第4讲（回采工作面上覆岩层活动规律及其分析）).ppt

第四讲教学目的,掌握老顶岩层稳定性的分析方法梁式平衡理论;直接顶离散原因；裂隙“三带”分布规律。难点老顶岩层的梁式平衡理论作业p113习题1、3,回采工作面概述,回采工作面/采场概念p79顶板/底板概念P79直接顶概念P79直接位于煤层上部一层或几层性质相近的顶板岩层;通常为页岩或砂岩。也有将冒落带内的岩层统称伪顶概念P79矿煤体与直接顶间的0.3-0.5m的极易垮落的软弱岩层老顶概念p79一般由砂岩、石灰岩及砾岩组成。也有将冒落带以上的裂隙带岩层统称直接底概念p79,采空区处理与支护,为了维护好回采工作面，必须支护回采工作面，并处理采空区。常见工作空间形式,刀柱采煤,长壁后退缓慢下沉采煤,充填采煤,全部垮落法采煤,采空区处理方法,“控制爆破局部切槽放顶”技术实践,放顶炮孔布置示意图,切槽放顶堆坝封隔平面示意图,切槽放顶堆坝封隔剖面示意图,1-切槽口2-空区顶板3-空区底板4-松石堆积坝5-残留顶柱6-平巷底板7-爆破裂纹扩展示意,W-切槽宽度,一般10m；L-切顶深度，本矿为１.96m；N-采空区高，本矿为２m。,金属矿山放顶效果,仰视平视,回采工作面支护,支架压力P80回采工作面支架压力、支护（撑）物压力，仅为上覆岩层重量的百分之几。为什么P80挤、压、臌等地压显现现象。研究开采后回采工作面空间上覆岩层中坚硬岩层形成结构的稳定性，对保证安全生产有着极其重要的意义。为什么P80,老顶岩层的稳定性梁式平衡理论,形成充满采空区所需直接顶的厚度hN/kp-1如果实际直接顶厚度h，顶板将成悬臂状态。深埋煤矿或矿体，按两固定端梁推导两端弯矩最大，为Mmax-qL2/12浅埋煤矿或矿体，按两端简支梁推导最大弯矩发生在梁中部，为MmaxqL2/8,老顶岩层作为板结构时破段形式p82,薄板类型四周、三周、二周或一周固支，其余简支。随着弯矩的增长，老顶岩层达到强度极限时，将形成断裂。先在长边中部断裂长边裂缝工作面推进原裂缝闭合，后在短边中央形成裂缝，待四周裂缝贯通后，板中央弯矩又达到最大值，超过强度极限而形成裂缝，最后形成X型破裂。,,,老顶初次破断时的极限跨距p85,单层岩梁，顶板岩层的安全跨距Ls固定梁Lsh2RT/nq1/2简支梁Ls2hRT/3nq1/2RT-抗拉强度；n-安全系数，一般为6；h-梁高度；q-均布荷载。不计n时，Ls为极限跨距。多层岩梁组合时，一般按第一层岩梁设计。按第二层及以上各层计算的安全跨距和极限跨距，都较上述公式大；按剪切强度计算的跨距，也对应较上述大。,直接顶概述,直接顶概念p93（工作面直接维护的对象）直接顶特点P93经常处于破断状态;无水平力的挤压作用，难于形成结构,重力全部由支架承担顶板事故的统计特征P93直接顶引起的推跨事故占71，多发生在上下出口。,直接顶岩块离散原因分析,1）节理、裂隙切割；2）初次放顶前直接顶挠度大于老顶挠度而离层断裂；3）单体支柱刚支设时初撑力低；或液压支柱时无支护空间宽（2m左右），因而离层断裂；4）工作面较短时，悬露老顶的挠度较小，直接顶挠度常大于老顶而离层；5）放顶回撤支柱导致直接顶离层；6）分层回采时，第二分层及以后各层的直接顶处于离散状态。,“三带”分布规律及应用P100,三带冒落带、裂隙带、弯曲下沉带；直接顶\直接顶之上--煤层厚度的10倍以内\10倍以外变形特征1）一般在回采工作面前方3040m就开始了；2）水平移动剧烈，垂直移动甚微；3）垂直移动推过工作面前方钻孔48m后急剧增加，但各层不同，越向上越缓慢；4）移动曲线符合负指数规律。应用举例,