采煤工作面顶板控制与管理

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时间:2018-01-02

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1、授课计划授课日期:授课地点:授课人:课程:采煤工作面顶板管理教学目的与要求:掌握有关工作面顶板的基本概念,进一步增强人员顶板支护和管理水平,加强安全生产作业。重点难点:1、初次来压和周期来压;2、采煤工作面顶板事故类型、易发生的地点及措施;课内外作业:1、初次来压的定义和特点。2、什么是周期来压?3、采煤工作面矿山压力的基本特征。4、冒顶预兆有哪些?授课内容:一、顶班的基本概念1、顶板及划分顶板:位于煤层上面的岩层,称为顶板。煤层按自然层位分为:(1)伪顶:直接位于煤层之上,一般为薄层炭质页岩等软弱层组成,厚度在0.3~0.5m以下,极易冒落。(2)直接顶:直接位于煤层或伪顶之上的一层或数层岩

2、层,常有泥质页岩、页岩、砂质泥岩组成,厚度不等,并随回柱垮落。(3)老顶:通常位于直接顶之上的厚而坚硬的岩层,常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等组成,回柱后可悬露大面积而不冒落。按直接顶岩层的稳定性及老顶来压强度的顶板分类:(1)不稳定顶板(又称破碎顶板):指直接顶是松软易垮落的漏顶的岩层。用数字序号ⅰ表示。(2)中等稳定顶板:直接顶中有裂隙但比较完整,工作面推进一定距离后,悬露顶板板才会冒落。用数字序号ⅱ表示。(3)稳定顶板:直接顶为强度较大的岩层,分层厚,无明显节理裂隙,工作面向前推进后顶板并不冒落,回柱放顶时,需要做人工强制放顶。用数字序号ⅲ表示。(4)坚硬顶板:顶板完整,很少有裂隙,回柱放顶后

3、,顶板能大面积悬露不垮落。这种工作面的顶板必须采取深孔爆破,高压注水等特殊的放顶方法。用数字序号ⅳ表示。按老顶来压强度的强弱可将顶板分为四级:(1)不明显,用数字序号ⅰ表示;(2)明显,用数字序号ⅱ表示;(3)强烈,用数字序号ⅲ表示;(4)极强烈,用数字序号ⅳ表示。二、、矿山压力与显现矿山压力:在未采动的岩体内,岩石处于原始应力状态,当在岩体内进行采掘工程后,必然会引起围岩中应力的重新分布,达到新的平衡,这种压力重新分布及其对围岩的作用过程称作矿山压力。矿山压力显现:在矿山压力作用下造成的围岩变形破坏,煤壁片帮、支架受载变形、煤的压出、冲击地压、以及煤与沼气突出等现象,称为矿山压力显现。矿山压

4、力的衡量指标:(1)顶板下沉量:一般是指煤壁处裸露的顶板到采空区边缘的顶板移近量,以mm计,在缓倾斜工作面由于顶板下沉量一般情况下远比底膨量大,因而称做顶板下沉量。(2)顶板下沉速度:是指单位时间内的顶底板移近量,一般以mm/h计,它表示顶板活动的剧烈程度。(3)支柱载荷:随着顶板下沉,采煤工作面支柱受载也逐渐增加,一般可以用肉眼观察到柱帽的变形和破坏,剧烈时可以观察到支柱的变形和折损。具体数值可用测力计或压力表测得,支柱所受载荷用kn/m表示。影响回采工作面矿山压力的主要因素(1)采高与控顶距:它的变化直接影响着顶板压力及顶板下沉量,采高、控顶距越小,顶板下沉量越小,顶板也就比较稳定。(2)

5、工作面推进度:加快工作面推进度,在一定情况下,能减少顶板下沉量,但推进速度增长到一定后,顶板下沉量将不会有显著改变。(3)开采深度:开采深度在600m至800m时,深度对矿山压力没有明显影响,但随着开采学度的增加,煤壁内的支撑压力将加大,可能迫使支架的工作载荷增加。采煤工作面矿山压力的基本特征采煤工作面初次来压后,随着工作面的向前推进,顶底板岩层受到破坏,一般顶板岩层受到破坏严重,根据岩层破坏特征可以将岩层分为三部分:冒落带:岩块成不规则垮落,岩体破碎系数为1.3~1.5左右。裂隙带:在冒落带之上,此处岩层虽已断裂,但仍能整齐排列。弯曲下沉带:裂隙带之上直到地表的岩层,这部分岩层裂隙更少。冒落

6、带矸石对裂隙带岩层起支撑作用,从而可减缓裂隙带岩层的挠曲程度。3、初次来压、周期来压初次来压与初次来压步距:采煤工作面从切眼开始推进,一般情况下,伪顶随采随放顶随冒落,直接顶也会随回采放顶回柱而垮落,而老顶只是在悬露面积大时,才发生剧烈下沉和垮落。称作初次来压步距。初次来压的特点:由于老顶的剧烈活动,迫使工作面顶板下沉量和下沉速度急剧增加。(2)老顶的活动和顶板下沉的急剧增加,使支架受力猛增,顶板破碎并出现平行煤壁裂缝,甚至出现工作面顶板台阶下沉。(3)因老顶悬露垮度增大,煤壁内的压力过于集中,会使煤壁片帮破坏范围扩大,加上老顶断裂时顶板急剧下沉,会进一步将煤壁压碎,而大面积片帮,严重时片帮深

7、度可达0.6m至0.8m。采煤工作面周期来压与周期来压步距周期来压:老顶初次来压以后,顶板压力减少,但随着采煤工作面的推进,悬顶面积逐渐增大,到一定跨度时,又发生弯曲下沉、折断和垮落,顶板压力也显著增加,这种垮落是有规律和周期性发生,故而叫周期来压。两次来压的距离叫周期来压步距。周期来压步距一般为初次来压步距的1/4至1/2。三、采煤工艺方面的基本概念1、初撑力:支柱或支架在泵站额定压力作用下,对

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