欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:1450794
大小:882.50 KB
页数:43页
时间:2017-11-11
《3 采场顶板活动规律》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第三章采场顶板活动规律第一节概述几个基本概念在煤层或矿床的开采过程中,一般把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间称为回采工作面或简称为采场。一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。伪顶、老顶根据采宰区的处理方法,目前主要有如图所示的几种工作空间形式。围岩压力或顶板压力的概念矿山压力假说是采矿科学发展的重要形式,是弄清矿山压力及其显现规律的有效途径。假说建立的步骤:①观察和收集实际资料②分析整理所积累的资料,提出假设的基本观点;③建立分析模型,进行数学力学分析推演,一方面为确定假说中各个基本参数间的关系;另一方面为矿山生产提供指导;④通过一定
2、方式检验。矿山压力理论矿山压力假说是采矿科学发展的重要形式,是弄清矿山压力及其显现规律的有效途径。假说建立的步骤:①观察和收集实际资料②分析整理所积累的资料,提出假设的基本观点;③建立分析模型,进行数学力学分析推演,一方面为确定假说中各个基本参数间的关系;另一方面为矿山生产提供指导;④通过一定方式检验。第二节矿山压力理论矿山压力假说中基本观点首先是对研究对象基本属性的认识。其次是对研究对象及状态的认识,或把现象稳定在某一阶段,从瞬间平衡状态来认识矿压现象。如:压力拱假说;或考虑到现象发生的时间过程,从发展变化状态来考察矿压现象,如传递岩梁假说。最后就是对现象
3、发生发展规律的认识。有的假说只推测性地描述现象发生发展的基本过程;有的则直接说明现象发生发展的因果关系。第一、二方面的内容是假说的基本前提,多由现场中观测的实际资料和已知的科学原理提供;第三方面的内容则是假说的核心部分,是在第一、二方面的基础上,用已有科学原理,按逻辑思维方法推得。二、几种主要矿压假说由于开采方法的局限性,采场矿压基本建立在巷道矿(地)压理论基础上,两者无本质区别。矿压理论的建立,起初是以经验为基础,较多地偏重于矿山压力显现方面的描述,由于测试手段不完善,所以假说具有片面性和局限性。缓倾斜煤层工作面矿压理论假说(1)压力拱假说(2)双支梁假说
4、(3)悬臂梁(悬板)假说(4)预成(生)裂隙假说(5)铰接岩块假说(6)台阶下沉假说(7)松散介质假说(8)楔形假说(9)砌体梁假说(10)传递岩梁假说(11)弹性基础梁假说(12)板结构假说压力拱假说压力拱(也称自然平衡拱)假说,是最早的矿压假说。在欧洲国家现在仍有不少拥护者。1885年法国学者依奥尔(Fayol)根据观测和实验提出岩层移动拱形说。压力拱假说认为:开掘在任何岩层中的巷道,由于重力作用,顶板岩层发生破坏变形,形成一稳定的卸载拱。拱承受拱面以上全部岩石的重量,并将全部载荷经压力拱的拱脚传递到巷道两帮岩石而引起巷道两帮鼓出以及底板隆起等围岩变形,
5、巷道支架所承受的载荷是拱面以下已经破碎的有限断面内的岩石总重量。工作面压力拱见图。压力拱假说的评价1)压力拱假说比较简明地阐述了采场围岩卸载的原因,探讨了围岩平衡状态及其范围,对回采工作面前后支承压力的形成及回采工作空间处于卸压区做出了一些解释。2)压力拱在巷道中并不是唯一的表现形式,支架压力取决于一系列的矿山地质条件及技术条件,其中起主要作用的是巷道围岩性质,支架特性及结构形式。在回采工作面,由于煤层顶底板岩性不同,顶板管理方法,支架形式及特性以及回采工艺的差异,可能形成不同的复杂的力学结构。这远非压力拱理论所能概括与阐明的。3)压力拱假说认为:支架压力源
6、于拱内岩石的重量,与支架特性及采深无关,这显然与实际情况不符。4)对坚硬的层状岩石,无论在巷道还是在采场,都不可能形成拱,这对压力拱假说是不适合的。悬臂梁假说悬臂梁假说是由德国学者施托克提出的,它的主要代表有苏联斯列萨廖夫·格尔曼,欧洲的弗兰德,克格尔.菲力普斯等人。悬臂梁假说认为:地下岩体是一种层状的连续弹性介质,未采动的岩体所受的力主要是垂直应力.在煤层开采后,采空区上方悬露的顶板在初次垮落后,可以看成是一端悬伸而另一端固定在工作面前方煤体上面的悬臂梁,如图所示。如果顶板为很多岩层组成,则形成彼此相互作用的组合悬臂梁,这种岩梁在采场上下两端的煤柱处也被固
7、定着,因而形成了三面被固定的悬板,即所谓的悬板假说。由于采场上下两端的镶嵌作用在工作面较长时,对顶板活动所起的作用是很小的,因此,多视顶板为梁。岩梁在自重和上覆岩层的作用下,逐渐弯曲。下沉以至于断与垮落,当顶板岩层坚硬时,悬伸在采空区上方的岩梁可能很长,这时就必须采取人为的措施加以控制,以防止岩梁可能沿煤臂切断造成推掌子事故。若梁由于弯曲下沉时被冒落的矸石或充填体支撑时,也可能仅产生弯曲下沉而不产生折断。当岩梁的悬伸长度达到极限值时,将发生有规律的周期性折断,此时将出现明显的周期性来压。用悬臂梁理论可以解释,在靠近工作面煤壁的地方,顶板下沉量最小,因而压力最
8、小,由工作面煤壁向采空区,顶板下沉量和压力则逐渐增加
此文档下载收益归作者所有