頂板管理［推薦］

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1、頂核管理疆霧基本概念第三講巷道頂板管理第四講巷道維修第五講采煤工作面頂板管理第一講礦山壓力基本概念一、原巖應(yīng)力及礦山壓力的含義E3E3地下巖體在采動(dòng)前，由于自重的作用在其內(nèi)部引起的應(yīng)力，通常稱為原巖應(yīng)力。開(kāi)采前的巖體處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，所以原巖體處于應(yīng)力平衡狀態(tài)。井下采掘活動(dòng)后，破壞了原巖應(yīng)力的平衡狀態(tài)，引起巖體內(nèi)部的應(yīng)力重新分布，在重新分布過(guò)程中促使圍巖產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致圍巖發(fā)生變形、斷裂、位移、直至垮落。這種由于進(jìn)行采掘活動(dòng)而在采掘空間周圍巖體中及支護(hù)物上產(chǎn)生的壓力叫礦山壓力，簡(jiǎn)稱礦壓。在礦山壓力作用下，圍巖及支護(hù)物會(huì)產(chǎn)生

2、一系列現(xiàn)象，如頂板下沉、冒頂、片幫、底臓、煤與瓦斯突出、沖擊地壓，支架壓縮、變形、折斷，地表發(fā)生移動(dòng)、塌陷等。這種在礦山壓力作用下圍巖和支護(hù)物上產(chǎn)生的一系列力學(xué)現(xiàn)象叫礦山壓力顯現(xiàn)，簡(jiǎn)稱礦壓顯現(xiàn)。二、巷道圍巖的應(yīng)力分布巷道開(kāi)掘后，頂板巖石就暴露出來(lái)，如不進(jìn)行支護(hù),巷道頂板巖層便失去支撐，產(chǎn)生拉應(yīng)力。而巖石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于巖石的抗壓強(qiáng)度，在巖層中產(chǎn)生的拉應(yīng)力的作用下，巷道頂板開(kāi)始彎曲下沉，隨后就出現(xiàn)一些逐漸擴(kuò)大、增多的縱橫交錯(cuò)的裂縫，導(dǎo)致原來(lái)的整體頂板巖石破壞、冒落。與此同時(shí)，上部又產(chǎn)生裂縫，這些裂縫又逐漸擴(kuò)大，最后冒落。這樣由

3、下往上、由低到高，不斷地破壞與冒落，直到巷道形成類似拱的形狀以后，頂板巖石才處于穩(wěn)定狀態(tài)。這樣形成的拱叫做自然平衡拱,如圖4—lo圖4—1自然平衡拱在一般條件下形成的自然平衡拱是穩(wěn)定的。特殊情況下，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)的拱平衡，經(jīng)一段時(shí)間后，仍會(huì)向上旨落。C9自然平衡拱形成以后，支架上只承受拱內(nèi)巖石的重力，并去到穩(wěn)定，其央小隨拱啟形狀希大爪而變，稱為拱形壓力。拱外巖石重量由拱承擔(dān)，拱內(nèi)形成壓力降低區(qū)，這時(shí)拱上部的壓力由巷道兩側(cè)的巖石來(lái)支承，因而在巷道兩側(cè)形成了壓力升高區(qū)。這時(shí)把巷道兩側(cè)所承擔(dān)藥壓力叫支親壓另。莊力分布如圖4—2。圖

4、4—2支承壓力分布圖I原始應(yīng)力區(qū)；II支承壓力區(qū)；III卸壓區(qū)1—自然平衡拱；2、巖壁剛露出時(shí)的支承壓力；3支承壓力向深部轉(zhuǎn)移;K—應(yīng)力集中系數(shù)；z?—上覆各巖層平均容重；H—距地表深度作用在井巷周圍巖體中及支護(hù)物上的重新分布的力就叫巷疆礦山壓另，簡(jiǎn)禰巷疆礦壓。巷靂礦壓藥大小，主要受巷道所處深度、巷道斷面大小、地質(zhì)構(gòu)造、圍巖性質(zhì)等因素島影哨:三、巷道礦壓111巷道變形、破壞的原因主要受到頂壓、側(cè)壓和底壓的作用，其中主要是頂壓的作用。只有在底板松軟和頂壓、側(cè)壓大的情況下，才會(huì)出現(xiàn)底壓，即底臓。1.頂壓E3掘進(jìn)巷道后，暴露出來(lái)的

5、頂板形成一個(gè)巖梁。由于巖梁上部巖層和巖梁自重的作用，必然使其產(chǎn)生彎曲，這種彎曲往往在巷道中間較大，在巷道兩幫較??；頂板以及距頂板較近的上部巖層彎曲大，距頂板較遠(yuǎn)的上部巖層彎曲小。2.側(cè)壓側(cè)壓是指巷道兩幫對(duì)支架的壓力。它是由于兩幫巖石或煤向巷道內(nèi)擠壓而形成的。3.底壓在巷道側(cè)壓的作用下，底板內(nèi)部將會(huì)產(chǎn)生側(cè)壓力，并產(chǎn)生向上的底壓，使底板鼓起。4.斜葆地斥E2在平巷里，頂壓的方向是重力線方向，是垂直于巷道的頂板的；在傾斜巷道卻不同，頂壓雖然是重力線方向，但頂壓（P）可分解為兩個(gè)方向的壓力，一個(gè)是垂直于頂板的垂地壓力（N）,另一個(gè)是

6、平行于頂板的傾斜壓力，即下推力（H）,■■■斜巷的支架既要承受垂直壓力，又要承受下推力。因此,斜巷的支架就不能按垂直于巷道頂、底板方向去架設(shè)，而必須向上迎一個(gè)角度，我們把棚腿中心線與頂?shù)装宕咕€之間的夾角，叫做迎山角。支架迎山角是為了克服下推力，防止支架向下傾倒的措施之一。支架的迎山角（0）是按照巷道傾角（0C）來(lái)計(jì)算的，一般迎山角等于傾角的1/6~1/8,即卩=（1/6~1/8）,例如巷道傾角為30°,則迎山角為5°~4。。迎山角過(guò)大、過(guò)小都會(huì)降低支架的支撐能力，迎山角過(guò)大叫過(guò)山，迎山角給反了叫退山。四「回采工作面周圍應(yīng)力分

7、布如圖4—7所示，回采工作面使煤層頂、底板內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力升高區(qū)和應(yīng)力降低區(qū)。離被開(kāi)采煤層不遠(yuǎn)的頂、底板巖層中,支承壓力的集中程度較高，離被開(kāi)采煤層越遠(yuǎn)，頂?shù)装鍍?nèi)支承壓力集中程度越低。支承壓力的峰值位置和其影響范圍也與開(kāi)采煤層的距離不同而有所變化。圖4-7支承壓力在被開(kāi)采煤層頂?shù)装逯蟹植际疽鈭D1-采動(dòng)影響邊界（應(yīng)力不變區(qū)）；2-支承壓力區(qū)（壓力升高區(qū)）;3、卸載區(qū)邊界（應(yīng)力降低區(qū)）五、沖擊地壓沖擊地壓是井巷或采煤工作面的煤巖體，由于變形能的釋放而產(chǎn)生的一種以突然、急劇、猛烈的破壞為特征的動(dòng)力現(xiàn)象，是礦山壓力的一種特殊顯現(xiàn)形式。簡(jiǎn)單

8、地講，沖擊地壓就是井下煤巖體突然的、爆炸式的破壞。沖擊地壓發(fā)生時(shí)經(jīng)常伴隨著巨大的聲響和強(qiáng)烈的震動(dòng)，因此又被稱為第二講巷道支護(hù)在地下開(kāi)掘巷道后，破壞了周圍巖體的應(yīng)力平衡，巖體就會(huì)向巷道空間擠壓，出現(xiàn)礦山壓力，使井巷發(fā)生變形甚至坍塌。為了維持巷道必要的斷面規(guī)格，防止圍巖發(fā)生危險(xiǎn)的變形和垮落，保