顶板管理知识讲座(付书俊)详解.ppt

采掘工作面顶板管理 生产技术部 主要内容 一、采掘工作面顶板管理基础知识 二、不同条件下顶板管理的技术手段 三、顶板管理应注意的问题 一、采掘工作面顶板管理基础知识 1、 回采面顶板三带划分 2、 煤层顶底板分类 3、 顶板压力 4、 工作面顶板支护技术 1.1、回采面顶板三带划分 回采面老顶初次断裂后，上覆岩层也将逐步活动，而后直到地表。 根据上覆岩层的破坏状态，可分为冒落带、裂隙带及弯曲下沉带。 图中按垂直方向可分为冒落带（Ⅰ）、裂隙带（Ⅱ）及弯曲下沉带（Ⅲ）。沿工作面推进方向可分为煤壁支撑影响区（A区），离层区（B区）与重新压实区（C区）。 1.1、回采面顶板三带划分 冒落带：移架或回柱放顶后，冒落带岩层自上而下依次垮落。 裂隙带：随冒落带岩石的垮落和逐渐压实，裂隙带岩层弯曲下沉，离层和断裂为排列整体的岩块。 弯曲下沉带：裂隙带上方直至地表的岩层，不产生裂缝或仅产生极微小的裂缝，并在采空区上方的地表形成一个比较大的沉降区。 1.2、顶板分类 顶板的分类： 煤层的顶板是指煤层上部的岩层，如右图所示。根据顶板岩层变形和垮落的难易程度，将煤层顶板分为伪顶、直接顶、老顶三种。 1.2、顶板分类 伪顶： 它直接覆盖在煤层之上，是一层极易垮落的薄岩层，常随采随冒。厚度不大，一般仅几厘米至几十厘米。岩性多为炭质页岩。 直接顶： 比伪顶不易垮落，但将煤采出后不久，一般能自行垮落。 有时经人工放顶就较易垮落。一般厚度可达几米。岩性常为粉砂岩及泥岩。 老顶： 老顶一般在长时期内不易自行垮落，往往只发生缓慢下沉。一般厚度较大，岩性多为砂岩或石灰岩。 煤层有时只有老顶一种或直接顶、老顶两种顶板。 1.3、 顶板压力 （一）概念： 由于矿山开采活动的影响，在巷硐（含工作面）周围岩体中所形成的力。又称矿山压力。 广义顶板压力指作用于围岩上的压力，狭义顶板压力指作用于支架（或顶板永久支护）上的力。 1.3、 顶板压力 （二）影响顶板压力的因素： 1）开采深度 2）岩层性质 3）地质构造 4）巷道的尺寸 5）时间 6）采动影响 （三） 回采工作面矿山压力显现基本规律 1、老顶岩层初次来压概念 当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，已破断的岩块同时发生回转失稳(变形失稳)，有时可能伴随滑落失稳(顶板的台阶下沉)，从而导致工作面顶板的急剧下沉。此时，工作面支架呈现受力普遍加大现象，即称为老顶的初次来压。 老顶岩层初次破断后，老顶破断岩块回转下沉引起 工作面顶板急剧下沉、支架受力普遍加大、煤壁片帮。 1.3、 顶板压力 1.3、 顶板压力 由开切眼到初次来压时工作面推进的距 离称为老顶的初次来压步距。一般情况下， 老顶的初次来压步距与老顶初次断裂的极限 跨距相当。一般为20～35m，少数为50～ 70m。 煤壁片帮是来压的重要标志 1.3、 顶板压力 老顶来压预兆 来压前，由于覆岩岩层梁或拱结构系统存在， 使采场处于减压区，顶板压力并不大，但煤壁内支承 压力达到最大值，导致片帮。 煤壁前方直接顶形成剪切破坏，和预成裂隙，对 顶板管理极为不利，来压前2-3天有断裂响，垮落前 1-2小时，采空区有隆隆声响。顶板压力不大 煤 壁前的压力达到最大（发生剪切破坏）。 老顶初次来压比较突然，初次来压时，老顶跨距比较大，影响的范围也比较广。初次来压一般要持续2～3 d。由于老顶初次来压 对工作面的影响较大，因此必须掌握初次来压步距的大小，以便及时采取对策。 1.3、 顶板压力 15 2、老顶周期来压 周期来压——由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称为老顶的周期性来压。 周期来压步距——两次来压期间工作面推进距离. （周期来压步距 = 1/2 -1/4初次来压步距） 1.3、 顶板压力 (1)周期来压的形成： 有初次来压必有周期来压。 初次来压——老顶悬顶跨度增大——老顶断裂 ——平衡结构——失稳——周期来压。 （2）周期来压时的矿压显现： 顶板下沉量变大、下沉速度急剧增加； 支柱载荷普遍增加； 煤壁片帮严重； 当支撑力不足时，工作面会出现台阶下沉； 如果支护参数选择不合理，会发生冒顶、切顶。 1.3、 顶板压力 1.4 工作面顶板支护技术 1.4.1棚式支护：是靠支护本身的强度来支撑煤体及围岩，属于被动支护，按棚式支架的材料构成，可分为木支架、金属支架和装配式钢筋混凝土支架三种;按巷道断面形状可分为梯形支架