组构巷道的统一体、是一个力学体系、是同时承受铅垂与水平作用力的厚壁圆筒、巷道的开掘与支护都要为保持与改善围岩的自持能力服务。 （一） 支架的形式 巷道支护的支架形式有：木支架、金属支架、锚杆支护、锚喷支护和料石混凝土砌碹等。 支架、砌碹等支护方式是着重改善围岩运动状况；锚杆支护侧重于提高围岩本身强度；锚杆喷浆等支护方法是将提高围岩本身强度和改善围岩运动状况这二者结合起来。 支护方式的选择、决定于围岩稳定状况。对受工作面采动影响小的巷道、可采用沉缩量小的刚性支护。对受工作面采动影响大的不稳定巷道、应选用可缩性支护。 （二） 金属支架 金属支架主要有梯形、拱形、封闭曲线形支架。 1. 金属梯形支架 主要有梯形刚性和梯形可缩性支架两种、其力学特征和适用条件见下表。 梯形支架的力学特征及适用条件 2. 拱形金属支架 主要有半圆拱可缩性支架、三心拱直腿可缩性支架、三心拱曲腿可缩性支架三种、其力学特性和适用条件见下表。 U型钢可缩性支架的力学性能及适用条件 3. 封闭曲线形可缩性金属支架 主要有圆形金属可缩性支架和方环形可缩性金属支架两种、其力学特性和适用条件见下表。  封闭曲线形可缩性支架的力学特性及适用条件表 （三）锚杆支护 （1）悬吊理论 （2）组合梁理论 （3）组合拱（压缩拱）理论 （4）最大水平应力理论 （1） 悬吊理论 机理：将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上，以避免较软弱岩层的破坏、失稳和塌落，锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。 缺点：没有考虑围岩的自承能力，而且将被锚固体与原岩体分开。 （2） 组合梁理论 机理：将锚固范围内的岩层挤紧，增加各岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象，提高其自撑能力。 将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁紧成一个较厚的岩层（组合梁）。在上覆岩层载荷的作用下，这种组合厚岩层内的最大弯曲应变和应力都将大大减小，组合梁的挠度亦减小。 缺点：将锚杆作用与围岩的自稳作用分开；随着围岩条件的变化，在顶板较破碎、连续性受到破坏时，组合梁也就不存在了。 （3） 组合拱（压缩拱）理论 机理：在破裂区中安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果沿巷道周边布置锚杆群，只要铺杆间距足够小，各个错杆形成的压应力圆锥体将相互交错，就能在岩体中形成一个均匀的压缩带，即承压拱，这个