第三讲 顶板.doc

第三讲顶板第一课顶板压力是什么压力有初次和周期在掘进巷道之前,地下的岩层或煤层是实体的,上部岩层的重量压在下部岩层上,处于平衡状态。这时岩体不变形,也不会移动。我们在煤层或岩层中掘进一条巷道后,巷道顶部的岩层就要往下落,这个顶部岩层的重量就压在巷道的两帮上(叫做支撑压力),就像盖房子用的水泥预制板搭在两堵墙上一样。如果巷道断面小,而顶板岩层又坚硬,这个“预制板”(顶板)一时还不会垮落;如果巷道断面大,顶板岩层比较松软、层理又明显,这个“预制板”就会发生离层和弯曲下沉,有的人叫“顶板有劲”了;要是不用支架或其他办法支护住,最后就要断裂、破坏、冒落下来。这种由于进行采掘活动而在巷道及回采工作面周围岩体中,以及在支架上所引起的力,叫做“矿山压力”,人们****惯叫顶板压力。掘出的巷道如果不支护,顶板就要冒落,冒顶会不会越冒越高呢?在回答这个问题之前,我们先来看看有些农村的窑洞吧。在黄土高原土质致密的地方,人们往往在向阳坡掏成半圆顶窑洞居住,窑洞里不支护,上面的黄土层多少年也不会塌落,井下巷道也是这样,当顶板冒成拱的形状,就自然平衡不再往高处冒了,形成了自然的平衡拱。这时顶板的压力通过圆拱传递到巷道的两帮上,就好像一座石拱桥,桥上的物体重量是由两边桥基来承担一样。这个拱可以保持比较长时间的稳定,因此巷道支架所承受的压力, 主要是拱内破碎岩石的重量。这种情况在煤炭科学理论上叫做自然平衡拱假说。回采工作面采空区压力大,顶板压力比掘进巷道复杂。现在我们用缓倾斜单一煤层走向长壁全部垮落法采煤的工作面作个例子来说明。回采工作面由开切眼向前推进采煤。煤壁前方的支承压力区也跟着向前移动。随着工作面推进,靠采空区的支柱要顺序一排排回掉,直接顶就会自己垮落。如果直接顶比较厚,冒落的岩石可以填满采空区, 老顶和老顶上面的岩层出现一定的弯曲便沉落在压实的碎矸上,形成了工作面后方的支承压力区。按照前面说的拱形理论,因为压力向前工作面前后传递,所以工作面及靠近的一部分采空区就成了减压区,顶板的压力显得比较缓和、均匀。如果直接顶的厚度比较小,冒落的岩石就不能填满采空区,直接顶上面的老顶就悬露在采空区上/随着工作面向前推进,老顶悬露面积不断扩大,到一定距离,就断裂下沉而垮落,这时使工作面顶板压力突然增大,形成了老顶来压。一个新工作面从开切眼向前推进,老顶第一次大面积垮落叫初次垮落,初次垮落造成的工作面压力突然增大,就是初次来压。工作面继续向前推进,经过一定时间,达到一定距离时,老顶来压又重复出现, 就是工作面顶板的周期来压。周期来压时,工作面的顶板压力和顶板下沉量比平时要大 30% 到 40% ,如果不掌握周期来压的规律,预先采取有效措施,加强工作面支护,就会发生大冒顶。第二课顶板管理有方法木头顶子离不开根据顶板的性质和煤层的厚度条件,处理采空区的办法(也就是顶板的管理方法)基本上有以下四种: 垮落法也叫陷落法,就是随着工作面的向前推进,把工作面靠近采空区的支架撤出,让直接顶自行垮咯或者强制垮落,也就是我们常说的回柱放顶。垮落下来的岩块充填了采空区,减小了工作面顶板压力。工作面沿推进方向一次放顶的宽度叫放顶距;放顶前工作面沿推进的最大宽度叫最大控顶距;放顶后沿推进方向的宽度叫最小控顶距。我国大多数煤矿的回采工作面采用了垮落法。充填法由地面或井下把充填材料运送到工作面,充填采空区支撑顶板,不让它