煤层顶底板
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第六节 煤层顶底板
一、煤层顶底板对生产的影响 1、影响工作面的连续推进
工作面遇断层时，坚硬的顶底板不利于挑顶挖底 的方式通过断层，工作面不得不重开切眼。 2、顶底板的破坏可能导致突水 华北地区下组煤的安全开采是一个重大课题。 3、影响支护 不同类型的顶板影响到支护的密度、支护形式。 底板松软将失去对顶板的支撑作用(支柱插入底板， 即插针）。 4、影响地表沉陷程度
第七节 地温
三、降温措施 ▪ 我国的矿山安全条例规定：井下工人作业地点的空气温度，
不得超过28℃，超过时应采取降温和其他保护措施。同 时煤矿安全规程规定：采掘工作面的空气温度不超过 26℃，机电硐室的空气温度不得超过30℃，空气温度超 过时，要采取降温措施。 ▪ 改善矿内气候条件的措施很多，归纳起来有两个方面： ▪ 一为非人工制冷措施，即矿井通风；一般来说，在地温 31℃以上、37℃以下时，可能产生热害，但这种热害一 般通风方法（即：非人工风流的措施）就可以解决。 ▪ 二为人工制冷来冷却风流的措施，也称为矿井空气调节； 在地温达到37℃以上的地区，一般来说，单靠加强通风 降低温度难以达到目的，应考板事故
➢ 回采工作面常见顶板事故是冒顶事故。 ➢ 采动对底板破坏作用 （1）应力状态的改变。当工作面从开切眼开始回采之后， 采面围岩应力将发生变化。随着工作面的推进，煤层底板前 方处于支承压力作用而压缩。工作面推过后，应力释放，底 板处于膨胀状态。随着顶板的冒落，采空区冒落矸石的压实， 工作面后方一定距离的底板以恢复到原岩应力状态。由于工 作面是在不断推进的过程中，所以，底板处于压缩——膨 胀——再压缩的状态。而在压缩与膨胀变形的过渡区，底板 最易发生破坏。 （2）结构面的再扩展。 （3）采动裂隙带的形成。
第七节 地应力
▪ 初次压力：当压力达到某一极值时，作用 于支架上的压力
▪ 周期性地压：周期性来压时作用于支架上 的压力称为周期性地压。
▪ 动压：在周期性来压和初次来压时都表现 为工作面顶板的激烈下沉，因而把初次地 压和周期性地压统称为动压
▪ 静压：平衡时的压力。
第七节 地应力
▪ 二、影响矿山压力的主要因素
▪ （1）煤、岩层的物理力学性质 ▪ 弹性模量大的岩体有利于矿山压力的积累 ▪ （2）地质构造 ▪ 断层、褶皱等构造盈利集中的地段，就是矿山压力显现的
地段。 ▪ （3）水文地质条件 ▪ 水的参与降低了岩石力学性质，降低研究强度，导致围岩
的变形和破坏。 ▪ （4）瓦斯 ▪ 瓦斯突出是冲击地压的一种表现形式。
▪ 3．大面积来压的表现特征：
▪ 大面积来压的过程是，顶板弯曲下沉，压迫煤柱或支架，产生炸帮和折裂现象，造成 脱岩、破裂，最后导致顶板的大面积冒落。
▪ 大面积的冒落的征兆是： ▪ （1）顶板急剧下沉； ▪ （2）顶板断裂； ▪ （3）底板隆起； ▪ （4）产生超前压力； ▪ （6）工作面的压力增大。
（略）参考书P205-206）
第六章 影响煤矿生产的主要地质因素
▪ 主要内容： ▪ 1、煤层厚度变化 ▪ 2、地质构造 ▪ 3、岩浆侵入煤层 ▪ 4、岩溶陷落柱 ▪ 5、矿井瓦斯 ▪ 6、煤层顶底板 ▪ 7、地温 ▪ 8、地应力
第七节 地温
一、引起煤矿地温异常的因素 1、大地构造位置：地壳稳定类型 2、岩石的导热性： 3、岩矿浆区岩基、底石起灰伏岩（导一热定性深强度，范传围热内快）—地温低异常。 4、基泥深底岩大隆、断起页裂区岩古、老煤岩导系热研性性差致，密传导热热慢率—高地，温热高流异在常隆。起区域汇集 形5、成煤地高系下通异盖水达常层活上。厚动地，幔地，表深水大补断给裂条是件深差部，炽这热样物地质区上地升温通较道高。。 6、局部热源影响 （7、1）人岩为浆因侵素入：体通余风热、：排水 （2）放射性元素的富集：
（3）硫化矿床的氧化热：近地表处的硫化矿床，氧化生热是个不 可忽视的局部热源。
第七节 地温
二、我国矿区的地热类型
1、基底抬高型：热流值高，地温偏高，出现热害。 2、基底沉陷型：热流值低，不会出现热害。 3、深大断裂型：热流值高，有热水涌出。 4、地下水活动强烈型：地温低，千米内不会出现热害。 5、深循环热水型：局部热异常，局部有热水涌出。 6、硫化物氧化型：局部热异常。
第七节 地应力
一、概念
▪ 地应力是指地壳岩体中，在未受人为扰动的天然状态下所 具有的内应力，亦称现代应力或原始地应力，岩石力学中 称原岩应力。按成因可划分为自重应力、构造应力和侧限 应力。
▪ 在矿体没有开采之前，岩体处于平衡状态。当矿体开采后， 形成了地下空间，破坏了岩体的原始应力，引起岩体应力 重新分布，并一直延续到岩体内形成新的平衡为止。在应 力重新分布过程中，使围岩产生变形、移动、破坏，从而 对工作面、巷道及围岩产生压力。通常把由开采过程而引 起的岩石移运动对支架围岩所产生的作用力，称为矿山压 力。
地压表现特征
（一）顶压 1．煤层顶板的岩石
▪ 2．不同岩性顶压的表现特征：煤层顶板为易冒落的松软岩时，一般不会发生 大面积来压和切顶事故。
▪ 中等冒落性顶板：随着悬露面积增大，老顶压力增大，到一定限度后老顶冒落。 ▪ 难冒落和极难冒落的坚硬顶板：随着开采面积的增大，顶压不断增加，增大到一定
程度可形成大面积来压。
第六节 煤层顶底板
四、煤层顶底板条件分类
1997年2月1日实施的“缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类”方案。 1、直接顶分类
依据直接顶初次垮落平均距、参考顶板岩性和节理发育情况、分层厚度及 岩石单向抗压强度等，将直接顶划分为四类。
第六节 煤层顶底板
2、基本顶（老顶）分类 3、伪顶分类 4、煤层底板分类
第六节 煤层顶底板
二、煤层顶底板条件的研究方法
1、收集有关资料 2、研究井田地质构造展布规律对顶板条件的影响 3、进行采样测试物理力学性质，了解岩石坚固性、可 塑性、吸水率。 4、观测顶底板矿压数据。 5、编制顶底板条件类型图和顶底板地质险情分析图
底板主要研究采动破坏深度、机理、规律等研究。经 常采用的方法：注水法、超声波、地质雷达、应力应变 观测法。国内在底板破坏研究方面占有领先水平。
一、煤层顶底板对生产的影响 1、影响工作面的连续推进
工作面遇断层时，坚硬的顶底板不利于挑顶挖底 的方式通过断层，工作面不得不重开切眼。 2、顶底板的破坏可能导致突水 华北地区下组煤的安全开采是一个重大课题。 3、影响支护 不同类型的顶板影响到支护的密度、支护形式。 底板松软将失去对顶板的支撑作用(支柱插入底板， 即插针）。 4、影响地表沉陷程度
第七节 地温
三、降温措施 ▪ 我国的矿山安全条例规定：井下工人作业地点的空气温度，
不得超过28℃，超过时应采取降温和其他保护措施。同 时煤矿安全规程规定：采掘工作面的空气温度不超过 26℃，机电硐室的空气温度不得超过30℃，空气温度超 过时，要采取降温措施。 ▪ 改善矿内气候条件的措施很多，归纳起来有两个方面： ▪ 一为非人工制冷措施，即矿井通风；一般来说，在地温 31℃以上、37℃以下时，可能产生热害，但这种热害一 般通风方法（即：非人工风流的措施）就可以解决。 ▪ 二为人工制冷来冷却风流的措施，也称为矿井空气调节； 在地温达到37℃以上的地区，一般来说，单靠加强通风 降低温度难以达到目的，应考板事故
➢ 回采工作面常见顶板事故是冒顶事故。 ➢ 采动对底板破坏作用 （1）应力状态的改变。当工作面从开切眼开始回采之后， 采面围岩应力将发生变化。随着工作面的推进，煤层底板前 方处于支承压力作用而压缩。工作面推过后，应力释放，底 板处于膨胀状态。随着顶板的冒落，采空区冒落矸石的压实， 工作面后方一定距离的底板以恢复到原岩应力状态。由于工 作面是在不断推进的过程中，所以，底板处于压缩——膨 胀——再压缩的状态。而在压缩与膨胀变形的过渡区，底板 最易发生破坏。 （2）结构面的再扩展。 （3）采动裂隙带的形成。
第七节 地应力
▪ 初次压力：当压力达到某一极值时，作用 于支架上的压力
▪ 周期性地压：周期性来压时作用于支架上 的压力称为周期性地压。
▪ 动压：在周期性来压和初次来压时都表现 为工作面顶板的激烈下沉，因而把初次地 压和周期性地压统称为动压
▪ 静压：平衡时的压力。
第七节 地应力
▪ 二、影响矿山压力的主要因素
▪ （1）煤、岩层的物理力学性质 ▪ 弹性模量大的岩体有利于矿山压力的积累 ▪ （2）地质构造 ▪ 断层、褶皱等构造盈利集中的地段，就是矿山压力显现的
地段。 ▪ （3）水文地质条件 ▪ 水的参与降低了岩石力学性质，降低研究强度，导致围岩
的变形和破坏。 ▪ （4）瓦斯 ▪ 瓦斯突出是冲击地压的一种表现形式。
▪ 3．大面积来压的表现特征：
▪ 大面积来压的过程是，顶板弯曲下沉，压迫煤柱或支架，产生炸帮和折裂现象，造成 脱岩、破裂，最后导致顶板的大面积冒落。
▪ 大面积的冒落的征兆是： ▪ （1）顶板急剧下沉； ▪ （2）顶板断裂； ▪ （3）底板隆起； ▪ （4）产生超前压力； ▪ （6）工作面的压力增大。
（略）参考书P205-206）
第六章 影响煤矿生产的主要地质因素
▪ 主要内容： ▪ 1、煤层厚度变化 ▪ 2、地质构造 ▪ 3、岩浆侵入煤层 ▪ 4、岩溶陷落柱 ▪ 5、矿井瓦斯 ▪ 6、煤层顶底板 ▪ 7、地温 ▪ 8、地应力
第七节 地温
一、引起煤矿地温异常的因素 1、大地构造位置：地壳稳定类型 2、岩石的导热性： 3、岩矿浆区岩基、底石起灰伏岩（导一热定性深强度，范传围热内快）—地温低异常。 4、基泥深底岩大隆、断起页裂区岩古、老煤岩导系热研性性差致，密传导热热慢率—高地，温热高流异在常隆。起区域汇集 形5、成煤地高系下通异盖水达常层活上。厚动地，幔地，表深水大补断给裂条是件深差部，炽这热样物地质区上地升温通较道高。。 6、局部热源影响 （7、1）人岩为浆因侵素入：体通余风热、：排水 （2）放射性元素的富集：
（3）硫化矿床的氧化热：近地表处的硫化矿床，氧化生热是个不 可忽视的局部热源。
第七节 地温
二、我国矿区的地热类型
1、基底抬高型：热流值高，地温偏高，出现热害。 2、基底沉陷型：热流值低，不会出现热害。 3、深大断裂型：热流值高，有热水涌出。 4、地下水活动强烈型：地温低，千米内不会出现热害。 5、深循环热水型：局部热异常，局部有热水涌出。 6、硫化物氧化型：局部热异常。
第七节 地应力
一、概念
▪ 地应力是指地壳岩体中，在未受人为扰动的天然状态下所 具有的内应力，亦称现代应力或原始地应力，岩石力学中 称原岩应力。按成因可划分为自重应力、构造应力和侧限 应力。
▪ 在矿体没有开采之前，岩体处于平衡状态。当矿体开采后， 形成了地下空间，破坏了岩体的原始应力，引起岩体应力 重新分布，并一直延续到岩体内形成新的平衡为止。在应 力重新分布过程中，使围岩产生变形、移动、破坏，从而 对工作面、巷道及围岩产生压力。通常把由开采过程而引 起的岩石移运动对支架围岩所产生的作用力，称为矿山压 力。
地压表现特征
（一）顶压 1．煤层顶板的岩石
▪ 2．不同岩性顶压的表现特征：煤层顶板为易冒落的松软岩时，一般不会发生 大面积来压和切顶事故。
▪ 中等冒落性顶板：随着悬露面积增大，老顶压力增大，到一定限度后老顶冒落。 ▪ 难冒落和极难冒落的坚硬顶板：随着开采面积的增大，顶压不断增加，增大到一定
程度可形成大面积来压。
第六节 煤层顶底板
四、煤层顶底板条件分类
1997年2月1日实施的“缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类”方案。 1、直接顶分类
依据直接顶初次垮落平均距、参考顶板岩性和节理发育情况、分层厚度及 岩石单向抗压强度等，将直接顶划分为四类。
第六节 煤层顶底板
2、基本顶（老顶）分类 3、伪顶分类 4、煤层底板分类
第六节 煤层顶底板
二、煤层顶底板条件的研究方法
1、收集有关资料 2、研究井田地质构造展布规律对顶板条件的影响 3、进行采样测试物理力学性质，了解岩石坚固性、可 塑性、吸水率。 4、观测顶底板矿压数据。 5、编制顶底板条件类型图和顶底板地质险情分析图
底板主要研究采动破坏深度、机理、规律等研究。经 常采用的方法：注水法、超声波、地质雷达、应力应变 观测法。国内在底板破坏研究方面占有领先水平。