矿压第12讲

矿山压力及岩层控制11资源与环境工程学院主讲人：兰永伟邮箱：[e-mail]联系方式：13936245598支架类型与特性采场支架与围岩相互作用原理综合机械化工作面顶板控制设计单体液压支柱工作面顶板控制设计第五章采场顶板支护方法2上次课内容本次课内容第六节采场来压预报与支护质量检测第六章采场岩层移动与控制第一节岩层移动引起的采动损害概述第六节采场来压预报与支护质量检测一、老顶来压的预测预报采场矿压观测的目的：掌握采煤工作面来压显现特点、步距和强度；分析采煤空间支架与围岩相互作用的关系；为研制采煤机械和支护设备、合理地安排工序、选择采煤参数、支护方式和顶板管理方法等提供科学依据。1．老顶断裂的主要特征及预报原理2)老顶断裂线处于工作面前方煤壁之内，老顶断裂与工作面全面来压之间存在时间差，为来压预报和采取对策提供了时间。1)老顶断裂是裂缝形成、扩展的时间过程；3）老顶在断裂前后其挠曲面将发生突变，由此引起断裂线前方出现“反弹”与“压缩”现象，研究还表明，即使工作面中部老顶断裂，两侧巷道内也会出现反弹、压缩现象。补充：单体液压支柱压力自记仪2．老顶断裂与来压的预测预报实例柴里煤矿2322面进行老顶来压预报的试验为例，说明其应用方法与效果。(1)测站布置超前巷道点：判断老顶断裂的产生与扩展。工作面内的测点：监测工作面宏观压力显现与支护工作状态。(2)监测工作每天更换20个圆图压力自记仪的表纸。(3)数据处理观测数据采用计算机处理，并给出当天工作面矿压显现综合指标，为顶板管理决策提供依据。(4)初次来压的预报老顶没有明显断裂的标志：测点记录的压力曲线没有明显的变化，都呈现恒阻和增阻式。老顶有明显断裂的标志：记录出现台阶下沉。12月9日13时15分，工作面由开切眼推进了33m，在中间巷距煤壁13m的8号测点记录到一个9.5MPa的负台阶，估计断裂位置42m。2天后12月11日13时5分，工作面距开切眼34米，在回风巷距煤壁14m的1号测点又出现一个2MPa的负台阶，证明工作面中部的裂缝已向两侧伸展。确定初次来压预报(5)第一次周期来压预测预报(6)反弹信息与老顶断裂、来压的关系用反弹、压缩现象确定老顶断裂，并用反弹点后方判断断裂位置是正确的。经验：①回风、运输巷内捕捉到反弹信息至工作面来压平均为2.37d，有较高的可靠性。②超前巷道内出现反弹的位置平均在工作面煤壁前方10～15m。③根据2322面单体液压支柱的加、卸载试验，其增、卸载特性：曲线率为40MP/15mm，而测得的监测柱平均反弹压力为3.7MPa，由此可以换算实测反弹平均值为1.39mm；④一组反弹信息对应产生一次来压；⑤反弹信息与老顶来压有关，所以工作面来预测预报也应分区考虑。二、采场支护质量监测1．单体液压支柱工作面支护质量监测(1)监测内容及指标支护参数、顶板状态参数以及顶板动态(老顶来压、断层等)。顶板动态顶板动态主要指老顶来压和顶板的断裂情况。监测中若发现支柱初撑力不够，应进行补液，使支柱达到规定的初撑力。若某测线支柱初撑力不够，此测线上下各5m左右范围内的支柱均应检测其初撑力。(2)监测方法2.综采工作面支护质量监测(1)综采工作面直接顶的端面冒落1.直接顶端面冒落的现场观测端面顶板冒落与端面距、工作面推进速度及支架顶梁倾斜度之间具有密切的关系。②端面顶板冒落的机理由于老顶断裂，对于已形成的老顶“结构”则可能导致破断岩块的滑落失稳与变形失稳两种状态，而这两种状态均将影响直接顶的稳定性。当老顶岩块滑落失稳时，破断岩块与未断岩块间形成的摩擦阻力小于岩块的重量及载荷。它将迫使直接顶沿裂缝形成错动，同时引起端面顶板的冒落，如图所示。由此可知，端面顶板冒落与直接顶本身的力学性质及端面距大小有关，同时老顶岩梁断裂及其形成的失稳对端面顶板冒落也有直接影响。(2)综采工作面支护质量监测①端面顶板冒落的影响因素及监测内容：…影响综采面控顶效果的因素主要包括顶板条件、控顶技术和支护质量。控顶技术和支护质量的影响主要包括支架架型、支护参数和支架的使用状况。其中支架架型主要包括其结构形式、梁端结构和底座结构；支护参数包括额定初撑力和额定工作阻力；支架的使用状况是指支架操作的完善性、合理性和正确性。参看170页（同学自己看）顶板状态监测主要测定支架载荷增量、煤壁片帮深度、顶板岩石强度，以及在工作面运输巷顶板测量裂隙间距和分层厚度。支架支护质量主要测定支架的支护阻力、支架的梁端距；顶梁的仰俯角、支架立柱的倾斜角等。②监测方法、作用与效果顶板管理：通过监控日报和实时在线监测，及时反映工作面顶板状态，并预报来压，以提醒注意，及时整改、补充、加强支护。支架使用:通过对支架支护质量的实时监测，包括支架初撑力；顶梁俯仰角，工作阻力、管路和阀件漏窜液及维护情况等动态反映支护质量、支架位态及稳定性，为消除支架事故隐患；提高支护质量提供信息和依据。监测工作是每天进行的，监测同时也是整改，经过一段时间，就可逐步消除支架使用不当的人为因素。本节重点：1.采场矿压观测目的；2.老顶来压预测预报方法；3.采场支护质量监测指标（单体液压支柱工作面、综采工作面）第六章采场岩层移动与控制第一节岩层移动引起的采动损害概述岩层移动引起的灾害主要表现在：(1)形成矿山压力显现。(2)形成采动裂隙。(3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷；统计表明，平均每吨煤地面塌陷约800m2，截止2000年底，全国井工开采引起地面塌陷面积达5000km2；并且每年以220km2的速度递增。绿色开采：基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响；目标是取得最佳的经济效益和社会效益。第六章采场岩层移动与控制第一节岩层移动引起的采动损害概述第六章采场岩层移动与控制第一节岩层移动引起的采动损害概述“绿色开采技术”主要包括以下内容：①水资源保护--形成“保水开采”技术；②土地与建筑物保护--形成离层注浆、充填与条带开采技术；③瓦斯抽放——形成“煤与瓦斯共采”技术；④煤层巷道支护技术与少矸右排放技术；⑤地下气化技术。