煤矿顶板管理课件第二部分..ppt

5、围岩强化理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 巷道锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域的围岩相互作用而形成锚固体，形成统一的承载结构。 巷道锚杆支护可以提高锚固体的力学参数，包括锚固体破坏前和破坏后的力学参数（E、C、φ），改善锚固体的力学性能。 巷道锚杆支护可以改变围岩的受力状态、增加围压，从而提高围岩的承载能力、改善巷道的支护状况。 巷道围岩锚固体强度提高后，巷道破碎区、松动圈范围减小，有利于巷道围岩保持稳定。 第一节、巷道支护技术及相关理论 6、围岩松动圈理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 围岩松动圈理论是由中国矿业大学董方庭教授提出的。 现场实测发现：松动圈的存在是巷道围岩的固有特性； 松动圈的范围大小（厚度值），可以用声波仪或者多点位移计等手段进行测定。 松动圈理论认为：巷道支护的主要对象是围岩松动圈产生、发展过程中产生的碎胀变形力，锚杆受拉力的来源在于松动圈的发生、发展。 根据围岩松动圈厚度值大小的不同将其分为小、中、大三类，松动圈的类别不同，则锚杆支护机理也就不同。 中松动圈（40～150cm） 大松动圈（150cm） 小松动圈（40cm） 第一节、巷道支护技术及相关理论 围岩松动圈理论的主要观点： 松动圈理论认为，巷道支护的对象除松动圈围岩自重和巷道深部围岩的部分弹塑性变形力外，还有松动围围岩的变形力。 巷道支护的对象主要是围岩松动圈在形成过程中的岩石碎胀力。 在现有支护条件下，试图用支护手段阻止围岩松动破坏是很难的。 松动圈理论认为，支护的作用是限制围岩松动圈形成过程中碎胀力所造成的有害变形。 支护对破碎围岩的维护作用：松动圈发展变形过程中维持破碎岩块相互啮合不垮落，通过提供支护阻力限制破裂缝隙过度扩张，从而减少巷道的收敛变形。 第一节、巷道支护技术及相关理论 第二节　壁式采煤工作面支护技术及相关理论 一、壁式采煤支护技术 1、采煤工作面顶板支护技术发展历程： 木支柱→金属摩擦支柱→液压支护(单体液压支柱、液压支架) 2、支架类别及其特性： （1）、木支柱（木柱＋木梁） 木支柱强度受材质影响很大，各支柱承载不均衡，回柱困难、效率低。回柱后复用率低，木材浪费量大。工作面顶板下沉量大，冒顶事故多。 第二节　壁式采煤工作面支护技术及相关理论 （2）、金属摩擦支柱 金属摩擦支柱使用液压千斤顶提供初撑力，利用金属销和金属杆之间的摩擦提供工作阻力。其初撑力小且不均匀，容易造成工作面顶板不均衡下沉和破碎。进入20世纪90年代以后，逐渐被性能更加可靠的单体液压支柱替代。回采工作面金属摩擦支柱支护2009年底起禁止使用。 第二节　壁式采煤工作面支护技术及相关理论 （3）、单体液压支柱 单体液压支柱工作阻力恒定，各支柱承受载荷均匀，初撑力大，支设效率高，操作方便，可实现远程卸载，回柱安全。 （4）、液压支架 液压支护具有支撑力大，支护性能好，架设移动速度快和安全可靠等优点。使用液压支护可提高采煤工作面的产量、回采率和工效；减轻人工劳动强度、降低成产成本。 第二节　壁式采煤工作面支护技术及相关理论 3、单体柱支护壁式工作面布置方式 普采或炮采工作面一般均采用单体液压支柱与铰接顶梁组成的悬臂支架。按悬臂顶梁与支柱的关系，可分为正悬臂与倒悬臂两种。 a、正悬梁布置 b、倒悬梁布置 第二节　壁式采煤工作面支护技术及相关理论 按照梁的排列特点可分为：齐梁式和错梁式。 齐梁式 错梁式 第二节　壁式采煤工作面支护技术及相关理论 4、综合机械化采煤工作面顶板支护 采煤工作面顶板采用液压支架支护，顺槽超前支护采用单体液压支柱或超前支护液压支架。 第二节　壁式采煤工作面支护技术及相关理论 二、采煤工作面支护相关理论 1、经验估算法（支护强度计算）： 按照支架所需承受的顶板载荷与采后近似线形关系确定： P=N·M·r 式中，P—工作面所需支护强度，MPa； N—支架载荷相当采高岩重，N=4～8； M—煤层采高，m； r—顶板岩石容重，KN/m3 第二节　壁式采煤工作面支护技术及相关理论 2、(浅埋深)顶板结构理论计算方法 第二节　壁式采煤工作面支护技术及相关理论 3、采煤工作面支架与围岩相互作用原理 支架与围岩相互作用体系： 横向：“煤体——支架——垮落岩石”支撑系统 煤体 支架 垮落岩石 第