第十章 浅埋煤层开采岩层控制.pptVIP

（4） 根据实验和实测发现的顶板架后切落现象不是偶然的，当老顶岩块块度比较大或回转角比较大时都比较容易出现架后切落，形成“台阶岩梁”结构。 “台阶岩梁”结构的水平力随回转角的增大而减小，随块度的增大明显下降，随最大回转角（落差）的增大而增大。 工作面上方老顶岩块的载荷基本上全由前支点承担。“台阶岩梁”结构的失稳形式为滑落失稳。   * 矿山压力与岩层控制 * 第二节 浅埋煤层长壁开采顶板砌体梁结构及其稳定性 （5） 根据浅埋煤层的一般条件，“短砌体梁”结构和“台阶岩梁”结构都将出现滑落失稳，这就是工作面周期来压强烈和出现台阶下沉的根本原 （6） 通过顶板结构稳定性分析，必须对顶板施加一定的支护力才能维持顶板结构的平衡。控制顶板“台阶岩梁”结构的支护力比“短砌体梁”略大，但是两者随回转角的变化有区别。 鉴于“台阶岩梁”和“短砌体梁”结构都有可能存在，确定支护力时应当分别按两种结构计算，取其最大值。 * 矿山压力与岩层控制 * 第二节 浅埋煤层长壁开采顶板砌体梁结构及其稳定性 必须提供足够的支护阻力控制顶板的初始切落运动，才能防止顶板结构的进一步恶化所引起的失稳载荷增大，达到以最小的支护阻力控制顶板的目的，这就是浅埋煤层周期来压期间的“支架—围岩”动态作用关系。 * 矿山压力与岩层控制 * 第三节 浅埋煤层采场支护 一、浅埋煤层采场的支架围岩动态作用关系 浅埋煤层工作面周期来压时顶板最危险的状态如图所示，工作面支架的支护阻力PM由直接顶岩柱重量和老顶滑落失稳所传递的压力RD组成。 * 矿山压力与岩层控制 * 第三节 浅埋煤层采场支护 二、合理支护阻力的确定 “短砌体梁”结构的“支架—围岩”关系 周期来压期间老顶关键块上载荷计算仍然借鉴太沙基岩土压力计算原理，顶板载荷P1的构成如图所示 * 矿山压力与岩层控制 * 第三节 浅埋煤层采场支护 （1） 判断关键层 根据顶板赋存情况和力学性质判断关键层位置和厚度； （2） 确定来压步距 未采面可按照初次来压和周期来压步距计算公式（必要时配合模拟研究）确定来压步距，已采面可实测确定； （3） 确定合理的工作阻力 分别计算初次来压和周期来压的工作阻力，取其最大者作为工作面支护设计的依据。 * 矿山压力与岩层控制 * 第三节 浅埋煤层采场支护 三、浅埋煤层工作面支护设计基本方法 大屯煤电公司龙东矿 7121工作面为提高回采上限后的首采面。煤层至第四系冲积层的距离，通过井下打钻确定为14～15m，该工作面来压规律的一个显著特点是老顶来压步距小，矿压显现强。 初次来压时，步距为14.7m，周期来压步距为7.4m。初次来压时动载系数达 1.55，安全阀开启率为1.4%。周期来压强度逐步降低。直到稳定，动载系数平均为1。安全阀开启率平均为26.20%。 * 矿山压力与岩层控制 * 第四节 近距冲积层采场矿山压力规律 整个观测期间，工作面支架最大工作阻力平均为9710~2768kN，相比之下当于额定工作阻力的82~84%，支架富裕量已显不足。 值得注意是在初次压来期间，第43至第62架支架范围内有20架支架的掩护梁出现了程度不同的焊缝开裂现象 * 矿山压力与岩层控制 * 第四节 近距冲积层采场矿山压力规律 一般情况下、龙东矿七煤工作面初次来压步距为25～30m，周期来压步距为10～15m，支架安全阀开启率不超过20%。在大屯媒电公司，既使采高4m的试验工作面。安全阀开启率也仅为30%左右。 基于现场实测中出现的冲积层下开采具有“来压步距小、矿压显现强”的特点。迸行相似模拟试验及有限元计算分析。 * 矿山压力与岩层控制 * 第四节 近距冲积层采场矿山压力规律 主要结论 在无厚及坚破顶板条件下，当冲积层与煤层间距小于采厚的5～6倍时，采场矿压显现要受冲积层的影呐，称为冲积层下采场矿山压力显现·其主要持征为，来压步距小、矿压显现强。 造成上述情况的原因是: (1) 煤层顶至第四系冲积层最近为14.5m，顶板风化严重，节理裂隙发育。老顶整体住不佳且强度低。工作面直顶顶破碎，片帮冒顶严重，支架初撑力较低且支架与顶板的接顶状态不佳等 * 矿山压力与岩层控制 * 第四节 近距冲积层采场矿山压力规律 (2) 实验室模拟试验表明，当冲积层与煤层间距14.5m，工作面初次来压期间，顶板垮落向冲积层发展，在冲积层内形成承载结构。 冲积层由松散的砂石组成。碎胀系数很小(1.05~1.10)，大量的砂石的冒落。势必造成初次来压强度增大。当冲积层与煤层相距26.5m时，工作面初次来压期间，在顶扳岩层中形成承载结构，来压强度降低 * 矿山压力与岩层控制 * 第四节 近距冲积层采场矿山压力规律 通过研究浅埋深条件下普采工作面、综采工作面和快速推进工作面矿压显现规