顶板状态参数与采场支护参数.ppt

第四章 顶板状态参数与采场支护参数,顶板状态参数 采场支护参数 支护参数与顶板状态参数的关系,第一节 顶板状态参数,薄及中厚煤层开采时顶板状态参数有：顶底板移近量、端面冒高及顶板台阶下沉量。厚煤层分层开采铺铺金属网人工顶板时，有端面及工作面内网兜高度等。 顶板处于良好状态：不增加附加措施仍能保证工作面正常生产。 不同顶底板与煤层，保证顶板处于良好状态的顶板状态参数值是不一样的。,一、顶底板移近量（仅对单体面）,1、按煤层采高及控顶距估算。,M为煤层采高， 为最大控顶距，为下沉系数。 根据50个工作面的实测=0.0250.05。 即当采高为2m，距煤壁4m处的顶板下沉量为200400mm。 单体液压支柱面调压试验表明，当初撑力大于5070KN/架时，控顶距4m处的顶板下沉量可控制在每米采高不超过100mm，即0.025。,2、按裂隙带老顶的下沉量估算 采场最大控顶距处的最大下沉量,最大控顶距（煤壁至密集、墩柱、或末排柱的距离） 老顶周期来压步距。 H 裂隙带老顶断块触矸处的下沉量。 生产实践表明，控顶范围内，顶底板移近量每米采高不超过100mm时，顶板状态是好的，也容易控制。,二、 端面冒高,1、端面冒高与直接顶岩性、支护强度、支护方式等有关。 2、单体面的端面冒高应在200mm以内。 3、综采面的端面冒高应在300mm以内。 德国研究认为：大于300mm的端面冒高与支护强度有关，小于300mm的端面冒高与直接顶岩性有关，与支护强度无关。并提出，大于300mm的端面冒高不超过面长的10%，则顶板管理是好的。,三、顶板台阶下沉,1、工作面内无顶板台阶或台阶下沉量小于100 mm，则顶板管理是好的。 2、台阶下沉与工作面支护强度有关。出现台阶下沉，说明支护强度不够，应提高之。 3、对顶板台阶下沉，原西德的研究认为：顶板台阶下沉量大于100mm的区段不大于全长的10%顶板质量管理就是很好的。 4、当前，我国为保持顶板处于良好状态，工作面内应避免出现台阶下沉。,四、网兜高度 1、 网兜高度大是网下推垮的原因之一。网兜高度大于150mm的网兜数目过多时，影响工作面正常生产。 2、 汾西矿务局的试验表明，在支护系统刚度及密度不变条件下，初撑力达70KN，循环内大于150mm的网兜数量减少到2个以下。 3、上述数据即为网兜高度与数量的控制值。,第二节 采场支护参数 一、单体支柱工作面的支护参数 采场中用支护强度（支架对单位面积顶板提供的工作阻力，KN/m2）平衡顶板压力。顶板压力的大小是通过支护强度的大小来表示的。 为保证采面正常生产，支架必须有一定的支护强度。与支护强度有关的支护参数单体支柱面与综采面不同。 支护参数：支柱初撑力、支柱密度、支护系统刚度（单位顶板下沉量的工作阻力增量）。 关系：初撑力越大，支柱密度越大，支护系统刚度越大，采场支护强度就越大。 顶板压力是可变的。,1、支柱初撑力 过去相当长时间只重视工作阻力，对初撑力不重视。 工作阻力相当程度上取决于初撑力。初撑力大，工作阻力也大。对控制顶板，人们能主动起作用的是初撑力，工作阻力是初撑后由顶板下沉压出来的。 初撑力越大，就越能够及时控制顶板。要采用支柱初撑力来防漏、防推、防压。设计中必须有初撑力。 按经济观点，初撑力越接近额定值越好。当前主要倾向是初撑力偏低。,2、支柱密度 支柱密度是根据顶板岩重、选取的初撑力或平均工作阻力计算出的。 支柱密度有：基本支柱密度、放顶线密集的线密度、考虑基本柱及放顶线密柱的采场支柱密度，后者对控顶意义重大。 柱距应大于0.50.6m，小于1m。在碎顶和网下，柱距不宜超过0.7m。 通常设计前排距已确定，计算结果需调整时，首先改变柱距与密集支柱数量。,3、支护系统刚度 单位顶板下沉量所对应的支柱工作阻力的增量。 支护系统的刚度越大，对顶板的控制越及时。 支护系统的刚度取决于顶梁与背顶材料的刚度、支柱本身的刚度、底板岩层的刚度。 金属顶梁不可压缩，其他背顶材料，可压缩50%，在阻力达到50KN时就已完成。因此初撑力不宜小于50KN。 单体液压支柱、微增阻摩擦支柱本身刚度较好。 底板刚度：砂页岩、砂岩等中硬、坚硬岩层，其“刚度”较大，而煤、泥岩、页岩等软弱岩层，“刚度”小，此时需穿鞋，保证钻底量小于100mm。,4、各支护参数之间的关系 进行采场控顶设计时，为保证采场有一定的支护强度，支柱平均工作阻力（或初撑力）、支护密度、支柱系统刚度三者都作为互有牵连的因素而被综合考虑。 多数是在解决支护系统刚度（确定穿鞋否？鞋多大）后，先确定支柱平均工作阻力或初撑力，再确定支护密度。 有时是在解决支护系统刚度后，先确定支护密度，再确定支柱平均工作阻力（或初撑力）。 个别底板特软情况下，用降低初撑力加大支柱密度以保证支柱钻底量达到一定要求。,二、综采工作面的支护参数 1、与支护强度有关的只有初撑力。因支架密度一定，支护系统刚度也不能调整。 2、软底时，应选择底座大的液压支架，保证支架的钻底量不超过一定值。 3、提高支护强度，就只能提高支架的初撑力。 4、液压支架的额定初撑力与额定工作阻力的比值比单体支柱的大。,第三节 支护参数与顶板状态参数的关系 （1）顶板状态参数（顶底板移近量、端面冒高、及顶板台阶下沉量、面内网兜高度等）均与支护强度有关。 （2）支护强度越大，顶板状态参数越小。反之支护强度越小，顶板状态参数越大。 （3）控制顶板处于良好状态，就要把支护强度提高到一定水平。 （4）顶板状态参数不理想，就应调整某一个或几个支护参数。生产实践中主要是提高支架或支柱的初撑力。,第五章 支护质量与顶板动态监测,1、概 述 2、综采面支护质量与顶板动态监测 3、单体液压支柱工作面支护质量与顶板动态监测,第一节 概 述,1、管好顶板，最大限度地消除冒顶事故，保证正常生产，必须：合理顶板控制设计，并进行支护质量与顶板动态监测。 2、支护质量监测：支护参数是否符合合理顶板控制设计的要求。 3、顶板动态监测：保证顶板处于良好状态，保证采场正常而安全的生产。 4、科学管理顶板：“合理顶板控制设计”和“支护质量与顶板动态监测”。,第二节 综采工作面支护质量与顶板动态监测,一、监测支护质量的指标及指标值 支护参数：初撑力、工作阻力。 运行参数:支架与输送机夹角、支架横向歪斜角、端面距、支架顶梁俯仰角、相邻支架顶梁错距、支架间距。 1、支架初撑力：由于支架防漏及处于良好状态所需的初撑力须经调压实验或日常监测确定，但在开始时以控顶设计中确定的初撑力为该指标的指标值,日后加以修正。 2、支架工作阻力：监测支架立柱在移架前的压力值。工作阻力可用来判断支架失效。若工作阻力比初撑力低，说明失效。若失效率达20%以上，该套支架就不能保证工作面的安全了。,3、支架与工作面输送机的夹角：应是90度，允许偏差5度。 4、支架横向歪斜角：应垂直于顶底板，其横向歪斜不超过5。 5、支架端面距：不宜超过340 mm。 6、支架顶梁俯仰角：最大值不超过7 7、相邻支架顶梁错距：最大为顶梁侧护板高度的2/3。 8、支架间距：其偏差不超过 100 mm。,二、监测顶板动态的指标及指标值 顶板状态参数：顶底板移近量、端面冒高必要时还有顶板台阶下沉量。一般情况下，对综采工作面一般情况只监测端面顶板冒落高度。 与顶板控制有关的情况：顶板中断层、采空区悬顶及顶板来压。 综上所述，监测顶板动态参数的指标主要有以下两个： 1、端面冒高：以不超过300mm为指标值。 2、顶板断层：描述走向、落差、正逆，采煤区队再填绘在专门的采矿工程平面图上，看其是否平行工作面。,三、其他监测内容 除顶板动态参数外，其他参数如 监测时间、监测人员、工作面推进度等在需要是都可以进行监测。 四、监测的具体做法 监测的具体做法主要有:测线布置,数据量测与记录, 日常监报三个方面。,1、测线布置 1）自工作面上口往下第3（或4、或5）架开始，自上而下沿工作面每5（或7、或9）架设置一条观测线。 2）在上下平巷，自切眼开始每10m设置一个基点，按顺序编号，以便量测工作面推进距。 2、数据量测与记录 1）从上口（或下口）跟机依次在每监测线上的支架移架初撑后立即量测立柱的初撑压力、支架与输送机的夹角、支架横向歪斜角、端面距、支架顶梁俯仰角、顶梁错距及支架间距。量测该监测线控制范围内的端面冒高、断层要素。 2）再跟机依次在各监测线上的支架卸载移架前量测立柱的工作压力。 3）其他监测内容:时间、工作面推进距等。,数据记录用表151（P.79）,3、日常监报 为“一表两图”，即基础数据表、阻力曲线图、不安全因素平面图。,五、落实整改工作,为及时消除安全隐患，采取相应整改措施： （1）及时将监测数据送到地面。 （2）及时处理数据，打印“一表两图”，送到领导、调度和区队。 （3）领导与科室及时制定出整改措施。并通知调度和区队。 （4）区队将“一表两图”画在牌板上，连同整改措施，在班前会上向下井工人说明并布置任务。 （5）区队领导及工人到现场落实整改措施。 （6）调度监督整改落实动态。,第三节 单体液压支柱工作面支护质量与 顶板动态监测,一、监测支护质量的指标及指标值 1、支柱初撑力：控顶设计中确定的初撑力即为该指标的指标值。监测中若发现顶板状态参数过大，则应加大初撑力即在日常监测中加以修正。 2、支护系统刚度：重要指标，但很难确定。一般以初撑力大于50KN时，钻底量不超过100mm为指标值。 3、支柱刚度：指单体支柱活柱缩量的支柱工作阻力增量。可监测支柱本身质量、是否漏液、是否失效等。目前按正负作为有效与失效的判断依据。,4、支柱工作阻力：是反映采场支护强度的重要指标，又是计算支护系统刚度、支柱刚度的必须数据。必须量测但无指标值。只量测支柱末阻力，以末前排工作阻力代替。 注意： （1）监测指标与测量参数是不一样的。测量参数有：初撑力、工作阻力、采高、活柱高度、支柱钻底量等。 （2）监测两端四对八梁时，因支柱间的相互影响，应在一根顶梁下三根支柱全部支好后，测三根柱的初撑力，计算其平均值即可。,二、监测顶板动态的指标及指标值 包括顶板状态参数（顶底板移近量和端面冒高），顶板控制有关情况（断层、悬顶、来压等）。 1、顶底板移近量：控顶范围内每米采高的顶底板移近量不大于100mm。 2、端面冒高：冒高不超过200mm为指标值。 3、断层：描述走向、落差、正逆，采煤区队再填绘在专门的采矿工程平面图上，以判断是否平行工作面。 4、采空区悬顶：描述长度、范围等，以备必要时采取措施。,三、其他监测内容 监测时间、监测人员、工作面推进度等。 四、监测的具体做法,主要介绍日常监测 1、测线布置 1）自工作面上口往下5 m左右开始，自上而下沿工作面每10m左右设置一条观测线。 2）在上下平巷，自切眼开始每10m设置一个基点，按顺序编号，以便量测工作面推进距。,2、数据量测与记录 1）在各测线量测第一排和末前排支柱初撑力、工作阻力、采高及活柱高度。 若初撑力不够，须在测线上下5m范围内棵棵检测并补液整改，使其达到要求。 末前排还要对密集支柱进行初撑力检查。对测线上下新增的密集各抽查一棵，若不够，须棵棵检测并补液整改，使其达到要求。 2）钻底量，只对末前排在平时和来压期间各统计观测一次。底板变化时再次测量。 3）对两端四对八梁，只抽查一对前梁三棵柱的初撑力。 4）对特殊地点，初撑力棵棵监测。并记录该地点长度、支柱数量，初撑力不合格等情况，对断层产状要量测记录。,5）对端面冒高、台阶下沉等顶板状态参数进行观测和素描。对当班无法解决的问题