顶板基本知识培训课件

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1、伪顶:是紧贴煤层之上的,极易随煤炭的 采出而同时垮落的较薄岩层,厚度一般为0.3~ 0.5m,多由页岩、炭质页岩等组成。
2、直接顶:是直接位于伪顶或煤层(如无伪 顶)之上岩层,常随着回撤支架而垮落,厚度一 般在1~2m,多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落 的岩石组成。 3、基本顶:又叫老顶,是位于直接顶之上或 直接位于煤层之上(此时无直接顶和伪顶)的厚 而坚硬的岩层。常在采空区上方悬露一段时间, 直到达到相当面积之后才能垮落一次,通常由砂 岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组成。


锚索支护图示例
四、煤巷锚杆支护监测

顶板离层仪是一种检测顶板岩层移动的专用监测仪器。 它可以分别显示锚杆长度范围内和锚杆同范围外的顶板岩层
的离层情况。为煤矿工程技术人员和监测工作人员提供确定
锚杆的长度、抗拉强度,了解所使用锚杆的合理性、经济性 而需要的科学依据。从而有效的防止顶板坍落事故的发生, 确保煤矿安全生产。


2、事故易发生的区域、地点
采面初采初放、上下隅角、开切眼附近、老巷附 近、倾角大的地段、顶板岩层含水地段、地质构 造带等都可能导致大冒顶。

3、事故发生前的预兆:
(1)发出响声。岩层下沉断裂,煤层顶板压力急 剧加大。采空区内煤层顶板发生断裂的闷雷声。 (2)掉碴。 是发生冒顶的危险信号。



顶板事故类型主要有:人员被堵、被埋或伤亡;虽无 人员被堵、被埋或伤亡,但已经或可能影响通风系 统安全运行;造成设备损坏、生产中止。

1、可能发生的事故类型
(1)造成人员被堵、被埋或伤亡的:人员被 堵、被埋或伤亡的主要指顶板意外冒落的煤、矸 石堵住巷道断面或覆盖整个巷道时,造成人员被 堵、被埋或伤亡的现象。



伤情;

(2)抢救过程中,处理冒顶过程必须由外向里有逐 步进行,应密切注意顶板有无再次冒落的危险, 必要时可以向遇难人员处开掘专用小巷道; (3)冒顶致使独头巷道被堵时,不可慌乱,如果冒 顶面积较大时,应立即静坐休息注意节约矿灯, 食品和水,减少氧气消耗,保持足够的体力。有 压风管的应要打开压风阀门,保持良好的通风, 并敲打铁管,铁道等发出呼救信号,等待救援;


锚杆支护巷道施工简单,机械化程度高,可大 幅度降低巷道支护成本,提高掘进速度和生产效率。
(一)、锚杆支护作用机理

1、悬吊理论 机理:将巷道顶板较软弱岩
层悬吊在上部稳定岩层上,
以避免较软弱岩层的破坏、 失稳和塌落,锚杆所受的拉 力来自被悬吊的岩层重量。

缺点:没有考虑围岩的 自承能力,而且将被锚 固体与原岩体分开。


缺点:将锚杆作用与围岩的自
稳作用分开;随着围岩条件的 变化,在顶板较破碎、连续性 受到破坏时,组合梁也就不存 在了。

适用条件:层状地层;顶板在
相当距离内不存在稳定岩层,
悬吊作用处于次要地位。

3、组合拱(压缩拱)理论
机理:在破裂区中安装预应力锚 杆时,在杆体两端将形成圆锥形 分布的压应力,如果沿巷道周边 布置锚杆群,只要锚杆间距足够 小,各个锚杆形成的压应力圆锥 体将相互交错,就能在岩体中形 成一个均匀的压缩带,即承压拱, 这个承压拱可以承受其上部破碎 岩石施加的径向荷载。在承压拱 内的岩石径向及切向均受压,处 于三向应力状态,其围岩强度得 缺点:一般不能作为准确的定量设计。 到提高,支撑能力也相应加大。
适用条件:顶板无稳定岩层。


4、最大水平应力理论
机理:矿井岩层的水平应力通常大于铅直应力,水平应力具有明显的方向性,最大
水平应力一般为最小水平应力的1.5—2.5倍。 巷道顶、底板的稳定性主要受水平应力影响且具有三个特点: 1)与最大水平应力平行的巷道受水平应力影响最小,顶、底板稳定性较好; 2)与最大水平应力呈锐角相交的巷道,其顶、底板破坏偏向巷道的某一帮; 3)与最大水平应力垂直的巷道,其顶、底板稳定性最差;
护,可以充分利用围岩的自承能力,提高巷道围
岩的稳定性,将载荷体变为承载体。在相同生产
地质条件下,锚杆支护的巷道围岩变形量比棚式 支护减少一半以上。

从技术经济上对比,锚杆支护可以节约大量钢 材,减少材料运输工作量,减轻工人的劳动强度和 改善作业环境; 保持采煤工作面上下两顺槽和开切眼的畅通, 为回采工作面快速推进和高产高效低成本生产创造 有利条件;


锚网支护梯形巷道
锚网支护拱形巷道
3、锚网喷联合支护

喷射混凝土能有效的控制锚杆间的石块掉落,但其本身
是脆弱的,当岩石变形大时,容易开裂剥落。解决办法之一 就是喷射混凝土之前敷设金属网,喷后成钢筋混凝土层,提 高了混凝土的整体性,改善了喷层的抗拉性能,这就形成了 锚网喷联合支护,能有效的支护松散破碎的软弱岩层。金属
(2)锚固方式
(1)全长锚固:锚杆的锚固长度不小于钻孔长度的90%。 (2)端头锚固:锚杆的锚固长度不大于钻孔长度的1/3。 (3)加长锚固:介于端头锚固与全长锚固之间。
(3)三径匹配
钻孔直径比锚杆直径大6~10mm 钻孔直径比树脂药卷大6mm左右 一般钻孔直径28mm,锚杆直径18、20、22mm,树脂药卷直径 23mm。
(二)我矿锚杆分类:

用树脂为粘结剂,在固化剂和加速剂的作用下,将锚杆的头 部粘结在锚杆孔内。端头锚固型树脂锚杆是由树脂药包和杆
体组成(图5-7)。

(1)高强度螺纹钢锚杆(¢18-M20-1800mm等) (2)普通树脂锚杆(¢18-M20-1600mm等) (3)玻璃钢锚杆( ¢20-M22-2000mm)
网用钢筋直径一般为6~12㎜,钢筋间距一般为200~400㎜。
4、锚网带(梁)支护

锚网带(梁)支护由锚杆、钢带(钢筋托梁)及金属网 组成。钢带(钢筋托梁)是用扁钢或薄钢板(钢筋)制成, 为了便于锚杆安装,在钢带上预先钻好孔,钻孔形状为椭圆 形,钻孔直径应由相应锚杆直径确定。也可采用钢筋托梁代
顶板管理基本知识培训
生产技术部 2015年7月
主要内容:
一、顶板分类: 二、锚杆支护原理、分类: 三、巷道支护形式: 四、煤巷锚杆支护监测: 五、顶板事故现场处置方案:

一、顶板分类
根据顶板岩层相对煤层的位置和垮落性能, 强度等特征的不同,从上至下顶板划分为基本顶 (老顶)、直接顶、伪顶三个部分;
K2360
¢35×350
¢35×600
300±10
430±10
¢28±2
¢28±2
树脂锚固剂主要型号和特性
型号 CK K Z M CM 特性 超快 快速 中速 慢速 超慢 凝结时间/min 0.5~1 1.5~2 3~4 15~20 ≥120 固化时间/min ≤5 ≤7 ≤12 ≤40 ≥240

观测管理:《掘进质量验收标准》规定,每50m设一离 层监测仪。

顶板离层仪主要有孔内锚头、测量钢丝、孔内基点和顶
板表面内外测筒等四部分组成。
技术特性
离层监测仪
五、顶板事故现场处置方案

顶板事故是指在井下采掘和生产服务过程中,顶板 意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏、生产中止等 事故。


一、事故特征
三、巷道支护形式


1、锚喷支护
锚杆和喷射混凝土虽各自有优点,但也有不足之处。锚喷联 合支护,恰能使两者取长补短,互为补充,是一种性能更好 的支护形式。
锚喷支护图示例

2、锚网支护
锚网支护是将金属网用托板固定或绑扎在锚杆上所组成 的支护形式。金属网用来维护锚杆间的围岩,防止小块松散 岩石掉落,也可作为喷射混凝土的配筋。被拉紧的金属网还 能起到联系各锚杆组成支护整体的作用。 常见的金属网有金属菱形网、经纬网,一般采用直径 3~4㎜的铁丝编制而成,一般采用镀锌铁丝,由于金属网消 耗钢材较大,目前正在使用具有一定抗拉强度和延伸率的塑 料网代替。

三、注意事项;
1、井下作业人员必须按规定佩戴自救器并能正确 使用; 2、应急救援坚持“受困人员和应急救援人员的安 全优先、防止事故扩大优先、保护坏境优先”的 原则,最大限度减少人员伤亡和财产损失;
(2)虽无人员被堵、被埋或伤亡,但已经或 可能影响通风系统安全运行的:这种事故特征主 要
指采面及两巷顶板冒落的煤矸石堵住巷道或覆盖 整个巷道时或压埋住风机或风筒,造成通风不畅, 已经或可能影响整个通风系统安全运行的现象。
(3)造成设备损坏、生产中止的:在采面或 两巷的顶板意外冒落的煤、矸石压埋住采掘面的 设备,造成无法生产,甚至损坏生产设备。


(4)在处理过程中要注意尽量避免破坏冒落岩石的 堆积状态,防止加重受伤人员的伤害和冒顶的加 剧,使用工具时要严防工具对被埋人员的二次伤 害;
(5)在抢救中遇到大块矸石,不许用爆破法处理, 应尽量避开。如果威胁遇难人员,则可用千斤顶 等工具移动石块,救出遇难人员。


(6)对抢救出的人员要实行“先现场救护,后移送” 的原则,及时对外伤出血进行止血、骨折进行固 定,对停止呼吸的人员要及时进行人工呼吸等现 场救助工作;
2来自百度文库现场负责人清点人数,临时确定事故处理方案;



3、积极恢复冒顶区的正常通风,如一时不能恢复, 则必须利用压风管、水管或打钻向被埋或截堵人 员供给新鲜空气;下山掘进必须采取排水措施, 进行排水处理;
4、在安全的前提下及时支护冒顶区域附近巷道, 防止冒顶事故扩大; 5、当发生埋人,堵人事故时必须遵守以下规则: (1)视冒顶区四周顶板状况,在确保安全的前提下 立即将受难者救出,但不能用力硬拉,以免加重
玻璃钢锚杆
(三)锚固剂及锚固方式

(1)锚固剂:树脂药卷,一般采用凝结速度为超快与中速 的树脂药卷配合,使用药卷长度一般350、600mm
煤体 螺母
锚杆
中速树脂药卷
快速树脂药卷
树脂锚固剂规格
型号 CK3538 规格/mm ¢35×380 质量/g 700±10 适用钻孔/mm ¢42±2
K2335
替钢筋带。


5、锚索支护
锚索支护是根据矿山压力中煤层顶板是板块原理的假 说, 让锚索直接打在不冒落的老顶上,然后利用锚索30 t的预 应力提前把直接顶吊住, 来维护巷道,减少顶板下沉量和破坏 程度。 锚索是锚杆的发展和延伸,其材料一般采用既有一定刚 度又有一定柔性的钢铰线制作,长度可达10m甚至20m以上, 抗拔力可达几百kN,是地下大断面巷道、硐室,以及岩层有 软弱夹层时的有效支护手段。 预应力锚索一般由锚固段、自由段和张拉端三部分组成。 锚固段是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基;自由段式连 接锚固段与张拉端的锚体部分;张拉端是锚索位于孔口的外 露部分。

适用条件:锚杆可以锚 固到顶板坚硬稳定岩层。

2、组合梁理论
机理:将锚固范围内的岩层挤 紧,增加各岩层间的摩擦力, 防止岩石沿层面滑动,避免各 岩层出现离层现象,提高其自 撑能力;将巷道顶板锚固范围 内的几个薄岩层锁紧成一个较 厚的岩层(组合梁);在上覆 岩层载荷的作用下,这种组合 厚岩层内的最大弯曲应变和应 力都将大大减小,组合梁的挠 度亦减小。


顶以前,有时因为背顶不严和支架不牢出现漏顶 现象。漏顶如不及时处理,会使棚顶托空、支架 松动,煤层顶板岩石继续冒落,就会造成没有声 响的大冒顶。 (7)瓦斯增大。在含瓦斯的煤层中,瓦斯涌出量 突然增大。 (8)淋雨增加。煤层顶板的淋头水量有明显的增 加。



二、顶板事故现场应急处置
1、现场发生顶板事故后,现场人员必须立即向值 班室及调度台汇报,报告事故时必须说明事故的 地点、性质、严重程度、受威胁的人员数、可能 影响的范围是否扩大等;
(3)片帮。顶前煤壁所受压力增加,片帮煤增多, 煤质变软,这就说明有冒顶危险。 (4)裂缝。煤层顶板的裂缝,自然裂隙、采动裂 隙。“流水的裂缝有危险;缝里有煤泥、水锈的不 危险;茬口新的有危险”。


(5)脱层。煤层顶板快要冒落的时候,往往会出 现脱层的现象。用“问顶”的方法检查煤层顶板。 (6)漏顶。破碎的伪顶或直接顶,在大面积冒


为什么要对巷道进行支护?
煤(岩)层掘进后为防止巷道围岩变形,片 帮冒顶,断面缩小造成事故,影响通风、运输、 行人等需要对巷道进行支护。
目前我矿巷道支护方式主要有:锚杆支护、 锚网支护、锚梁支护、锚网梁支护、锚网喷支护、 锚索支护、工字钢棚支护、砌碹支护等。

二、锚杆支护的原理、分类

从支护机理上看,锚杆支护属于“主动”支
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