煤矿掘进顶板管理(课堂PPT)

.
6
3. 岩石的破坏类型
研究表明：不论加载方式如何，岩石总是被拉坏或剪坏。
拉坏（岩石断裂面明显离开，断裂面间没有错动） 剪坏（岩石断裂不离开，断裂面一定发生错动）
岩石被压坏的原因是因为与压应力不垂直的平面上出 现剪应力，当剪应力达到极限时被剪切破坏。
.
7
4.岩石的硬度（坚固性）
岩石的硬度、一般理解为岩石抵抗其他 较硬物体侵入的能力。硬度与抗压强度有联 系又有区别。对于凿岩、岩石的硬度比单向 抗压强度更具有实际意义、因为钻具对孔底 岩石的破碎方式多数情况下是局部压碎。所 以，硬度指标更接近反映钻凿岩石的实质和
难易程度。
.
8
坚固性系数的基本概念
• 岩石的坚固性是指岩石的爆破和凿岩的难易程度。分 级指标f 称普氏岩石坚固性系数。
• 这个分法将岩石按坚固性分为10级15种，在现场使用 不方便。为了简化，我国煤炭系统按坚固性将煤、岩 分类为：
•
软煤
f=1-1.5
•
硬煤
f=2-3
•
软岩
f=2-3
•
中硬岩
f=4-6
.
14
2. 底板
（1）直接底——位于煤层之下、厚度较小（约0.2m～ 0.4m），常由泥岩、页岩、粘土岩组成。 （2）老底——位于直接底或煤层（无直接底时）之下， 一般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层组成。
.
15
三、巷道支护技术
支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制 围岩运动的发展速度、以维护安全的工作空间。 围岩是承受地压的主要结构、设置人工支护只 是为了改善和提高围岩自身支持能力。围岩不 仅是施载物体、又是承载结构体、围岩承载圈 和支护体是组构巷道的统一体、是一个力学体 系、是同时承受铅垂与水平作用力的厚壁圆筒、 巷道的开掘与支护都要为保持与改善围岩的自 持能力服务。
•
硬岩
f=8-10
•
坚硬岩石 f=12-14
•
最坚硬岩石 f=15-20
.
9
5.围岩的分类
• 根据成因的不同、岩石分为岩浆岩、沉积岩、 变质岩。对于采掘工程来说、还要对岩石进行定量 的区分、以便能正确地进行工程设计、合理地选用 施工方法、施工设备、机具与器材。
• 工程实践与理论研究得出、围岩的稳定性主要 取决于岩体的结构和岩体强度、煤矿部门根据锚喷 支护与施工的需要、根据煤矿岩层的特点、制定了 围岩分类表。
南屯煤矿掘进班组长强化培训
掘进顶板管理
授课人：高 雷 南屯煤矿生产技术科
.
1
目录
• 一、矿山岩石基本性质 • 二、顶、底板有关概念 • 三、巷道支护技术 • 四、巷道顶板事故及防治技术 • 五、煤矿顶板事故案例分析
.
2
一、 矿山岩石基本性质
1. 岩石——是矿物的凝聚体（由各种造岩矿物或岩屑在地 质作用下按一定规律组合而成）
小于10m2的炮采工作面两巷及综
采工作面的回风平巷
2 梯形可缩性支 垂直可缩承载 围岩较稳定、顶压较大、侧压较
架
能力小
小、多用于巷道净端面小于10m2
的炮采工作面回风平巷。其顶底
板相对移近率在10%～35%之间
.
19
2. 拱形金属支架
主要有半圆拱可缩性支架、三心拱直 腿可缩性支架、三心拱曲腿可缩性支架 三种、其力学特性和适用条件见下表。
按成因：岩浆岩、沉积岩、变质岩 按固体矿物颗粒间的结合特征：
固结性、粘结性、散粒状
按力学强度和坚实性：坚硬岩石、松软岩石
煤矿中常见：砂岩、石灰岩、砂质页岩、泥质页岩、粉砂 岩等
.
3
.
4
2. 岩石的强度：
在载荷作用下岩石变形，达到一定程度就会破坏。 （1） 抗压强度——岩石试件在压缩时所能承受的最大压 应力值。分单向、双向、三向抗压强度。 （2） 抗拉强度——岩石试件在拉伸时所能承受的最大拉 应力值。 （3） 抗剪强度——岩石抵抗剪切的极限强度。
1.较软的完整岩层 2.中硬的层状岩层 3.中硬的块状岩层
Βιβλιοθήκη Baidu围岩长期不支护无碎块掉落现象
围岩较长时间不支护会出现小 块掉落现象
能维持一个月以上的稳定、会产 生局部岩块掉落
围岩的稳定时间仅有几天
岩种举例 完整的玄
武岩
胶结好的砂 岩、砾岩
砂岩、砂质 页岩
页岩、泥岩
Ⅴ
不稳定 岩层
1.易风化潮解剥落的松软岩 层
.
17
（二） 金属支架
金属支架主要有梯形、拱形、封闭曲线 形支架。
1. 金属梯形支架 主要有梯形刚性和梯形可缩性支架两种、 其力学特征和适用条件见下表。
.
18
梯形支架的力学特征及适用条件
序号
支架架型 主要力学特征
使用条件
1 梯形刚性支架 不可缩承载能 围岩较稳定、变形量较小、在
力较小
200mm左右、多用于巷道净端面
.
16
（一） 支架的形式
巷道支护的支架形式有：木支架、金属支架、锚杆 支护、锚喷支护和料石混凝土砌碹等。
支架、砌碹等支护方式是着重改善围岩运动状况； 锚杆支护侧重于提高围岩本身强度；锚杆喷浆等支 护方法是将提高围岩本身强度和改善围岩运动状况 这二者结合起来。
支护方式的选择、决定于围岩稳定状况。对受工作 面采动影响小的巷道、可采用沉缩量小的刚性支护。 对受工作面采动影响大的不稳定巷道、应选用可缩 性支护。
.
5
实验研究结论：
• 岩石在不同受力状态下的各种强度值、一般符合下 列由大到小的顺序： 三向等压抗压强度＞三向不等压抗压强度＞双向抗 压强度＞单向抗压强度＞抗剪强度＞抗拉强度
• 岩石的强度越高、其抵抗外力使其变形、破坏的能 力越强、则巷道越稳定。有的巷道可以利用围岩本身的 强度而不支护、就可以维持巷道的稳定。
.
10
围岩分类 类别 名称
Ⅰ
稳定 岩层
稳定性 Ⅱ 较好的
岩层
Ⅲ
中等稳 定岩层
稳定性 Ⅳ 较差的
岩层
围岩分类
岩层描述
巷道开掘后围岩的稳定状态
1.岩层完整坚硬、不易风化 2.层状岩层层间胶结好、无 软弱夹层
1.完整比较坚硬 2.层状岩层层间胶结好 3.坚硬块状岩层、裂隙面闭 合、无泥质充填物
1.岩层完整中硬 2.层状岩层以坚硬岩层为主 ，夹有少数的软岩层 3.比较坚硬的块状岩层
2.各类破碎岩层
围岩很容易产生冒顶片帮
炭质页岩、 煤
.
11
二、顶、底板有关概念
位于煤层上面的岩层叫顶板，位于煤层下面的岩石叫 底板。
.
12
.
13
1.顶板
（1）伪顶——紧贴煤层，随采随落，厚度一般0.3m～ 0.5m。 （2）直接顶——位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上，由 一层或几层岩层组成，一般能随回柱放顶及时垮落。 （3）基本顶——位于直接顶之上（有时直接位于煤层之 上）厚而坚硬的岩层。能维持很大的悬露面积而不随直接 顶垮落。