頂板管理講座

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1、采礦方面知識??2009-02-1318:37??閱讀256???評論1?字號：大大?中中?小小第一課??頂板壓力是什么?壓力有初次和周期?????在掘進巷道之前，地下的巖層或煤層是實體的，上部巖層的重量壓在下部巖層上，處于平衡狀態(tài)。這時巖體不變形，也不會移動。我們在煤層或巖層中掘進一條巷道后，巷道頂部的巖層就要往下落，這個頂部巖層的重量就壓在巷道的兩幫上（叫做支撐壓力），就像蓋房子用的水泥預制板搭在兩堵墻上一樣。如果巷道斷面小，而頂板巖層又堅硬，這個“預制板”（頂板）一時還不會垮落；如果巷道斷面

2、大，頂板巖層比較松軟、層理又明顯，這個“預制板”就會發(fā)生離層和彎曲下沉，有的人叫“頂板有勁”了；要是不用支架或其他辦法支護住，最后就要斷裂、破壞、冒落下來。這種由于進行采掘活動而在巷道及回采工作面周圍巖體中，以及在支架上所引起的力，叫做“礦山壓力”，人們習慣叫頂板壓力。????掘出的巷道如果不支護，頂板就要冒落，冒頂會不會越冒越高呢？在回答這個問題之前，我們先來看看有些農村的窯洞吧。在黃土高原土質致密的地方，人們往往在向陽坡掏成半圓頂窯洞居住，窯洞里不支護，上面的黃土層多少年也不會塌落，井下巷道也

3、是這樣，當頂板冒成拱的形狀，就自然平衡不再往高處冒了，形成了自然的平衡拱。這時頂板的壓力通過圓拱傳遞到巷道的兩幫上，就好像一座石拱橋，橋上的物體重量是由兩邊橋基來承擔一樣。這個拱可以保持比較長時間的穩(wěn)定，因此巷道支架所承受的壓力，主要是拱內破碎巖石的重量。這種情況?在煤炭科學理論上叫做自然平衡拱假說。????回采工作面采空區(qū)壓力大，頂板壓力比掘進巷道復雜?，F在我們用緩傾斜單一煤層走向長壁全部垮落法采煤的工作面作個例子來說明。????回采工作面由開切眼向前推進采煤。煤壁前方的支承壓力區(qū)也跟著向前移動

4、。隨著工作面推進，靠采空區(qū)的支柱要順序一排排回掉，直接頂就會自己垮落。如果直接頂比較厚，冒落的巖石可以填滿采空區(qū)，老頂和老頂上面的巖層出現一定的彎曲便沉落在壓實的碎矸上，形成了工作面后方的支承壓力區(qū)。按照前面說的拱形理論，因為壓力向前工作面前后傳遞，所以工作面及靠近的一部分采空區(qū)就成了減壓區(qū)，頂板的壓力顯得比較緩和、均勻。如果直接頂的厚度比較小，冒落的巖石就不能填滿采空區(qū)，直接頂上面的老頂就懸露在采空區(qū)上/隨著工作面向前推進，老頂懸露面積不斷擴大，到一定距離，就斷裂下沉而垮落，這時使工作面頂板壓力

5、突然增大，形成了老頂來壓。????一個新工作面從開切眼向前推進，老頂第一次大面積垮落叫初次垮落，初次垮落造成的工作面壓力突然增大，就是初次來壓。工作面繼續(xù)向前推進，經過一定時間，達到一定距離時，老頂來壓又重復出現，就是工作面頂板的周期來壓。周期來壓時，工作面的頂板壓力和頂板下沉量比平時要大30%到40%，如果不掌握周期來壓的規(guī)律，預先采取有效措施，加強工作面支護，就會發(fā)生大冒頂。?第二課?頂板管理有方法?木頭頂子離不開?????根據頂板的性質和煤層的厚度條件，處理采空區(qū)的辦法（也就是頂板的管理方法

6、）基本上有以下四種：????垮落法?也叫陷落法，就是隨著工作面的向前推進，把工作面靠近采空區(qū)的支架撤出，讓直接頂自行垮咯或者強制垮落，也就是我們常說的回柱放頂?？迓湎聛淼膸r塊充填了采空區(qū)，減小了工作面頂板壓力。工作面沿推進方向一次放頂的寬度叫放頂距；放頂前工作面沿推進的最大寬度叫最大控頂距；放頂后沿推進方向的寬度叫最小控頂距。我國大多數煤礦的回采工作面采用了垮落法。????充填法?由地面或井下把充填材料運送到工作面，充填采空區(qū)支撐頂板，不讓它垮落。把采空區(qū)全米那填滿的叫全部充填法，多用于2開采后2

7、煤層或“三下”采煤，局部充填采空區(qū)叫局部充填法，一般是壘砌矸石帶，支撐采空區(qū)頂板，適用于開采頂板堅硬的薄煤層。煤柱支撐法?工作面推進一定距離后，在采空區(qū)內留下適當寬度的煤柱來支撐頂板。這種方法適用于頂板巖石特別堅硬、人工強制放頂也很難垮落的頂板條件。不過這種方法很少用，因為一方面煤炭回收率低，另一方面卡才近距離煤層群時，當下部煤層的工作面通過上部煤層留下煤柱時會產生集中壓力，給工作面頂板管理造成極大困難。????緩慢下沉法?有一種頂板巖層韌性較大，回柱后頂板巖層不垮落，而能彎曲下沉，直到于底板自然

8、合攏。這種方法適用于薄煤層工作面。????巷道里的支架不但受底板的作用，還受兩幫巖石的作用。因此掘進巷道時就要根據不同情況合理選用合理的支架。木支架的形式多：有雙腿棚子，如常用的梯形、矩形棚子；，完全棚子，多用于容易底鼓的巷道；加強棚子，當頂底板或兩幫壓力增大和變化時采用；異性棚子，根據不同的頂板或地質條件而采用的不規(guī)則的結構形式。隨著鋼筋混凝土和金屬支架的出現及支護技術的發(fā)展，現在掘進巷道很少使用木支架了。????采煤工作面木支架的形式有；頂板堅硬、完整時用點柱，為了增加托板面積