顶板离层特征及离层临界值研究应用

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1、Ⅳ类、Ⅴ类围岩顶板离层特征及离层临界值研究应用1、课题的提出随着采深的增加，巷道围岩的压力也随之增大，目前－850水平工作面埋深超过千米，巷道围岩逐渐呈现软岩特征，围岩变形大，给巷道支护带来了极大的难题，虽然煤巷锚杆支护具有许多优势，同时也存在一个突出的缺点：顶板的破坏失稳具有突发性，且冒落规模比较大，因而更具危害性。只有完善锚杆支护监测才能确保锚杆支护巷道的安全可靠性，目前锚杆支护监测内容很多，但监测顶板离层、变形破坏、预防顶板冒落是最重要的内容之一，为此我矿对Ⅳ类Ⅴ类围岩巷道安装顶板离层指示仪，然

2、后建立电子档案管理，通过电子档案资料分析其顶板运动规律，从而掌握巷道顶板锚固内锚固外的离层量，通过顶板离层锚固范围内、外的离层量计算出了各煤层顶板离层临界值，当巷道顶板离层接近临界值时，我们对巷道顶板采取针对性的支护措施，从而为矿井安全生产提供了有利的保障。2、研究的目的⑴分析影响顶板离层的因素。⑵直接顶的物理力学特征与离层的关系。⑶采矿活动对顶板离层的影响。⑷确定煤巷不同岩性顶板的离层界限值。⑸掌握离层特征，为支护设计，现场应用顶板提供科学依据。3、顶板离层监测手段根据我矿Ⅳ类Ⅴ类围岩巷道顶板结构特

3、点，顶板岩性、厚度、节理发育和胶结等地质条件，按照实际监测需要，确定整体上布置顶板离层指示仪进行巷道离层监测，特殊地段可以多安装顶板离层指示仪，从而更加准确的掌握顶板运动变化规律。3.1顶板离层指示仪型号、特点、用途⑴型号：采用LBY-3型顶板离层指示仪。⑵特点：该仪器的主要特点是，仪器可以测量锚杆支护巷道顶板两个范围内的离层值，即锚杆锚固范围内外的离层；离层显示窗贴有反光膜标尺，离层显示明显、直观。⑶顶板离层指示仪用途主要用于测量巷道6m11锚固范围内及锚固范围外的顶板离层量，适用于锚杆支护的巷道及

4、需测量顶板位移量的工作面。为煤矿工程技术人员和监测工作人员提供确定锚杆的支护技术，了解所使用锚杆的合理性、经济性而需要的科学依据。从而有效地防止顶板冒落事故的发生，确保煤矿安全生产。3.2顶板离层指示仪安装⑴仪器安装范围按照集团公司《锚杆支护技术管理规定》，我矿Ⅳ类Ⅴ类围岩煤巷半煤巷锚杆支护巷道均要安设顶板离层指示仪监测。⑵仪器安装距离根据集团公司有关规定，各煤层巷道每80米安装一台顶板离层指示仪。复合顶板应力集中区等特殊地段跟据现场条件缩小间距安设，安设初始位置距迎头不超过15米，杜绝漏安和超距离安

5、装。⑶仪器安装方法由区队负责在巷道顶板两钢带之间的中间位置打眼，钻孔Φ27mm、深6米，由防冲办专人安设，深基点安装在6米处，浅基点安装在锚固范围内端头位置，按正规操作安设好仪器。具体安装见顶板离层指示仪安装图图14、顶板离层分析4.1、影响顶板离层的因素分析⑴地质条件对顶板离层的影响对于层状岩层顶板结构，岩石硬度，分层厚度，胶结程度对顶板离层都会产生影响。⑵顶板岩层的物理力学性质对离层的影响11观测表明离层一般发生在每一分层之间的交界面上，因此，层状岩层弱面是顶板开始发生离层的位置，随着巷道掘出时间

6、的增长，顶板离层量有增大趋势，说明岩石强度的衰减对层状破碎顶板离层起到非常重要的作用。⑶采矿活动对顶板离层的影响采矿活动造成巷道应力增大，加巷道周边应力剧烈变化造成顶板离层增加迅速。⑷支护参数对顶板离层的影响支护参数不合理，不能有效控制围岩变形，也容易导致顶板离层。4.2顶板离层特性⑴复合顶板呈明显层状分布，且有弱面胶结比较差，破坏由下向上发展，开始形成离层。⑵扩容特性明显，节裂、裂隙、裂纹、张开、出现新裂纹导致岩体体积增大，扩容膨胀，发生离层。⑶巷道最大离层是位于巷道顶板的中部。5、巷道顶板离层界限

7、值研究确定5.1顶板离层概念顶板离层是指巷道服务期内顶板岩层中一点与其正上方一定深度岩层中某点的相对位移量，可称其为广义顶板离层。在实际应用中一般将广义的顶板离层划分为锚杆锚固范围内顶板离层和锚固范围外顶板离层，由此可以看出广义顶板离层与“顶板离层”字面含义是不同的。“顶板离层”字面理解为顶板岩层中各分层层面间的相对分离，可称其为狭义顶板离层。广义顶板离层有着更广阔的内含，它除包括狭义的“顶板离层”外，还包含顶板岩层弹塑变形、扩容变形、碎胀变形、折曲变形等。顶板离层界限是指锚杆支护巷道在正常使用的情况

8、下所允许的顶板离层的范围。超过这一范围意味着顶板将处于非稳定状态之中，应该更加密切注意顶板动态，及时采取相应的补强措施，否则顶板离层可能会进一步加剧，最终导致巷道的失稳破坏。须明确的是，顶板离层界限并非顶板失稳冒落时的离层极限值。离层极限值很难确定，因为顶板冒落发生在瞬间，受多种因素的影响，随机性很大，难以捕捉。另外巷道顶板失稳冒落是我们尽力避免发生的，顶板离层极限值在工程上也没有太大的实际意义。在这里我们只研究顶板离层界限值。5.2离层指标选取：顶板离