矿山压力与岩层控制10.ppt

矿山压力与岩层控制第十章浅埋煤层开采岩层控制第一节浅部煤层长壁工作面上覆岩层活动特点第二节浅埋煤层长壁开采顶板砌体梁结构及其稳定性 第三节浅埋煤层采场支护 第一节浅部煤层长壁工作面上覆岩层活动特点 神府、东胜煤田探明储量2 236亿t，占全国探明储量的1/3，是世界七大煤田之一神东矿区开采区域大部分集中于埋深在100150 m以内的浅部，煤层的典型赋存特点是埋深浅、基岩顶板较薄、表土覆盖层较厚。由于此类煤层的矿压显现规律具有明显的特点，通常将具有浅埋深、基岩薄、上覆厚松散层赋存特征的煤层称为浅埋煤层。煤层埋藏浅并不一定矿压小，浅埋煤层长壁工作面普遍出现台阶下沉现象，支架压毁，矿压显现剧烈。图10-1 浅埋煤层工作面被压坏的液压支架一、工作面矿压显现特征与规律1 普采工作面矿压显现特征（1）来压步距不大。（2）来压明显，动载明显。（3）来压的主要特征是顶板沿煤壁产生切落，出现台阶下沉。2 综采工作面矿压显现规律（1）初次来压顶板沿煤壁切落，形成台阶下沉。来压猛烈 (2）周期来压来压历时较短，支架动载明显。（3）顶板破断运动直接波及地表。(4）工作面覆岩基本上为冒落带和裂隙带“两带”。二、浅埋煤层上覆岩层运动特征及浅埋煤层定义 1 浅埋煤层上覆岩层运动的主要特征（1）顶板基岩沿全厚切落，基岩破断角较大，工作面覆岩基本上分冒落带和裂隙带“两带”。（2）浅埋煤层工作面顶板一般为单一主关键层类型，老顶岩块不易形成稳定的砌体梁结构。基岩厚度比较大时，会出现两个关键层组，形成大小周期来压现象。（3）基岩与载荷层厚度之比Jz（简称基载比），对来压显现有重要影响。当Jz0.8时一般不出现顶板台阶下沉。2 浅埋煤层的定义 浅埋煤层工作面的主要矿压特征是老顶破断运动直接波及地表，顶板不易形成稳定的结构，来压存在明显动载现象，支架处于给定失稳载荷状态。浅埋煤层可以采用以下指标判定：埋深不超过150 m，基载比Jz小于1，顶板体现单一主关键层结构特征，来压具有明显动载现象。第二节 浅埋煤层长壁开采顶板砌体梁结构及其稳定性 由于浅埋煤层顶板单一关键层的特点，其顶板 砌体梁结构也将呈现新的形态。根据破断岩块的几 何特征和铰接形态，浅埋煤层工作面顶板 主要形成“短砌体梁”和“台阶岩梁”两种结构。图10-6“短砌体梁”结构关键块的受力P1 、P2块体承受的载荷；R2 块体的支承反力；1、2、块体的转角；a接触面高度；QA、QBA、B接触铰上的剪力；L1、L2、岩块长度 图10-10老顶“台阶岩梁”结构模型P1 、P2块体承受的载荷；R2 N块体的支承反力；1 M块体的转角；b接触面高度；QA、QBA、B接触铰上的剪力；L岩块长度 (1)浅埋煤层老顶“短砌体梁”结构的水平力随块度的增加而减小，随回转角的增大而增大。工作面上方老顶岩块的载荷基本上全由前支点承担。浅埋煤层“短砌体梁”结构参数决定了该结构不易出现回转变形失稳，而具有强滑落失稳特性。(2)当老顶岩块块度比较大或回转角比较大时都比较容易出现架后切落，形成“台阶岩梁”结构。“台阶岩梁”结构的水平力随回转角的增大而减小，随块度的增大明显下降，随最大回转角（落差）的增大而增大。工作面上方老顶岩块的载荷基本上全由前支点承担。“台阶岩梁”结构的失稳形式为滑落失稳 第三节 浅埋煤层采场支护 一、浅埋煤层采场的支架围岩动态作用关系 必须提供足够的支护阻力控制顶板的初始切落运动，才能防止顶板结构的进一步恶化所引起的失稳载荷增大，达到以最小的支护阻力控制顶板的目的，这就是浅埋煤层周期来压期间的“支架围岩”动态作用关系。二、合理支护阻力的确定（1）判断关键层（2）确定来压步距。（3）分别计算初次来压和周期来压的工作阻力，取其最大者作为工作面支护设计的依据。