第一章矿井围岩控制与监测PPT课件

第一章采场的围岩 第一节顶板与底板第二节垮落带与裂隙带 1 顶板 底板 第一节顶板与底板 基本顶 老顶 直接顶煤层直接底 伪顶 位于煤层之上随采随冒落的极不稳定岩层 其厚度一般在0 5m以下 岩性多为炭质页岩 如泥岩等 直接顶 直接在煤层上面 厚度小于1 5 2 0m 较软弱 下面又无老顶的分层 位于煤层或伪顶之上有一定的稳定性 移架或回柱后能自行垮落的岩层 岩性多为砂页岩 页岩 基本顶 老顶 又称牢顶 厚度大于1 5 2 0m 较坚硬的岩层 基本顶 位于直接顶或煤层之上 通常厚度及岩石强度较大 难以垮落的岩层 如砂岩 石灰岩等 2 顶板包括 3 顶板运动方式 采煤后 顶板岩层按 分层 由下而上依次逐个下沉 断裂 冒落 分层 可能是 同一岩性的整体岩层 同一岩性中较厚岩层中的一部分岩层 由下硬上软不同岩性岩层组成的岩层 此时软岩层为硬岩层的附加岩层 4 分层的硬 强度大 与软 强度小 分层的硬与软 不仅与岩性和强度有关 而且与分层的厚度有关 分层厚度小的岩层 分层强度较小 分层厚度大的岩层 分层强度较大 5 几个小问题 底板 直接底 老底 伪顶对控顶设计的影响 分留在采空区和采出两种情况 顶板管理的对象 主要是管好直接顶和老顶 有时底板也会有影响 如较软弱时 第二节垮落带与裂隙带1 工作面和采空区 开切眼在开切眼附近正常回采时 工作空间包括 机道 人行道和材料道 2 采空区的处理方法 全部垮落法充填法煤柱支撑法 3 三带 的划分与涵义 垮落带 裂隙带和弯曲下沉带 垮落带岩层 直接顶和老顶 不支撑就会垮落的那部分岩层 裂隙带岩层 主要是老顶 在其断裂 旋转 下沉及触矸过程中 岩块间能够互相挤紧 从而形成能够承受载荷的平衡结构 并把自身及附加岩层的重量加到采空空间周围的煤体及冒矸之上 对支架的要求 支撑力可以支撑住垮落带 支架可缩量可以适应裂隙带岩层下沉 4 直接顶 老顶与 三带 的关系 直接顶的碎胀系数一般为1 33 1 5 当直接顶厚度大于或等于2 3倍采高时 垮落带岩层为2 3倍采高的直接顶 其上的直接顶为不垮落的直接顶 垮落带直接顶理论厚度h 充填满采空区所需直接顶厚度M 采高Kz 岩层的碎胀系数 实际垮落带直接顶厚度h 1 h h 直接顶厚度达到或刚超过h 时 直接顶厚度等于2 3倍采高时 2 h h 2 3倍采高上面的直接顶软弱破碎时 但厚度过大时 需用拱形理论 在以上条件下 采场支架支撑的是垮落带的重量 其上老顶进入裂隙带 3 h h 直接顶厚度小于2 3倍采高时 垮落后填不满采空空间 此时老顶出现以下三种情况 1 当老顶分层厚度大于5 6m时为厚层难冒顶板 需悬露几千 几万 甚至几十万平方米才垮落 2 当老顶分层厚度小于5 6m 在其断裂 旋转 下沉及触矸过程中 岩块间能够互相挤紧 从而形成能够承受载荷 并把自身及上位岩层的重量加到采空空间周围的煤体及垮落矸石之上的平衡结构者为裂隙带老顶 3 当老顶分层厚度小于5 6m 在其断裂 旋转 下沉及触矸过程中 断块间会失去水平力的联系 从而不能形成平衡结构者为垮落带老顶 一个典型问题 当直接顶厚度小于2 3倍采高 而上面老顶分层厚度又小于5 6m时 判断老顶属于裂隙带或垮落带 1 前苏联 铰接岩块假说 当老顶岩层厚度大于其下自由空间高度时 该老顶分层已进入裂隙带 2 钱鸣高院士 砌体梁理论 当老顶岩层厚度比其下自由空间高度大得多 且老顶断块长度与其岩层厚度的比值大于2时 该老顶分层已进入裂隙带 3 老顶分层厚度大于其下自由空间高度2m时 该老顶分层已进入裂隙带 并提出以下判断进入裂隙带老顶分层的公式 Hi 由下而上第i层老顶的厚度 右边包括附加岩层 左边不包括 M 煤层采高K1 老顶及附加岩层的碎胀系数 1 15 1 33h 直接顶厚度Kz 直接顶岩层的碎胀系数 1 33 1 5 以上结果主要适用于缓斜与中斜煤层 急倾斜煤层长壁走向长壁工作面 工作面上部垮落带厚度较大 工作面支护上下部一样 控顶设计以工作面上部为准 上部多0 5倍采高自由空间 煤厚按1 5M计算 但在进行控顶设计时应考虑的实际垮落带岩层厚度还应包括垮落后下滑的0 5M厚的岩层 当直接顶厚度大于3 5 5倍采高时 垮落带厚度 当直接顶厚度小于3 5 5倍采高时 老顶是否进入裂隙带的判断 1 当h 0 5M 2 当h