3采煤工作面矿压观测与控制课案.ppt

矿山压力与岩层控制控制 新疆工程学院：张伟光 硕士、讲师 2013-06-14 几个基本概念： 在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间称为回采工作面或简称为采场。 一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。 伪顶、老顶 根据采区的处理方法，目前主要有如图所示的几种工作空间形式。 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 1、矿山压力理论 2、直接顶的跨落 一、老顶的梁式破断 二、老顶的板破断 4、老顶的初次断裂步距 第五节 一、老项初次断裂后的“砌体梁”平衡 当老顶达到极限跨距后，随着回采工作面继续推进，老顶即发生初次断裂。断裂后的一般状态可用图3—22表示。 老项初次断裂后的“砌体梁”平衡 1、矿山压力理论 1 概述 2 综采面的控顶设计 3 单体工作面控顶距的确定 4 单体支柱工作面控顶设计 5 初放阶段的顶板控制 采场控顶设计的目标： ①能最大限度地消除压、漏、推冒顶隐患，防止发生各种类型的冒顶事故； ②所需费用最少。 以往采场控顶设计的依据： ①依据顶板岩层的运动规律； ②依据统计数据。 不足： ①不能预防所有的冒顶事故，尤其是推垮型冒顶。 ②不能合理确定符合实际需要的初撑力。 预防冒顶事故的采场控顶设计： ①全面系统研究了采场冒顶的机理及预防措施，按力学原因归纳为压、漏、推三个基本类型； ②提出对采场支架的基本要求有支、护、稳三个方面，并且是在以支对付压、以护对付漏、以稳对付推的基础上提出来。 控顶原则之一—预防压垮型冒顶 ① 采场支架或支柱的工作阻力应能支撑住工作空间及采空区上方垮落带岩层的重量（支）。 ②采场支架或支柱的初撑力应能保证直接顶与老顶或下位岩层与上位岩层之间不离层（切） ③ 采场支架或支柱的可缩量应能适应裂隙带岩层的下沉（让）。 ④对厚层难冒顶板，应松动碎裂2~3倍采高顶板岩层，或在工作面前方有钻眼爆破，高压注水松动碎裂顶板，或在采空区挑顶（挑）。 控顶原则之二—预防漏冒型冒顶 ① 综采时，如果直接顶比较软弱，液压支架应在掩护式或支撑掩护式中选用，采用及时支护，采高较大支架要带护帮装置，且端面距不宜超过340 mm。 ②单体支柱工作面，如果直接顶比较软弱，支柱必须带顶梁，顶梁上还须背板，甚至背严。柱距小于0.7 m，同时端面距小于200 mm 。 ③ 综采支架的初撑力应保证端面冒高不超过300 mm；单体支柱的初撑力应保证端面冒高不超过200 mm。 ④工作面推进过程中，若遇较大断层带，应考虑采用固结法处理碎顶。 控顶原则之3—预防推垮型冒顶 1 支架能够保证煤层上方岩层与上位岩层不离层，并能沿切顶线主动切断下位2~3 m岩层。 2 单体支柱工作面，金属网下采煤时，初撑力应保证网兜高度不超过150 mm。 3 复合顶板下，初撑力应能把下位软岩层顶紧到上位硬岩层，并使其间的摩擦力足以防推。 4 摩擦支柱面，采用“整体支架”防推。 预防冒顶事故的控顶设计—特点 ①要求支架（支柱）有一定（较高）的初撑力来防压、防漏、防推。--工作阻力是压出来的，而初撑力是主动支撑顶板的 ②均按最不利的条件，确定支护参数。--因为对于顶板事故是不允许有半点差错的。 ①控顶设计—确定支架架型、支架工作阻力、初撑力、支架的高度等。 ②要求防漏、防压、防推。 ①当直接顶较软时，需要考虑防漏；应选用掩护式与支撑掩护式支架。 ②当直接顶较软时,如果端面距过大,易引起端面冒顶。应选用端面距不超过340 mm又能及时支护的架型（带护帮装置）。 ③支架初撑力大，顶板下沉小，端面冒高小。掩护式与支撑掩护式有向煤壁的推力，初撑力大，推力大，有利于控制端面冒高。控制端面冒高不超过300 mm的支架初撑力通过调压试验或日常监测确定。 ④在断层破碎带，应采用固结法处理碎顶。 1）工作阻力应能支撑住工作空间及采空区上方垮落带岩层的重量。 支架处于最不利的情况＝支撑老顶断裂岩块全部重量+直接顶岩层重量 考虑到掩护式及支撑掩护式支架的立柱往往不垂直于顶板，且掩护梁上还承受有冒矸的载荷，所以实际所需支架的工作阻力还应增加20 %左右。 用增加20 %左右的工作阻力进行支架选型时，阻力值不应大于支架额定工作阻力的70 %。进行支架设计时，富裕系数为1.5左右。 初次来压步距大于周期来压2倍时，富裕系数应取更大，一般1.5 ~ 2.0。 当P值很大时，支架立柱需要大流量的安全阀。 预防冒顶事故控顶设计的原则 预防冒顶事故控顶设计的特点 综采工作面控顶设计（漏冒型冒顶） 综采工作面控顶设计（压