采场顶板控制及监测-第四、五章.ppt

第四章顶板状态参数与采场支护参数,顶板状态参数采场支护参数支护参数与顶板状态参数的关系,第一节顶板状态参数,①顶板状态参数有顶底板移近量、端面冒高及顶板台阶下沉量。网下开采时，有端面及工作面内网兜高度等。②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。③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。,一、顶底板移近量（仅对单体面）,1、按煤层采高及控顶距估算。,M为煤层采高，为最大控顶距，η为下沉系数。根据50个工作面的实测η0.0250.05。即当采高为2m，距煤壁4m处的顶板下沉量为200～400mm。单体液压支柱面调压试验表明，当初撑力大于50～70KN/架时，控顶距4m处的顶板下沉量可控制在每米采高不超过100mm，即η≤0.025。,2、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,最大控顶距（煤壁至密集、墩柱、或末排柱的距离）老顶周期来压步距。H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，顶底板移近量每米采高不超过100mm时，顶板状态是好的，也容易控制。,二、端面冒高,1、端面冒高与直接顶岩性、支护强度、支护方式等有关。2、单体面的端面冒高应在200mm以内。3、综采面的端面冒高应在300mm以内。德国研究认为大于300mm的端面冒高与支护强度有关，小于300mm的端面冒高与直接顶岩性有关，与支护强度无关。并提出，大于300mm的端面冒高不超过面长的10，则顶板管理是好的。,三、顶板台阶下沉,1、工作面内无顶板台阶或台阶下沉量小于100mm，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，说明支护强度不够，应提高之。,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150mm的网兜数目过多时，影响工作面正常生产。②试验表明，初撑力达70KN，循环内大于150mm的网兜数量小于2个。③上述数据即为网兜高度与数量的控制值。,第二节采场支护参数一、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工作阻力，KN/m2）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。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。①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）。②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。③顶板压力是可变的。,1、支柱初撑力①过去相当长时间只重视工作阻力，对初撑力不重视。②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力，工作阻力是初撑后由顶板下沉压出来的。③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。④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。,2、支柱密度①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。②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场支柱密度，后者对控顶意义重大。③柱距应大于0.50.6m，小于1m。在碎顶和网下，柱距不宜超过0.7m。④通常设计前排距已确定，计算结果需调整时，首先改变一个柱距内的密集数量。,3、支护系统刚度①单位顶板下沉量所对应的支柱工作阻力的增量。②支护系统的刚度越大，对顶板的控制越及时。③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。④金属顶梁不可压缩，其他背顶材料，可压缩50，在阻力达到50KN时就已完成。因此初撑力不宜小于50KN。⑤单体液压支柱、微增阻摩擦支柱本身刚度较好。⑥底板刚度砂页岩、砂岩等中硬、坚硬岩层，其“刚度”较大，而煤、泥岩、页岩等软弱岩层，“刚度”小，此时需穿鞋，保证钻底量小于100mm。,4、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。①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。②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）。③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不钻底。,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，保证支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力。4、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。,第三节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、及顶板台阶下沉量、面内网兜高度等）均与支护强度有关。（2）支护强度越大，顶板状态参数越小。反之支护强度越小，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数。生产实践中主要是提高支架或支柱的初撑力。,作业,顶板状态参数。采场支护参数。支护参数与顶板状态参数的关系。,,第五章支护质量与顶板动态监测,1、概述2、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态监测,第一节概述,1、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，保证采场正常而安全的生产。4、科学管理顶板“合理顶板控制设计”和“支护质量与顶板动态监测”。,第二节综采工作面支护质量与顶板动态监测,一、监测支护质量的指标及指标值支护参数初撑力、工作阻力。运行参数支架与输送机夹角、支架横向歪斜角、端面距、支架顶梁俯仰角、相邻支架顶梁错距、支架间距。1、支架初撑力以控顶设计中确定的初撑力为该指标的指标值。监测中若发现顶板状态参数值过大，应提高初撑力。需要转换成支架立柱的初撑压力指标值。2、支架工作阻力监测支架立柱在移架前的压力值。工作阻力可用来判断支架失效。若工作阻力比初撑力低，说明失效。若失效率达20以上，该套支架就不能保证工作面的安全了。,3、支架与工作面输送机的夹角应是90度，允许偏差5度。4、支架横向歪斜角应垂直于顶底板，其横向歪斜不超过5。5、支架端面距不宜超过340mm。6、支架顶梁俯仰角最大值不超过77、相邻支架顶梁错距最大为顶梁侧护板高度的2/3。8、支架间距其偏差不超过100mm。,二、监测顶板动态的指标及指标值顶板状态参数端面冒高。与顶板控制有关的情况顶板中断层。1、端面冒高以不超过300mm为指标值。2、顶板断层描述走向、落差、正逆，采煤区队再填绘在专门的采矿工程平面图上，看其是否平行工作面。三、其他监测内容监测时间、监测人员、工作面推进度等。四、监测的具体做法测线布置。数据量测与记录。日常监报。,1、测线布置1）自工作面上口往下第3（或4、或5）架开始，自上而下沿工作面每5（或7、或9）架设置一条观测线。2）在上下平巷，自切眼开始每10m设置一个基点，按顺序编号，以便量测工作面推进距。2、数据量测与记录1）从上口（或下口）跟机依次在每监测线上的支架移架初撑后立即量测立柱的初撑压力、支架与输送机的夹角、支架横向歪斜角、端面距、支架顶梁俯仰角、顶梁错距及支架间距。量测该监测线控制范围内的端面冒高、断层要素。2）再跟机依次在各监测线上的支架卸载移架前量测立柱的工作压力。3）其他监测内容时间、工作面推进距等。,数据记录用表1－5－1（P.79）,3、日常监报为“一表两图”，即基础数据表、阻力曲线图、不安全因素平面图。,不安全因素平面图,阻力曲线图,地面监测主机,,联网,显示器,通信模板,井下中心站,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,工作面支架与围岩监测系统,回采巷道顶板离层及围岩变形监测系统,,,,地面监测主机,,联网,显示器,通信模板,人工取数,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,工作面支架与围岩监测系统,,,,,,回采巷道顶板离层及围岩变形监测系统,五、落实整改工作,为及时消除安全隐患，采取相应整改措施（1）及时将监测数据送到地面。（2）及时处理数据，打印“一表两图”，送到领导、调度和区队。（3）领导与科室及时制定出整改措施。并通知调度和区队。（4）区队将“一表两图”画在牌板上，连同整改措施，在班前会上向下井工人说明并布置任务。（5）区队领导及工人到现场落实整改措施。（6）调度监督整改落实动态。,第三节单体液压支柱工作面支护质量与顶板动态监测,一、监测支护质量的指标及指标值1、支柱初撑力控顶设计中确定的初撑力即为该指标的指标值。监测中若发现顶板状态参数过大，则应加大初撑力。2、支护系统刚度重要指标，但很难确定。一般以初撑力大于50KN时，钻底量不超过100mm为指标值。3、支柱刚度指单体支柱活柱缩量的支柱工作阻力增量。可监测支柱本身质量、是否漏液、是否失效等。目前按正负作为有效与失效的判断依据。,4、支柱工作阻力是反映采场支护强度的重要指标，又是计算支护系统刚度、支柱刚度的必须数据。必须量测但无指标值。只量测支柱末阻力，以末前排工作阻力代替。注意（1）监测指标与测量参数是不一样的。测量参数有初撑力、工作阻力、采高、活柱高度、支柱钻底量等。（2）监测两端四对八梁时，因支柱间的相互影响，应在一根顶梁下三根支柱全部支好后，测三根柱的初撑力，计算其平均值即可。,二、监测顶板动态的指标及指标值包括顶板状态参数（顶底板移近量和端面冒高），顶板控制有关情况（断层、悬顶、来压等）。1、顶底板移近量控顶范围内每米采高的顶底板移近量不大于100mm。2、端面冒高冒高不超过200mm为指标值。3、断层描述走向、落差、正逆，采煤区队再填绘在专门的采矿工程平面图上，以判断是否平行工作面。4、采空区悬顶描述长度、范围等，以备必要时采取措施。,三、其他监测内容监测时间、监测人员、工作面推进度等。四、监测的具体做法,主要介绍日常监测1、测线布置1）自工作面上口往下5m左右开始，自上而下沿工作面每10m左右设置一条观测线。2）在上下平巷，自切眼开始每10m设置一个基点，按顺序编号，以便量测工作面推进距。,2、数据量测与记录1）在各测线量测第一排和末前排支柱初撑力、工作阻力、采高及活柱高度。①若初撑力不够，须在测线上下5m范围内棵棵检测并补液整改，使其达到要求。②对测线上下的密集各抽查一棵，若不够，须棵棵检测并补液整改，使其达到要求。2）钻底量，只对末前排在平时和来压期间各统计观测一次。底板变化时再次测量。3）对两端四对八梁，只抽查一对前梁三棵柱的初撑力。4）对特殊地点，初撑力棵棵监测。并记录该地点长度、支柱数量，初撑力不合格等情况，对断层产状要量测记录。,5）对端面冒高、台阶下沉等顶板状态参数进行观测和素描。对当班无法解决的问题和隐患，要重点记录。日常监测数据记录用表5－9（P.85）。,3、日常监报为“一表两图”，即基础数据表、阻力与顶沉曲线图、不安全因素平面图。,阻力与顶沉曲线图,不安全因素平面图。,五、落实整改工作,为及时消除安全隐患，采取相应整改措施1）及时将监测数据送到地面。2）及时处理数据，打印“一表两图”，送到领导、调度和区队。3）领导与科室及时制定出整改措施。并通知调度和区队。4）区队将“一表两图”画在牌板上，连同整改措施，在班前会上向下井工人说明并布置任务。5）区队领导及工人到现场落实整改措施。6）调度监督整改落实动态。,作业,综采面监测支护质量与顶板动态的指标与指标值。,,