第四章 顶板状态参数与采场支护参数精选文档.ppt
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1、第四章 顶板状态参数与采场支护参数本讲稿第一页,共三十三页第一节第一节 顶板状态参数顶板状态参数 薄及中厚煤层开采时顶板状态参数有:薄及中厚煤层开采时顶板状态参数有:顶底板移近量、端面冒高及顶板台阶下顶底板移近量、端面冒高及顶板台阶下沉量。厚煤层分层开采铺铺金属网人工沉量。厚煤层分层开采铺铺金属网人工顶板时,有端面及工作面内网兜高度等。顶板时,有端面及工作面内网兜高度等。顶板处于良好状态:不增加附加措施仍顶板处于良好状态:不增加附加措施仍能保证工作面正常生产。能保证工作面正常生产。不同顶底板与煤层,保证顶板处于良好不同顶底板与煤层,保证顶板处于良好状态的顶板状态参数值是不一样的。状态的顶板状态
2、参数值是不一样的。本讲稿第二页,共三十三页一、顶底板移近量(仅对单体面)一、顶底板移近量(仅对单体面)1、按煤层采高及控顶距估算。、按煤层采高及控顶距估算。M为煤层采高,为煤层采高,为最大控顶距,为最大控顶距,为下沉系为下沉系数。数。根据根据50个工作面的实测个工作面的实测=0.0250.05。即当采高为即当采高为2m,距煤壁,距煤壁4m处的顶板下沉量为处的顶板下沉量为200400mm。单体液压支柱面调压试验表明,当初撑力大单体液压支柱面调压试验表明,当初撑力大于于5070KN/架时,控顶距架时,控顶距4m处的顶板下沉量可处的顶板下沉量可控制在每米采高不超过控制在每米采高不超过100mm,即,
3、即0.025。本讲稿第三页,共三十三页2、按裂隙带老顶的下沉量估算、按裂隙带老顶的下沉量估算采场最大控顶距处的最大下沉量采场最大控顶距处的最大下沉量 最大控顶距(煤壁至密集、墩柱、或末排柱的最大控顶距(煤壁至密集、墩柱、或末排柱的距离)距离)老顶周期来压步距。老顶周期来压步距。H 裂隙带老顶断块触矸处的下沉量。裂隙带老顶断块触矸处的下沉量。生产实践表明,控顶范围内,顶底板移近量生产实践表明,控顶范围内,顶底板移近量每米采高不超过每米采高不超过100mm时,顶板状态是好的,也时,顶板状态是好的,也容易控制。容易控制。本讲稿第四页,共三十三页二、二、端面冒高端面冒高1、端面冒高与直接顶岩性、支护强
4、度、支护、端面冒高与直接顶岩性、支护强度、支护方式等有关。方式等有关。2、单体面的端面冒高应在、单体面的端面冒高应在200mm以内。以内。3、综采面的端面冒高应在、综采面的端面冒高应在300mm以内。以内。德国研究认为:大于德国研究认为:大于300mm的端面冒的端面冒高与支护强度有关,小于高与支护强度有关,小于300mm的端面的端面冒高与直接顶岩性有关,与支护强度无冒高与直接顶岩性有关,与支护强度无关。并提出,大于关。并提出,大于300mm的端面冒高不的端面冒高不超过面长的超过面长的10%,则顶板管理是好的。,则顶板管理是好的。本讲稿第五页,共三十三页三、顶板台阶下沉三、顶板台阶下沉1、工作面
5、内无顶板台阶或台阶下沉量小于、工作面内无顶板台阶或台阶下沉量小于100 mm,则顶板管理是好的。则顶板管理是好的。2、台阶下沉与工作面支护强度有关。出现台阶下沉,、台阶下沉与工作面支护强度有关。出现台阶下沉,说明支护强度不够,应提高之。说明支护强度不够,应提高之。3、对顶板台阶下沉,原西德的研究认为:顶板台阶下沉量、对顶板台阶下沉,原西德的研究认为:顶板台阶下沉量大于大于100mm的区段不大于全长的的区段不大于全长的10%顶板质量管理顶板质量管理就是很好的。就是很好的。4、当前,我国为保持顶板处于良好状态,工作面内、当前,我国为保持顶板处于良好状态,工作面内应避免出现台阶下沉。应避免出现台阶下
6、沉。本讲稿第六页,共三十三页四、网兜高度四、网兜高度1、网兜高度大是网下推垮的原因之一。网兜高度大于网兜高度大是网下推垮的原因之一。网兜高度大于150mm的网兜数目过多时,影响工作面正常生产。的网兜数目过多时,影响工作面正常生产。2、汾西矿务局的试验表明,在支护系统刚度及密度汾西矿务局的试验表明,在支护系统刚度及密度不变条件下,初撑力达不变条件下,初撑力达70KN,循环内大于,循环内大于150mm的网兜数量减少到的网兜数量减少到2个以下。个以下。3、上述数据即为网兜高度与数量的控制值。、上述数据即为网兜高度与数量的控制值。本讲稿第七页,共三十三页第二节第二节 采场支护参数采场支护参数一、单体支
7、柱工作面的支护参数一、单体支柱工作面的支护参数 采场中用支护强度(支架对单位面积顶板提供的采场中用支护强度(支架对单位面积顶板提供的工作阻力,工作阻力,KN/m2)平衡顶板压力。顶板压力的大小是)平衡顶板压力。顶板压力的大小是通过支护强度的大小来表示的。通过支护强度的大小来表示的。为保证采面正常生产,支架必须有一定的支护强度。为保证采面正常生产,支架必须有一定的支护强度。与支护强度有关的支护参数单体支柱面与综采面不同。与支护强度有关的支护参数单体支柱面与综采面不同。支护参数:支柱初撑力、支柱密度、支护系统支护参数:支柱初撑力、支柱密度、支护系统刚度(单位顶板下沉量的工作阻力增量)。刚度(单位顶
8、板下沉量的工作阻力增量)。关系:初撑力越大,支柱密度越大,支护系统关系:初撑力越大,支柱密度越大,支护系统刚度越大,采场支护强度就越大。刚度越大,采场支护强度就越大。顶板压力是可变的。顶板压力是可变的。本讲稿第八页,共三十三页1、支柱初撑力、支柱初撑力 过去相当长时间只重视工作阻力,对初撑力不重视。过去相当长时间只重视工作阻力,对初撑力不重视。工作阻力相当程度上取决于初撑力。初撑力大,工作工作阻力相当程度上取决于初撑力。初撑力大,工作阻力也大。对控制顶板,人们能主动起作用的是初撑阻力也大。对控制顶板,人们能主动起作用的是初撑力,工作阻力是初撑后由顶板下沉压出来的。力,工作阻力是初撑后由顶板下沉
9、压出来的。初撑力越大,就越能够及时控制顶板。要采用支柱初撑力来初撑力越大,就越能够及时控制顶板。要采用支柱初撑力来防漏、防推、防压。设计中必须有初撑力。防漏、防推、防压。设计中必须有初撑力。按经济观点,初撑力越接近额定值越好。当前主要倾向按经济观点,初撑力越接近额定值越好。当前主要倾向是初撑力偏低。是初撑力偏低。本讲稿第九页,共三十三页2、支柱密度、支柱密度 支柱密度是根据顶板岩重、选取的初撑力支柱密度是根据顶板岩重、选取的初撑力或平均工作阻力计算出的。或平均工作阻力计算出的。支柱密度有:基本支柱密度、放顶线密集支柱密度有:基本支柱密度、放顶线密集的线密度、考虑基本柱及放顶线密柱的采的线密度、
10、考虑基本柱及放顶线密柱的采场支柱密度,后者对控顶意义重大。场支柱密度,后者对控顶意义重大。柱距应大于柱距应大于0.50.6m,小于,小于1m。在碎顶和。在碎顶和网下,柱距不宜超过网下,柱距不宜超过0.7m。通常设计前排距已确定,计算结果需调整通常设计前排距已确定,计算结果需调整时,首先改变柱距与密集支柱数量。时,首先改变柱距与密集支柱数量。本讲稿第十页,共三十三页3、支护系统刚度、支护系统刚度单位顶板下沉量所对应的支柱工作阻力的增量。单位顶板下沉量所对应的支柱工作阻力的增量。支护系统的刚度越大,对顶板的控制越及时。支护系统的刚度越大,对顶板的控制越及时。支护系统的刚度取决于顶梁与背顶材料的刚度
11、、支柱本支护系统的刚度取决于顶梁与背顶材料的刚度、支柱本身的刚度、底板岩层的刚度。身的刚度、底板岩层的刚度。金属顶梁不可压缩,其他背顶材料,可压缩金属顶梁不可压缩,其他背顶材料,可压缩50%,在阻力,在阻力达到达到50KN时就已完成。因此初撑力不宜小于时就已完成。因此初撑力不宜小于50KN。单体液压支柱、微增阻摩擦支柱本身刚度较好。单体液压支柱、微增阻摩擦支柱本身刚度较好。底板刚度:砂页岩、砂岩等中硬、坚硬岩层,其底板刚度:砂页岩、砂岩等中硬、坚硬岩层,其“刚度刚度”较大,而煤、泥岩、页岩等软弱岩层,较大,而煤、泥岩、页岩等软弱岩层,“刚度刚度”小,此时小,此时需穿鞋,保证钻底量小于需穿鞋,保
12、证钻底量小于100mm。本讲稿第十一页,共三十三页4、各支护参数之间的关系、各支护参数之间的关系 进行采场控顶设计时,为保证采场有一定的支护强度,支进行采场控顶设计时,为保证采场有一定的支护强度,支柱平均工作阻力(或初撑力)、支护密度、支柱系统刚度三者柱平均工作阻力(或初撑力)、支护密度、支柱系统刚度三者都作为互有牵连的因素而被综合考虑。都作为互有牵连的因素而被综合考虑。多数是在解决支护系统刚度(确定穿鞋否?鞋多大)多数是在解决支护系统刚度(确定穿鞋否?鞋多大)后,先确定支柱平均工作阻力或初撑力,再确定支护密度。后,先确定支柱平均工作阻力或初撑力,再确定支护密度。有时是在解决支护系统刚度后,先
13、确定支护密度,再有时是在解决支护系统刚度后,先确定支护密度,再确定支柱平均工作阻力(或初撑力)。确定支柱平均工作阻力(或初撑力)。个别底板特软情况下,用降低初撑力加大支柱密度以保个别底板特软情况下,用降低初撑力加大支柱密度以保证支柱钻底量达到一定要求。证支柱钻底量达到一定要求。本讲稿第十二页,共三十三页二、综采工作面的支护参数二、综采工作面的支护参数1、与支护强度有关的只有初撑力。因支架、与支护强度有关的只有初撑力。因支架密度一定,支护系统刚度也不能调整。密度一定,支护系统刚度也不能调整。2、软底时,应选择底座大的液压支架,保、软底时,应选择底座大的液压支架,保证支架的钻底量不超过一定值。证支
14、架的钻底量不超过一定值。3、提高支护强度,就只能提高支架的初撑、提高支护强度,就只能提高支架的初撑力。力。4、液压支架的额定初撑力与额定工作阻力、液压支架的额定初撑力与额定工作阻力的比值比单体支柱的大。的比值比单体支柱的大。本讲稿第十三页,共三十三页第三节第三节 支护参数与顶板状态参数的关系支护参数与顶板状态参数的关系(1)顶板状态参数(顶底板移近量、端面冒高、及顶)顶板状态参数(顶底板移近量、端面冒高、及顶板台阶下沉量、面内网兜高度等)均与支护强度板台阶下沉量、面内网兜高度等)均与支护强度有关。有关。(2)支护强度越大,顶板状态参数越小。反之支护)支护强度越大,顶板状态参数越小。反之支护强度
15、越小,顶板状态参数越大。强度越小,顶板状态参数越大。(3)控制顶板处于良好状态,就要把支护强度提高到一)控制顶板处于良好状态,就要把支护强度提高到一定水平。定水平。(4)顶板状态参数不理想,就应调整某一个或几个支护参)顶板状态参数不理想,就应调整某一个或几个支护参数。生产实践中主要是提高支架或支柱的初撑力。数。生产实践中主要是提高支架或支柱的初撑力。本讲稿第十四页,共三十三页第五章第五章 支护质量与顶板动态监测支护质量与顶板动态监测1、概、概 述述2、综采面支护质量与顶板动态监测、综采面支护质量与顶板动态监测3、单体液压支柱工作面支护质量与顶板动、单体液压支柱工作面支护质量与顶板动态监测态监测
16、本讲稿第十五页,共三十三页第一节第一节 概概 述述1、管好顶板,最大限度地消除冒顶事故,、管好顶板,最大限度地消除冒顶事故,保证正常生产,必须:合理顶板控制设保证正常生产,必须:合理顶板控制设计,并进行支护质量与顶板动态监测。计,并进行支护质量与顶板动态监测。2、支护质量监测:支护参数是否符合合理、支护质量监测:支护参数是否符合合理顶板控制设计的要求。顶板控制设计的要求。3、顶板动态监测:保证顶板处于良好状态,、顶板动态监测:保证顶板处于良好状态,保证采场正常而安全的生产。保证采场正常而安全的生产。4、科学管理顶板:、科学管理顶板:“合理顶板控制设计合理顶板控制设计”和和“支护质量与顶板动态监
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