采場頂板支護方法

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1、第五章采場頂板支護方法第一節(jié)頂板分類與底板特征一、對直接頂?shù)姆治鲋苯禹數(shù)耐暾潭热Q于兩個因素：一個是巖層本身的力學(xué)性質(zhì)，另一個是直接頂巖層內(nèi)由各種原因造成的層理和裂隙的發(fā)育情況。以直接頂?shù)某醮慰迓洳骄郘0作為直接頂分類的工程指標(biāo)，并將初次垮落步距L0≥16~20m的頂板稱為穩(wěn)定頂板，把L0≤8m的頂板稱為不穩(wěn)定頂板，對L0=9～15m之間的頂板則稱為中等穩(wěn)定頂版。西德埃森采礦研究中心提出。端面破碎度是指支架前粱端部到煤壁間頂板破碎的程度，即破碎度以％表示。式中FA為破碎的面積，F(xiàn)為整個梁端到工作面煤壁的面積。但一般冒高超過5~10cm的面積才計入破碎面積。根據(jù)西德魯爾區(qū)的大量測

2、定，可將該區(qū)的頂板分為三大類：一類為E=0～10％；二類為E=11%～30％，。三類為E>30％。對于第三類，則無論從支架設(shè)計及生產(chǎn)管理上均應(yīng)使端面距盡可能地小，以防止頂板冒落。這三類端面距與頂板破碎度的關(guān)系如圖5-1所示。圖5-1端面距與頂板破碎度的關(guān)系二、對基本頂?shù)姆治鲈诨卷斣诸愔幸肓酥苯禹敽穸萮i與煤層采高hm的比值N，N=hi/hm。分類認為：Ⅰ．N>5，這時基本頂?shù)目迓渑c錯動對工作面支架無多大影響，稱為無周期來壓或周期來壓不明顯的頂板。Ⅱ．2

3、與垮落都將對工作面支架有嚴(yán)重的影響。稱為周期來壓嚴(yán)重的頂扳。Ⅳ．基本頂特別堅硬，又無直接頂。這時頂板常在采空區(qū)內(nèi)懸露上萬平方米而不垮落。當(dāng)其垮落時，則形成暴風(fēng)，頂板往往沿工作面切落，造成事故。這類頂板稱為極堅硬頂板。由于大面積堅硬頂板難以處理，長時期來，仍然只能使用煤柱支撐法來管理這類頂板，即每采一定距離后，采空區(qū)內(nèi)留一段煤柱，以防止頂板冒落。顯然，這種方法將造成很大的煤損，且不利于使用綜合機械化采煤。但通過多年研究和實踐，采用爆破放落部分頂板，或用注入高壓水使頂板軟化等辦法處理頂板，已可基本控制大面積頂板垮落對工作面造成的嚴(yán)重威脅。這些將在第十章加以進一步敘述。Ⅴ．能塑性彎曲的

4、頂板。賦存在煤層之上的頂板，隨著工作面的推進能緩慢下沉，而后逐漸與煤層底板相接觸。這種情況的形成，顯然與頂板巖層的性質(zhì)，采高及巖層厚度有關(guān)。一般只可能在薄煤層或厚度不大的中厚煤層的石灰?guī)r頂板中才出現(xiàn)。三、頂板分類方案及其指標(biāo)表5-1直接頂分類指標(biāo)及參考要素類別1類不穩(wěn)定頂板2類中等穩(wěn)定頂板3類穩(wěn)定頂板4類非常穩(wěn)定頂板1a1b2a2b基本指標(biāo)τr≤44<τr≤88<τr≤1212<τr≤1818<τr≤2828<τr≤50巖性和結(jié)構(gòu)特征泥巖、泥頁巖、節(jié)理裂隙發(fā)育或松軟泥巖、碳質(zhì)泥巖、節(jié)理裂隙較發(fā)育致密泥巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、節(jié)理裂隙不發(fā)育砂巖、石灰?guī)r、節(jié)理裂隙很少致密砂巖、石灰?guī)r、

5、節(jié)理裂隙極少主要力學(xué)參數(shù)參考區(qū)間綜合弱化常量CZ=0.163±0.064CZ=0.273±0.09CZ=0.30±0.12CZC=0.43±0.157CZC=0.48±0.11單向抗壓強度RC=27.94±10.75RC=36±25.75RC=46.3±20RC=65.3±33.7RC=89.4±32.6分層厚度h0=0.26±0.125h0=0.285±0.13h0=0.51±0.355h0=0.675±0.34h0=0.72±0.34等效抗彎能力RCh0<7.52RCh0=2.9~11.4RCh0=7.8~29.1RCh0=33~104RCh0=45.5~139.4注：參考指

6、標(biāo)中，CZ、RC、h0均為該類頂板各煤層相應(yīng)參數(shù)的平均值加減均方差。表5-2基本頂分級指標(biāo)基本頂分級ⅠⅡⅢⅣ基本頂來壓顯現(xiàn)不明顯明顯強烈非常強烈ⅣaⅣb分級指標(biāo)≤895895<≤975975<≤10751075<≤1145>1145四、底板特征底板巖層在礦山壓力控制中涉及兩類問題：其一是煤層開采后引起的底板破壞，其范圍將與開采范圍及采空區(qū)周圍的支承壓力分布有關(guān)，由于底板的破壞可能導(dǎo)致地下水分布的變化，如我國華北地區(qū)許多煤層的底板為奧陶紀(jì)石灰?guī)r，富含水性，煤層開采后底板的變形破壞可能引起突水等事故，因此必須研究開采后的底板破壞規(guī)律；另一方面從采場支護系統(tǒng)而言，支護系統(tǒng)的剛度是由“底

7、板—支架—頂板”所組成，因此底板巖層的剛度將直接影響到支護性能的發(fā)揮，由于單體支柱的底面積僅100cm2，在底板比較松軟的情況下，支柱很容易插入底板，從而影響對頂板的控制。圖5-2工作面實測支柱載荷與支柱穿底量關(guān)系此處應(yīng)指出，底鞋不宜采用木材，因為木材的橫向抗壓強度甚小，只有3MPa左右，與軟底板情況相近，因此抗插入能力差，效果不明顯。根據(jù)我國煤礦開采工作面底板對支柱的影響將底板進行了分類，如表5-3所示?？筛鶕?jù)此表選擇支柱應(yīng)具有的底面積。表5-3我國緩傾斜煤層工作面底板分類方案