第六章 综采放顶煤采场的矿压控制.ppt

综采放顶煤采场的矿压控制,山东科技大学资源工程系2008年4月,第六章,本章目录,1.1综采放顶煤开采技术及特点1.2综采放顶煤采场顶板结构及“支架围岩”关系1.3综采放顶煤工作面顶板事故案例,第六章第1页,本章特点,有较多的基本概念放顶煤采场矿压显现特点,放顶煤开采顶煤冒放、顶板活动规律，顶板结构类型放顶煤开采覆岩活动、破坏及其控制,学习难点,第六章第2页,发展状况,法国、原苏联、南斯拉夫等国家于二十世纪40年代或50年代初即开始应用放顶煤开采法;1957年原苏联研制出KTY型放顶煤支架;1963年法国研制出“香蕉”形放顶煤支架，并于1964年用于法国布朗齐矿区，试验取得了成功;英国、德国、南斯拉夫等都相继引进了这一技术;我国于1982年引进了综采放顶煤支架，并于1984年开始工业性试验。二十多年来，这一技术在我国得到了迅速发展，目前工作面年产已超过600万t，达到世界领先水平，工作面回收率达到80以上。,第六章第3页,6.1综采放顶煤开采技术及特点,第六章第4页,6.1.1按工作面布置方式分类,,,整层放顶煤采煤法,放顶煤采煤法,预采顶分层采煤法,预采中间分层放顶煤采煤法,水平分段放顶煤采煤法,第六章第5页,整层放顶煤采煤法特点,当采煤工作面推进一定的距离后，将上部顶煤放出，一次采出煤层的全部厚度（如图6.1（a）所示）。,首先沿顶板在煤层中布置一个普通长壁采煤工作面（即采顶分层），然后再沿底板布置放顶煤工作面进行回采，将底分层上部的顶煤放出，（如图6.1（b）所示）。,预采顶分层采煤法特点,预采中间分层放顶煤采煤法特点,先在煤层中间布置一个普通长壁采煤工作面进行开采。然后再沿底板布置放顶煤采煤工作面。中间分层工作面,第六章第6页,的位置应使底部放顶煤采煤工作面上方有0.5m以上的护顶煤如图6.1（c）所示。,水平分段放顶煤采煤法特点,厚度超过20m，甚至上百米的极厚煤层，可以把煤层厚度按10m～20m分成若干个分段，使用放顶煤采煤法依次自上而下分段回采（如图6.2所示.,注意,对于急倾斜特厚煤层，在分段底部采用水平分层采煤法的落煤方式（机采或炮采），分段上部的煤炭由采场后方放出运走（如图6.3所示）。,a,b,c图6.1三种不同的放顶煤采煤方式,第六章第7页,图6.2极厚煤层分段放顶煤采煤法,第六章第8页,图6.3急斜特厚煤层水平分段放顶煤巷道布置1工作面运输巷；2工作面回风巷,第六章第9页,,按支护方式,（1）综采放顶煤（综放）,（2）轻型综采放顶煤（轻放）,（3）悬移支架放顶煤（简放）,第六章第10页,,,6.2综采放顶煤采场顶板结构及“支架围岩”关系,第六章第11页,6.2.1需控岩层范围,直接顶厚度与放出率、采高、煤岩破碎后的碎胀状况的关系。,需控岩层,直接顶和顶煤,,本章要讨论的中心问题,1）直接顶厚度,我国部分综放面直接顶垮落高度的模拟和实测结果如表6-1所示）,讨论,根据现场实践及模拟研究结果，对直接顶的厚度的认识,第六章第12页,表6-1我国部分综放面直接顶垮落高度的模拟和实测结果,规定了“不能永久地向煤壁前方和老塘矸石传递力”是直接顶的（状态如图6.4所示）。,式中,第六章第13页,2）直接顶厚度计算,前提条件,MZ直接顶厚度；T顶煤厚度；H采高；C残煤厚度；SA老顶在触矸处的沉降量。,图6.4直接顶厚度计算图,第六章第14页,例如，郑州矿务局顶煤碎胀系数为1.2，SA0.2H，则直接顶厚度为,由上式可知，KA在一定的顶板条件下是常数，直接顶厚度由采高、顶煤厚度和放出率控制。,第六章第15页,3）应用实例,6.2.2放顶煤采场的顶板结构,第六章第16页,1）“煤煤”结构,2“岩矸”结构,3）岩梁结构,在顶煤较厚、煤层结构复杂的情况下，很可能出现支架上方未冒顶煤与采空区已冒顶煤之间的拱式平衡结构（如图6-5所示）。,未垮落岩层与已垮落矸石挤压而形成的半拱结构如图6-6所示。,当煤层上存在大厚度坚硬岩层且直接顶厚度较小、顶煤较薄时（如图6-7所示）。,,第六章第17页,图6.5“煤煤”结构示意图,图6.6“岩矸”结构示意图,第六章第18页,图6.7岩梁结构示意图,第六章第19页,6.2.3放顶煤采场的“支架围岩”关系,1）“煤煤”结构下的支架围岩关系,PT（PT2T1）γtPc,第六章第20页,关系表达示,PT支护设计时支架的合理支护强度P状态系数，平时0，来压时为1；T2，T1分别为上位和下位顶煤厚度；γt顶煤平均密度；Pc直接顶和老顶间的接触应力。,式中,,第六章第21页,2）“岩矸”结构下的支架围岩关系,PTTγtMz1γzPc,式中,3）梁式结构下的支架围岩关系,关系表达示,Mz1直接顶厚度,该厚度随着顶煤放出率而变化；γt直接顶密度。,PTTγtMzγzPc,因此选择老顶来压时的动载系数最好通过矿压观测来定。,第六章第22页,关系表达示,Mz直接顶的厚度，m。,式中,注意,,,,第六章第23页,6.3综采放顶煤工作面顶板事故案例,顶板灾害包括来压时对支架的损坏、诱发煤与瓦斯突出、诱发冲击地压、顶板垮落撞击诱发采空区瓦斯爆炸、顶板垮落挤出采空区瓦斯等。,不同煤层条件下顶板事故案例,1.三软煤层条件顶板事故;2.中硬以上煤层条件顶板事故3.急倾斜煤层条件顶板事故,主要顶板灾害,本章小结,本章介绍了根据工作面布置方式和支架类型对放顶煤采煤法分类方法；根据综放工作面顶煤顶板的特殊构成，讨论了支架需控岩层主要为顶煤和直接顶，进一步根据现场实测和理论分析提出了3种顶板结构型式及其“支架围岩”关系特点，介绍不同煤层条件下综放工作面顶板事故的类型、特点和对策。,第六章第24页,