矿压(4采场顶板控制设计)山科PPT课件

26.09.2020
矿业与安全工程学院-资源工程1系
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Ground Pressure and Strata Control
岩梁运动全过程中支架作用力与顶板压力之间的关系
Qi Ri
或
Qi PiLk
岩梁运动至最终状 态时的顶板下沉量：
hAhmZ(cKA1)LK
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C1=0.2255(f+1)+0.0503 C2=0.1541(d+1)+0.0697
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岩性描述
泥岩、泥页岩、碳质泥岩，理裂隙发育或松软 致密泥岩、粉砂岩、砂质泥岩节理裂隙不发育 砂岩、灰岩、节理裂隙很少 致密砂岩、灰岩、节理裂隙极少
不稳定 中等稳定 稳定 非常稳定
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地质与开采条件
采空区处理方式
顶板运动规律
合理支护强度
控制设计理论
事故预测方法 顶板管理法规
支架选型
支护方式与参数
特种支护
技术管理措施
反馈修正
监测监控
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完善设计
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Ground Pressure and Strata Control
4.1 回采工作面顶板分类
②“限定变形”工作方案 采场支架对岩梁运动采取“限定变形”，是指采场支架
对岩梁运动进行必要的限制。在支架阻力的作用下，岩梁 不能沉降至最低位态。岩梁进入稳定时的位态（岩梁运动 稳定时采场顶板下沉量）由采场支架的阻抗力所限定。
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不明显
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明显
强烈
非常强烈
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支架对顶板的工作状态
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（1）支架对直接顶的工作状态—“给定载荷”方案
在顶板岩层沉降过程中，支架对直接顶的工作状态按 “给定载荷”考虑是接近实际的。无论顶板沉降到什么位 置，直接顶给支架的作用力可以近似地看成是恒定的。
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工程指标是指在回采过程中可以直接观测到的参数，包括顶板 的挠曲情况、端面顶板破碎和顶板运动步距等。
（1）直接顶端面挠曲情况、（2）端面顶板破碎度、（3）直接 顶垮落步距、（4）基本顶运动步距及岩梁数目、（5）直接顶厚度与 采高比值、（6）顶板下沉量、（7）煤壁片帮深度
K M E Ec KT LK
ME、γE、c——分别为基本顶厚度、容重和运动步距；
LK——控顶距； KT——岩重分配系数。
KT与岩梁断裂位置、结构形式、物理性质和支架性 能等都有关系，
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顶板岩层的性质、组成，运动形式以及不同的稳定条件，对 于顶板处理方式、支护设计都会有明显影响。因此，回采工作面 顶板分类是顶板控制设计和日常顶板管理的基础。
顶板分类主要指标有岩性指标、工程指标两种。
岩性指标包括顶板岩层的岩石力学性质（单向抗压强度）、分 层厚度、节理和裂隙的发育情况等，通常由实验室试验和现场实测 两种方法测定。
合理的支护强度应该能杜绝下列顶板事故：剪切冒落、 滑动冒落、冲击冒落；应该尽可能抑制下列顶板压力显现： 台阶下沉、破碎、离层、大悬顶、冲击载荷。
PT
位态方程
PT
AK hA hi
Δh
图5.2 支架围岩的双曲线关系
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基本顶分级
Ground Pressure and Strata Control
基本顶的分级指标是基本顶初次来压当量(pe)， 由基本顶初次来压步距(C0)、直接顶充填系数(N)和煤层采高(hm) 按下式确定。基本顶的分级指标见表6。
pe = 241.3ln(C0)-15.5N+52.6hm 式中 pe——基本顶初次来压当量，kN／m2。
在支架刚度一定的条件下，要求控制的位态愈 高，所需支架的阻抗力越大。
在选择支架对基本顶控制状态时，应该根据采 场的需要来选择，是“给定变形”还是“限定变形”。
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支架围岩的一般关系
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Amzz fz
fz
1 2nz
LK LS LK
2
nz
So LK
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Ground Pressure and Strata Control
（2）支架对基本顶的工作状态—“给定变形”和“限定变 形”
①“给定变形”工作方案 在岩梁由端部断裂到沉降至最终位态的整个运动过程中， 支架只能在一定范围内降低岩梁运动速度，但不能对岩梁的 运动起到阻止作用。
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直接顶分类
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单轴抗压强度、分层厚度f、节理裂隙间距d
强Baidu Nhomakorabea系数 D=C1C2σC
Ground Pressure and Strata Control
5 回采工作面顶板控制设计
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回采工作面顶板控制设计流程
地表和岩层保护要 求
岩层运动理论
支架—围岩关 系
支架性能与评价
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Ground Pressure and Strata Control
为防止支架在岩梁运动过程中被压死，最大允许缩量须满足：
m axhA
岩梁运动结束时回采工作面支架实际受力值
RT EThA
ET——支架的综合刚度
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