第三章矿井围岩控制与监测

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1、第三章预防冒顶事故的采场控顶设计第一节　概述第二节　综采面的控顶设计第三节　单体工作面控顶距的确定第四节　单体支柱工作面控顶设计第五节　初放阶段的控顶设计第六节　用经验数据估算有关老顶参数第一节概述（1）安全：能最大限度地消除压、漏、推冒顶隐患，防止发生各种类型的冒顶事故；（2）经济：所需费用最少。（3）高效：采场控顶设计的目标：设计方法：（1）方法一：依据顶板岩层的运动规律。（2）方法二：依据统计数据。（3）方法三：依据采场顶板事故的机理及其预防措施。更具有针对性。控顶原则之一：预防压垮型冒顶（1）采场支架或支柱的工作阻力应能支撑住工作空间及采空区上方垮落带岩层的重量（支）。（

2、2）采场支架或支柱的初撑力应能保持直接顶与老顶或下位2~3m岩层与上位岩层之间不离层。（3）采场支架或支柱的可缩量应能适应裂隙带岩层的下沉（让）。（4）对厚层难冒顶板，应松动碎裂2~3倍采高顶板岩层，或在工作面前方有钻眼爆破，高压注水松动碎裂顶板，或在采空区挑顶（挑）。控顶原则之二：预防漏冒型冒顶（1）综采时，如果直接顶比较软弱，液压支架应在掩护式或支撑掩护式中选用，且端面距不宜超过340mm。及时支护，带护帮装置。（2）单体支柱工作面，如果直接顶比较软弱，支柱必须带顶梁，顶梁上还须背板，甚至背严。柱距小于0.7m，同时端面距小于200mm。（3）综采支架的初撑力应保证端面冒高不

3、超过300mm；单体支柱的初撑力应保证端面冒高不超过200mm。（4）工作面推进过程中，若遇较大断层带，应考虑采用固结法处理碎顶。控顶原则之三：预防推垮型冒顶（1）支架能够保证煤层上方2~3m岩层与上位岩层不离层，并能沿切顶线主动切断下位2~3m岩层。（2）单体支柱工作面，金属网下采煤时，初撑力应保证网兜高度不超过150mm。（3）复合顶板下，初撑力应能把下位软岩层顶紧到上位硬岩层，并使其间的摩擦力足以防推。（4）摩擦支柱面，采用“整体支架”防推。预防冒顶事故的控顶设计特点：（1）要求支架（支柱）有一定（较高）的初撑力来防压、防漏、防推。--工作阻力是压出来的，而初撑力是主动支撑

4、顶板的（2）均按最不利的条件，确定支护参数。--因为对于顶板事故是不允许有半点差错的。第二节综采工作面控顶设计控顶设计：确定支架架型、支架工作阻力、初撑力、支架的高度等。要求防漏、防压、防推。（1）支撑式支架—支撑性能好，但防护与稳定性差，不适应软弱顶板或倾角大的煤层。综采支架类型（2）掩护式支架—防护与稳定性性能很好，但支撑性能差，不适应垮落带中有老顶的条件。（3）支撑掩护式支架--支撑性、防护与稳定性性能都很好，但造价较高。1.综采漏冒型冒顶的控制措施当直接顶较软时，需要考虑防漏；应选用掩护式与支撑掩护式支架。当直接顶较软时,如果端面距过大,易引起端面冒顶。应选用端面距不超过

5、340mm，又能及时支护的架型（带护帮装置）。支架初撑力大，顶板下沉小，端面冒高小。掩护式与支撑掩护式有向煤壁的推力，初撑力大，推力大，有利于控制端面冒高。在断层破碎带，应采用固结法处理碎顶。2.综采压垮型冒顶的控制措施工作阻力应能支撑住工作空间及采空区上方垮落带岩层的重量。支架处于最不利的情况：支撑老顶断裂岩块全部重量+直接顶岩层重量（1）工作阻力的要求支架的工作阻力支撑垮落带岩重Lz’—直接顶岩梁的长度，L’z=Ld+Lh+LzxLd—端面距Lh—顶梁和前梁长度之和Lzx—支架后悬顶长度，页岩，1.0m，砂岩，2.0mLlki—垮落带老顶第i分层岩块的长度，hi=1.5m,L

6、lki=6m,hi=2m,Llki=10m,hi=2.5m,Llki=14m.（1）选支架时，P不应大于支架额定工作阻力的50%~65%。富裕系数为1.5~2.0。（2）初次来压步距大于周期来压2倍时，富裕系数应取大。（3）当顶板块度很大时，支架立柱需要大流量的安全阀。注意事项：初撑力应能保持直接顶与老顶或下位岩层与上位岩层不离层。为达此目的，初撑力应能把直接顶沿支架后端切断。（2）初撑力的要求支架的初撑力必须满足三个条件：①初撑力能平衡支架上方直接顶岩重；②支架后端初撑力能平衡采空区上方将要被切断的直接顶悬顶岩重；③初撑力产生的主动力矩能平衡工作空间上方及采空区上方直接顶岩重所

7、产生的力矩。①平衡直接顶岩梁的初撑力②平衡直接顶岩梁力矩的初撑力说明：（1）为切断直接顶,初撑力取上述三者的最大值。（2）直接顶很厚时，切断厚度小于2.5~3.0m。（3）无直接顶时，切断老顶厚度<2.0~2.5m。计算时，调整岩重；选取老顶悬顶距。1.5m厚老顶，悬3m；2.0m厚，悬5m；2.5m厚，悬7m。或实际数据。支架的可缩量应适应裂隙带老顶的下沉。最大控顶距时，顶梁末端顶板最大下沉量计算图。支架的最大与最小高度。（3）可缩量的要求对厚层难冒顶板，采用钻爆或注水法，松动