煤矿掘进顶板管理课件探究.ppt

;目 录;1. 岩石——是矿物的凝聚体（由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律组合而成） 按成因：岩浆岩、沉积岩、变质岩 按固体矿物颗粒间的结合特征： 固结性、粘结性、散粒状 按力学强度和坚实性：坚硬岩石、松软岩石 煤矿中常见：砂岩、石灰岩、砂质页岩、泥质页岩、粉砂岩等 ;;2. 岩石的强度： 在载荷作用下岩石变形，达到一定程度就会破坏。 （1） 抗压强度——岩石试件在压缩时所能承受的最大压应力值。分单向、双向、三向抗压强度。 （2） 抗拉强度——岩石试件在拉伸时所能承受的最大拉应力值。 （3） 抗剪强度——岩石抵抗剪切的极限强度。 　;实验研究结论：;3. 岩石的破坏类型 研究表明：不论加载方式如何，岩石总是被拉坏或剪坏。 拉坏（岩石断裂面明显离开，断裂面间没有错动） 剪坏（岩石断裂不离开，断裂面一定发生错动） 岩石被压坏的原因是因为与压应力不垂直的平面上出现剪应力，当剪应力达到极限时被剪切破坏。;4.岩石的硬度（坚固性） 岩石的硬度、一般理解为岩石抵抗其他较硬物体侵入的能力。硬度与抗压强度有联系又有区别。对于凿岩、岩石的硬度比单向抗压强度更具有实际意义、因为钻具对孔底岩石的破碎方式多数情况下是局部压碎。所以，硬度指标更接近反映钻凿岩石的实质和难易程度。 ;坚固性系数的基本概念;5.围岩的分类; 围 岩 分 类;二、顶、底板有关概念 位于煤层上面的岩层叫顶板，位于煤层下面的岩石叫底板。;;1.顶板 （1）伪顶——紧贴煤层，随采随落，厚度一般0.3m～0.5m。 （2）直接顶——位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上，由一层或几层岩层组成，一般能随回柱放顶及时垮落。 （3）基本顶——位于直接顶之上（有时直接位于煤层之上）厚而坚硬的岩层。能维持很大的悬露面积而不随直接顶垮落。;2. 底板 （1）直接底——位于煤层之下、厚度较小（约0.2m～0.4m），常由泥岩、页岩、粘土岩组成。 （2）老底——位于直接底或煤层（无直接底时）之下，一般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层组成。; 支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制围岩运动的发??速度、以维护安全的工作空间。围岩是承受地压的主要结构、设置人工支护只是为了改善和提高围岩自身支持能力。围岩不仅是施载物体、又是承载结构体、围岩承载圈和支护体是组构巷道的统一体、是一个力学体系、是同时承受铅垂与水平作用力的厚壁圆筒、巷道的开掘与支护都要为保持与改善围岩的自持能力服务。;（一） 支架的形式; （二） 金属支架;梯形支架的力学特征及适用条件; 2. 拱形金属支架 主要有半圆拱可缩性支架、三心拱直腿可缩性支架、三心拱曲腿可缩性支架三种、其力学特性和适用条件见下表。;U型钢可缩性支架的力学性能及适用条件; 3. 封闭曲线形可缩性金属支架 主要有圆形金属可缩性支架和方环形可缩性金属支架两种、其力学特性和适用条件见下表。  封闭曲线形可缩性支架的力学特性及适用条件表; （三）锚杆支护;1. 煤巷锚杆支护作用机理;（1） 悬吊理论 ;（2） 组合梁理论 ;（3） 组合拱（压缩拱）理论 ;（4） 最大水平应力理论 ;锚杆分类 材质：木质锚杆、塑料或是玻璃钢锚杆、金属锚杆 锚固：机械锚固、粘结锚固 锚固长度：局部锚固、全长锚固 目前90％以上的锚固为金属树脂局部锚固锚杆 ;左旋预应力阻尼锚杆 是一种预应力锚杆。阻尼有树脂或塑料阻尼、销式阻尼、金属盖片式阻尼三种。 初期锚固力（或预应力）靠树脂粘结力实现。 锚杆搅拌完毕后需要等待40－60秒时间，然后打开阻尼实现锚杆的预应力（初锚力） 锚杆的预应力产生范围只在非锚固范围实现。 该锚杆安装口诀是： “一推”、“二转”、“三停”、“四紧”。 随着矿井开采深度加大和巷道断面的扩大，该类锚杆应该是今后发展应用的主流锚杆。 ;② 左旋细丝预应力锚杆 ;② 左旋细丝预应力锚杆 ;右旋无阻尼等强螺纹钢锚杆;该锚杆的优点：加工制造简单。 该锚杆的缺点是： （Ⅰ）杆体螺距大。螺距通常在10－12mm左右，大螺距螺母与杆体咬合力低，摩擦力大，时常出现锚杆退丝现象，而且锚杆的安装应力低，很难达到2吨以上的预应力。 （Ⅱ）锚杆锚固力低。因该锚杆杆体设计的螺纹方向（右旋）和锚杆的搅拌树脂方向（右旋搅拌）旋向相同，在搅拌树脂的过程中会对树脂产生一个向外的输送力，大量测试表明，同样杆体直径和同样树脂的情况下，右旋全螺纹等强锚杆的锚固力比左旋细丝预应力锚杆，锚杆力降低20％。 （Ⅲ）杆体的有效断面小，强度低。大量试验表明，同直径同材质的右旋等强锚杆的破断力比左旋细丝预应力锚杆低20％以上。 ;左旋与右旋螺纹钢锚杆强度对比 ;圆钢麻花式锚杆 （1）锚固力低