第五章 采场顶板支护方法PPT课件

矿山压力与岩层控制
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第一节 顶板分类与底板特征
1）岩层的力学性质：抗拉、抗压强度，弹模等 结合我国的实际情况，曾将直接顶按稳定性分为三种 状态： 破碎顶板，回采护顶不及时，很易造成局部冒顶，如 页岩、再生顶板及煤层顶板等。 中等稳定顶板，虽由于受到一系列裂隙所切割，但局 部尚较完整，如砂页岩或粉砂岩等。 完整顶板，这种顶板允许悬露面积大，稳定性好，不 易发生局部冒顶。如砂岩或坚硬的砂页岩等。
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第一节 顶板分类与底板特征
Ⅳ级 基本顶坚硬、无直接顶，极坚硬顶板，来压极强 烈,图(d)，采用爆破放落部分顶板、高压注水软化顶板。
Ⅴ级 能塑性弯曲的顶板。一般只可能在薄煤层或厚度 不大的中厚煤层的石灰岩顶板中才出现,图(e)
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破碎顶板
中等稳定顶板
完整顶板
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第一节 顶板分类与底板特征
直接顶端面破碎度
E FA 100% F
FA－端面破碎面积
F－支架梁端到煤壁面积
端面距为1m时的端面破碎度
称为顶板冒落灵敏度。
1类 E>30% 不稳定顶板
2类 11%<E<30% 中等稳
定顶板
端面距与顶板破碎度的关系
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第一节 顶板分类与底板特征
直接顶的分类（冒空使接顶恶化）
① 以直接顶初次垮落步距L0作为分类指标，分为4类：
1类
L0 ≤8m
不稳定顶板
2类
8m＜ L0 ≤18m 中等稳定顶板
3类
18m＜ L0 ≤28m 稳定顶板
4类
28m＜ L0 ≤50m 非常稳定顶板
② 以直接顶端面破碎度作为分类指标，分为3类：
采场顶板支护方法
《矿山压力与岩层控制》之 – 第五章
采场顶板支护方法
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整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
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第五章 采场顶板支护方法
本章内容提要
➢ 5.1 顶板分类与底板特征 ➢ 5.2 采场支架类型与支架力学特征 ➢ 5.3 采场支架与围岩相互作用原理 ➢ 5.4 采场支护设计 ➢ 5.5 采场来压预报与支护质量监测 ➢ 5.6 本章小结
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第一节 顶板分类与底板特征
二、直接顶的分类
直接顶是支架直接维护的对象，支架通过直接顶控制 老顶。直接顶的完整程度直接影响工作面安全和支护方式 的选择。
直接顶的完整程度取决于两个因素： 1）岩层本身的力学性质； 2）直接顶岩层内的层理和裂隙的发育情况。
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第一节 顶板分类与底板特征
(2) 老顶分级方案及其指标
老顶的分级指标是老顶初次来压当量pe，其值由老顶初 次来压步距Lf、直接顶充填系数N和煤层采高hm按（5-1） 式确定。
E越小b对破碎度影响越小
2302类0/7E/<2310% 稳矿定山顶压板力与岩层控制
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第一节 顶板分类与底板特征
③ 直接顶板分类方案及其指标 原煤炭工业部颁发了缓倾斜煤层采煤工作面直接顶板分
类方案。共分为4类。其中，1类、2类又分为2个亚类，具 体指标见表5-1。τr为直接顶平均初次垮落距。
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直接顶厚度对老顶来压显现剧烈程度影响较大，采空 区充填越满，老顶破断后形成结构呈现缓慢下沉式平衡的 可能性越大，对工作面矿压显现影响越小，在“ 煤壁－ 支架－采空区已冒落的矸石 ”支撑中，支架承载越小。
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第一节 顶板分类与底板特征
(1) 按直接顶厚度与采高比值 N=∑hi/hm，并参照老顶初 次来压步距L，将老顶分为5级: Ⅰ级 N>5, 无周期来压或来压不明显顶板,图 (a) Ⅱ级 2<N≤5, 有周期来压顶板，来压明显,图 (b) Ⅲ级 N≤2, 甚至没有直接顶，周期来压严重顶板 ,图 (c)
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第一节 顶板分类与底板特征
2）岩层内节理裂隙的发育情况： 原生裂隙：岩层在形成过程中由于温度、矿物结晶及 沉积的作用而形成的弱面，如层与层之间的层面。 构造裂隙：岩层形成后，经剧烈的地质变动，例如在 挤压、扭曲等过程中形成的弱面。这种弱面有些是贯穿于 整个岩层群的大小断层面，以及伴随此断层的各种小型破 坏面。 压裂裂隙：指在煤层开采时引起的破坏面。一般仅发 生在比较软的直接顶，主要是由于支承压力的作用。
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第一节 顶板分类与底板特征
三、老顶的分级
老顶的失稳及来压强度不仅对直接顶的稳定性有直接 影响，而且对确定支护强度、支架具备的可缩量以及选择 采空区处理方法等，都起着决定性的作用。
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第一节 顶板分类与底板特征
老直顶接岩顶层厚对度工为作采面高的6-顶8倍板，压全力部的垮影落响，主不要足取部决分于充直填接， 顶甚的至厚刀度柱。法。
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第一节 顶板分类与底板特征
采场支架处在一个由围岩组成的系统中：“老顶－直 接顶－支架－底板”
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第一节 顶板分类与底板特征
由于采场支撑体系（小结构）必须与上覆岩层大结构 相适应，采场支架必须具备下列两个特性：
①必须具备一定的可缩量，煤壁与矸石的刚性； ②必须具备一定的支撑性能,即一定的支撑阻力。 采场围岩：直接顶、老顶、直接底岩层。这三者对采 场矿压显现及支护方式的选择有着显著的影响。因而需对 三者加以分类。
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第一节 顶板分类与底板特征
一、采场矿山压力控制的概念
控制矿山压力目的：保证回采工作面的正常生产和人 员安全。
工作面支护的直接对象是直接顶，通过直接顶间接对 老顶的活动起一定的控制作用，平衡老顶失稳的压力。采 空区处理方法对老顶的活动有着明显的影响。
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采空区处理 工作面支护
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第一节 顶板分类与底板特征
对于全部冒落法处理采空区：“煤壁－支架－矸石” 构成对采场上覆岩层的支撑体系
一定条件下，上
述支撑体系的支撑性
能将主要取决于支架
的支撑特性，即主要
取决于支架的支撑力
与支架可缩量的关系
特征。
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