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采场顶板控制及监测技术复习资料

岩层与分层:岩层是指由同一岩性组成的基本均一的受两个平行或近于平行界面所限制的层状岩石;分层是指同一岩性的整体岩层或同一岩性较厚岩层中的一部分或由下“硬”上“软”不同岩性组成的岩层组。

顶板和复合顶板:在地下煤层中采煤时,称煤层上面的岩层为顶板;复合顶板是指采煤后特别容易离层的顶板的第一个分层,其厚度通常在0.5-3.0m之间。

直接顶与老顶:厚度大于1.5-2.0m、较坚硬的岩层称为老顶;厚度小于1.5-2.0m、较软弱、下面又无老顶的岩层则是直接顶。

垮落带与裂隙带:垮落带是指不支撑就会垮落的那部分岩石带;裂隙带是指发生断裂、旋转、下沉、触矸过程的岩石带。

端面距和控顶距:断面距是指顶梁前端到煤壁之间的距离;控顶距是指从煤壁至密集支柱(墩柱)或采空区顶梁末端的距离

初撑力和工作阻力:工作阻力是指支柱受顶板压力作用所反映出的力;初撑力是指支柱刚架设时对顶板产生的支撑力。

支柱刚度与支护系统刚度:支护系统刚度是指单位顶底板相对移近量所对应的支柱工作阻力增量。

老顶的初次来压和老顶的周期来压:工作面回采以来老顶第一次大规模来压,叫做老顶的初次来压;工作面内周期性的出现老顶来压现象,叫做老顶的周期来压。

推垮型冒顶与压垮型冒顶:推垮型冒顶是由平行于层理方面的顶板力推到采场支架而导致的冒顶;压垮型冒顶是由垂直于层面方向的顶板力压坏采场支架而导致的冒顶。

顶板移近量与支柱下缩量:

1.伪顶定义及其对控制顶板设计的影响:

在煤层和直接顶(或)老顶之间,有时存在一定厚度小于0.5m、随采随冒的软弱岩层,叫做伪顶。

伪顶冒落下来后,有时将它抛弃到采空区内,有时则随着采落的煤炭一起运送出采场。如果采取抛弃到采空区内的方式,则控顶设计时直接顶厚度应包括伪顶厚度。如果是随煤炭运出采场,则控顶距设计时煤炭采高应包括伪顶厚度。此外,在考虑采场支架或支柱的高度时,煤层采高也应包括伪顶厚度。

2.大面积漏垮冒顶的产生原因:

由于煤层倾角较大,直接顶又异常破碎,采场支护系统中如果某个地点失效发生局部漏冒,则临近局部漏冒点支架上方的碎顶在自然安息角以上部分会在重力作用下冒落,从而使支架失稳倾倒。又使支架控制的其余碎顶也冒落。这种现象会沿工作面往上逐个支架发生。因此只要某个地点发生局部漏冒,破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空,造成大量支架失稳倾倒,从而导致漏垮工作面,造成大面积漏垮冒顶。

3.断层带附近所造成顶板事故类型及预防措施:

4.采场顶板事故类型:

采场顶板事故按力学原因划分如下:

?压垮型冒顶:1.垮落带老顶岩块压坏采场支架导致的冒顶;2.垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架导致的冒顶;3.垮落带或裂隙带老顶旋转下沉时压坏采

场支架导致的冒顶。

?漏冒型冒顶:1.大面积漏垮型冒顶;2.靠煤壁附近局部冒顶;3.采场两端局

部冒顶;4.放顶线附近局部冒顶。

?推垮型冒顶:1.金属网下推垮型冒顶;2.采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶。

?综合类型冒顶:1.厚层难冒顶板导致的冒顶;2.地质破坏带附近的局部冒顶;

3.大块游离顶板导致的冒顶。

5.老顶来压造成的顶板事故类型:

老顶来压时造成的事故类型有:1.垮落带老顶岩块压坏采场支架而导致冒顶;2.垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架导致的冒顶;3.垮落带或裂隙带老顶旋转下沉时压坏采场支架导致的冒顶。

6.综采工作面支护质量检测与顶板动态监测指标及具体做法:

支护质量检测指标有:1.支架初撑力;2.支架工作阻力;3.支架与工作面输送机的夹角;4.支架横向歪斜角;5.支架端面距;6.支架顶梁俯仰角;7.支架顶梁错距;8.支架间距。顶板动态监测指标有:1.端面顶板冒落高度;顶板中的断层。

具体做法:1.布置测线;2.数据测量与记录;3.日常监报。

1.论述复合顶板的推垮型冒顶机理:

1.离层:支柱初撑力小,在复合顶板自重作用下,复合顶板与支柱同时下沉下缩,而顶板上位岩层未下沉或下沉较缓,从而导致复合顶板与其上部岩层离层;

2.断裂:由于各种原因,在复合顶板中断裂出一个六面体四周或是与原岩层断开或是与采空区为邻下面由单体支架支撑;

3.去路与倾角:当六面体周围有一定空间即去路,且向该去路方向有一定的倾角,在自重作用下,六面体就具有向去路方向的的推力;3.推力大于阻力:当推力大于阻力时就会发生推垮型冒顶。

2.采场顶板控制设计应从哪些方面考虑

采场顶板控制设计的目标有两个:1.最大限度的消除压、漏、推冒顶隐患,防止发生各种类型的冒顶事故;2.所需的费用最少。因此,在综采工作面和综放工作面控顶设计时主要考虑支架类型、支架工作阻力与初撑力以及支架的高度等方面;在单体液压支柱工作面考虑支柱与顶梁的类别、型号,支架的排距与柱距,支柱的初撑力,密集支柱和墩柱的应用等方面。厚层难冒顶板工作面控顶设计中应考虑采煤工作面长度,厚层难冒顶板下自由空间高度,垮落带高度,支架工作阻力,支柱初撑力,支架高度及选型,厚层难冒顶板的判别等方面考虑。

3.论述如何实现科学的顶板管理

顶板的科学管理包括:一、在工作面投入生产前要进行合理的顶板控制设计;二、在工作面日常生产过程中要进行支护质量与顶板动态监测。为此我们应研究采场顶板事故机理以及预防措施,并在此基础上提出进行工作面合理顶板控制设计的方法,研究支护质量与顶板动态监测新技术,从而保证合理顶板控制设计的实现。

4.论述进行支护质量和顶板动态监测的目的和意义

目的:管好采场顶板并最大限度的消除采场冒顶事故。

意义:只有进行日常的动态监测才能发现原控顶设计中的支护参数是否合理,才能发现生产中顶板控制是否达到设计中的要求,从而发现问题,进而解决问题,以消除安全隐患尽可能

的避免顶板事故的发生。

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