顶板控制及监测03(曹).ppt

1、采场顶板控制及监测技术(3),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,1）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。2）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是不一样的。3）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。网下开采时，有端面及工作面内网兜高度等。,1.顶底板移近量（仅对单体面）,1）按煤层采高及控顶距估算。依据上覆岩层移动规律,1）M为煤层采高，为最大控顶距，为下沉系数。2）=0.0250.05，是根据50个工作面的实测数据而得，主要是摩擦柱工作面。3）根据顶板下沉与支护阻

2、力的双曲线关系，初撑力越高，阻力越大，下沉越小。因此，液压柱面，应取小值（0.025)。,1.顶底板移近量（仅对单体面）,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，一般按实际或10m。H-裂隙带老顶断块触矸处的下沉量。生产证明，控顶范围内，顶底板移近量每米采高不超过100mm时，顶板状态时好的，也容易控制。,2.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。4）德国研究认为：大于300mm的端面冒高与支护强度有关，小

3、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。,3.顶板台阶下沉,1）台阶下沉与工作面支护强度等有关。2）实践证明，工作面内无台阶，则顶板管理是好的。3）出现台阶下沉，说明支护强度不够。,4.网兜高度1）网兜高度大是网下推垮的原因之一。2）试验表面，初撑力达70KN，循环内大大于150mm的网兜数量小于2个。3）上述即为网兜控制值。,第二节采场支护参数（支护强度）1单体支柱工作面的支护参数。（1）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）。（2）关系：初撑力越大，支柱密度越大，支护

4、系统刚度越大，采场支护强度就越大。（3）顶板压力的大小是通过支护强度的大小来表示的。因此支柱初撑力高，支护强度大，顶板压力也大。（4）顶板压力是变化的。,1单体支柱工作面的支护参数。（1）支柱初撑力初撑力与工作阻力有关。初撑力大，工作阻力也大。而工作阻力是由顶板下沉压出来的。初撑力越大，就越能够及时控制顶板，达到主动控顶的目的。要采用支柱初撑力来防漏、防推、防压。按经济观点，初撑力越接近额定值越好。,（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：基本柱密度、放顶线密集的线密度、考虑基本柱及放顶线的采场支柱密度。密度确定后，计算柱距。柱距应大于0.50.6

5、m，小于1m。在碎顶和网下，柱距不宜超过0.7m。,（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。支护系统的高度越大，阻力上升的越快，对顶板的控制越及时。支护系统的刚度取决于顶梁于背顶材料的刚度、支柱本身的刚度、底板岩层的刚度。背顶材料，可压缩50%，在阻力达到50KN时就以完成。因此初撑力不宜小于50KN。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。,2综采工作面的支护参数。（1）初撑力就是支护参数。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

6、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）支护参数越大，顶板状态参数越小。反之支护参数越小，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。,第五章支护质量与顶板动态监测,概述综采面面支护质量与顶板动态监测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,管好顶板、最大限度地消除末端事故，必

7、须：合理顶板控制设计；支护质量与顶板动态监测。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。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。所以。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。但需要转换成支架立柱及前梁千斤顶的初撑压力指标值。2）工作阻力：也是监测各支架立柱及前梁千斤顶在移架前的压力值。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

8、面运输机的夹角：应是90度，允许偏差5度。4）支架横向歪斜角：应垂直与顶底板，其横向歪斜不超过5度。5）支架独端面距：不宜超过340mm。6）支架俯仰角：最大值不超过7度。7）想临支架顶梁错距：最大为顶梁侧护板高度的2/3。8）支架间距：一般为1.5m，其偏差不超过100mm。,二、监测顶板动态的指标及指标值1）端面冒高：冒高不超过300mm为指标值。2）顶板断层：描述走向、落差、正逆、是否平行工作面，帮助控制顶板。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1）测线布置。2）数据量测。3）日常监报。,1。测线布置1）自工作面上口往下第三架开始，自上而下沿工作面每5（

9、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。测线布置1）移架后立即量测立柱、千斤顶的初撑压力、支架高度、支架与输送机的夹角、支架横向歪斜角、端面距、支架顶梁仰俯角、顶梁错距及支架间距。2）卸载前量测立柱、千斤顶的工作压力、以及支架高度。,测线布置,记录表,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。,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。二阻力曲线图,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。三不安全因数平面图,（五）落实整改工作,为

10、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。2）支护系统刚度：重要指标，但很难确定。一般在初撑力大于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

11、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。但指标值很难定。因初撑力变，工作阻力也变。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，故全部支好后，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），顶板控制情况（断层、悬顶、来压等）。1）顶底板移近量：每米采高的顶底板移近量不大于100mm。2）端面冒高：

12、冒高不超过200mm为指标值。3）断层：描述走向、落差、正逆、是否平行工作面，帮助控制顶板。4）采空区悬顶：描述长度、范围等，帮助控制顶板。,5）顶板来压：可用末前排支柱平均工作阻力的变化情况来预报老顶来压，其判断指标值为：,来压判断指标值。末前排支柱平均工作阻力。均方差。K方差系数。预报：若某测线，其前排末阻力超过了，就预报该测线处来压。,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1）保证安全生产，要求“全方位”、“全过程”的监测。2）全方位：面内、两端、特殊地点。3）全过程：装面、初放、日常、拆面监测。4）具体做法：测线布置、数据量测、日常监报。,（一）日常监测

13、,1。测线布置1）自工作面上口往下5m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，许须在测线上下5m范围内棵棵检测并补液整改，使其达到要求。对测线上下的密集各抽查一棵，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

14、等情况，对端测产状要量测记录。,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和隐患，要重点记录。6）日常监测数据记录见表所示。,3。日常监报为“一表两图”，即基础数据表、阻力与顶沉曲线图、不安全因素平面图。,3。日常监报为“一表两图”，即基础数据表、阻力与顶沉曲线图、不安全因素平面图。二阻力与顶沉曲线图,3。日常监报为“一表两图”，即基础数据表、阻力与顶沉曲线图、不安全因素平面图。,（二）装面阶段监测,对开切眼支柱初撑力棵棵监测。达不到要求，要分析原因（煤顶、超朝高、顶空不实、支柱无排气、底软无鞋等），并采取补液整改等措施。,对收作阶段的支柱工作阻力棵棵监测。达到初撑力的要求。达不到要求，要采取补液整改等措施。,（三）拆面阶段监测,（四）初放阶段监测,