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简介
这是煤矿顶板ppt，包括了煤矿顶板管理基本知识，顶板支护技术与相关理论，顶板检测技术与装备，顶板事故预防及案例分析等内容，欢迎点击下载。
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课 程 大 纲 第一部分 煤矿顶板管理基本知识 第二部分 顶板支护技术与相关理论 第三部分 顶板检测技术与装备 第四部分 顶板事故预防及案例分析 第二部分 顶板支护技术与相关理论 第一节 、巷道支护技术及相关理论 一、巷道断面形状的选择 二、巷道支护方式的选择 三、相关支护理论 第二节、壁式采煤工作面支护技术及相关理论 一、壁式采煤支护技术 二、采煤工作面支护相关理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 1、巷道断面形状的选择，主要取决于下列因素： （1）巷道穿过岩层的性质，矿压的大小和方向。 （2）巷道的服务年限和用途。 （3）支护方式和支护材料。 在稳定或中等稳定、地压较大的岩层中，开掘断面小、服务年限不长的巷道，选用木支架，或服务年限较长，用工字钢或π行支架支护的巷道，多采用梯形或矩形断面。 在不稳定、地压大的岩层中，过服务年限长而用混凝土、砖或金属支架支护时巷道多采用拱形断面；当围岩特别松软、底鼓严重时，则常采用带底拱形的封闭拱形、椭圆形或圆形断面。 第一节、巷道支护技术及相关理论 二、巷道的支护方式 巷道支护方式有木支架、金属支架、锚杆支护、锚喷支护和料石混凝土砌碹等。 支架、砌碹等支护方式，是着重改善围岩运动状况; 锚杆支护侧重于提高围岩本身强度; 锚杆喷浆支护方式，是将提高围岩本身强度和改善围岩运动状况这二者结合起来。 支护方式的选择，决定于围岩稳定状况。对受工作面采动影响小得巷道，可采用沉缩量小的刚性支护。对受工作面采动影响大的不稳定巷道，应选用可缩性支护。 第一节、巷道支护技术及相关理论 （一）棚式支架 棚式支架包括木支架、金属支架和装配式钢筋混凝土支架等，主要用于服务期不长的采区巷道。 1、木支架 第一节、巷道支护技术及相关理论 2、金属支架 矿用工字支架 第一节、巷道支护技术及相关理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 3、装配式钢筋混凝土支架 普通钢筋混凝土支架 预应力钢筋混凝土支架 第一节、巷道支护技术及相关理论 4、钢管混凝土支架 在钢管内充满混凝土就制成了钢管混凝土，钢管混凝土既有钢材的高强度和延性，同时还具有混凝土耐压和造价低廉的优点，是一种介于钢材和混凝土之间的复合材料。 第一节、巷道支护技术及相关理论 （二）石材整体支架 石材整体支护是指用料石、混凝土或钢筋混凝土砌筑成的整体支护。这种支护的主要形式是直墙拱顶式，它由拱、墙和基础构成，拱的作用是承受顶压，并将它传给侧墙和两帮。墙的作用是支承拱和抵抗侧压，一般为直墙。基础的作用是将墙的力可分为竖压力和横推力。 第一节、巷道支护技术及相关理论 （三）锚杆支护 锚杆支护是通过锚入围岩内部的锚杆改变围岩本身力的力学状态，在巷道周围形成一个整体而又稳定的岩石带，利用锚杆与围岩的共同作用，达到维护巷道稳定的目的。 第一节、巷道支护技术及相关理论 1、锚杆支护使用范围 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类全面推广，Ⅳ、Ⅴ类得到推广应用 综放沿空掘巷锚杆支护 软弱、破碎煤巷锚杆支护 三软煤巷锚杆支护 深井煤巷锚杆支护 第一节、巷道支护技术及相关理论 2、锚杆支护与架棚支护相比，其优越性表现在： 属于主动支护 将巷道围岩变成承载体 对巷道不规则断面适应性强 巷道围岩变形量显著减小，有利于安全生产 简化巷道布置，减少岩石工程 锚杆支护具有巨大的技术经济效益和社会效益，是我国煤炭行业继综合机械化之后的第二次支护技术革命 3 、锚杆支护理论 锚杆支护理论有：悬吊理论、组合梁理论、组合拱理论、最大水平应力理论、围岩强度强化理论等。 4 、锚杆支护体系 （1）锚杆的种类 （2）目前我国锚杆支护体系及要求 ①锚杆 高强度、大直径。破断载荷一般在200~ 300kN以上，近年应用破断载荷400kN以上的锚杆。 延伸率均大于15% 。 锚杆直径20~22mm。 稳定性较高、维护要求低、服务时间短的巷道可以采用Q235圆钢制造。 采用左旋、无纵筋高强度螺纹钢锚杆，等强（锚杆尾部螺纹部分采用墩粗或热处理、滚丝）。 锚杆成套：杆体、托盘（钢板轧制，厚度根据矿压确定）、球形垫圈（铸钢）、减摩垫圈（1个聚氨酯、1个铝合金）、螺母（高强度、快速安装螺帽）。 第一节、巷道支护技术及相关理论 ②锚固剂及锚固方式 锚固剂：树脂药卷，一般采用凝结速度为超快与中速的树脂药卷配合。 全长锚固：锚杆中部受力最大；增阻速度快。具有较大的抗剪切能力。增加岩层间的法向力，阻止层间错动，防止离层。在锚固范围内锚杆伸长1mm，可产生10～20kN的锚固力，支护刚度大。 端头锚固：Ⅰ～Ⅱ类。全长或加长锚固：Ⅲ～Ⅴ类 使用药卷长度一般CK2335、Z2360mm，复合顶板一般采用双速2360和Z2360。 ③三径匹配 钻孔直径比锚杆直径大6～10mm 钻孔直径比树脂药卷大6mm左右 一般钻孔直径29mm，锚杆直径20、22mm，树脂药卷直径23mm。 第一节、巷道支护技术及相关理论 ④网及钢带 网：采用金属网、塑料网。严禁将最前排锚杆螺帽松开或等待后压网。 钢带：钢筋梯子梁、M型钢带、W型钢带等。要求钢筋梯子梁采用高强度焊条焊接，防止开焊。钢带的厚度或钢筋直径根据矿压确定。 ⑤预应力锚索加强支护 是一种主动加强支护 以锚杆支护为主，以锚索为辅 树脂锚固端加粗 锚固在稳定煤岩层中均可以 采用直径15.24mm、17.8mm锚索 第一节、巷道支护技术及相关理论 （四）喷射混凝土支护 喷射混凝土支护是将一定配合比的水泥、砂、石子和速凝剂的干拌合料，通过混凝土喷射机、输料管送至喷头处与水混合，以较高的速度喷射于岩面上凝结硬化后形成混凝土结构的支护方式。 第一节、巷道支护技术及相关理论 三、相关锚杆支护理论 （一） 悬吊理论 （二） 组合梁理论 （三） 组合拱理论 （四）最大水平应力理论 （五） 围岩强化理论 （六） 围岩松动圈理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 三、相关支护理论 1、悬吊理论 将巷道顶板较软弱岩层悬吊在稳定岩层上，以避免较软弱岩层的破坏、失稳和塌落，锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。 第一节、巷道支护技术及相关理论 由于锚杆长度一般都在1.6--2.5m之间，当破碎带较大超过其锚杆长度时，采用悬吊理论无法设计支护参数。 实践证明，即使巷道上部没有稳固的岩层，锚杆也能发挥其作用。 由于锚杆支护的主要对象不仅是破碎带内岩石的重量(自重)，而且还有破碎带产生和发展过程中的碎胀变形力，而后者碎胀变形力远大于前者破碎带内岩石的自重。 软弱围岩中，锚杆的作用是将直接顶板的破碎岩石悬吊在其上部的自然平衡拱上，拱高可采用普氏压力拱理论估算。 第一节、巷道支护技术及相关理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 2、 组合梁理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 5、围岩强化理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 6、围岩松动圈理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 第一节、巷道支护技术及相关理论 围岩松动圈理论的主要观点： 第二节 壁式采煤工作面支护技术及相关理论 一、壁式采煤支护技术 1、采煤工作面顶板支护技术发展历程： 木支柱→金属摩擦支柱→液压支护(单体液压支柱、液压支架) 2、支架类别及其特性： （1）、木支柱（木柱＋木梁） 木支柱强度受材质影响很大，各支柱承载不均衡，回柱困难、效率低。回柱后复用率低，木材浪费量大。工作面顶板下沉量大，冒顶事故多。 第二节 壁式采煤工作面支护技术及相关理论 （2）、金属摩擦支柱 金属摩擦支柱使用液压千斤顶提供初撑力，利用金属销和金属杆之间的摩擦提供工作阻力。其初撑力小且不均匀，容易造成工作面顶板不均衡下沉和破碎。进入20世纪90年代以后，逐渐被性能更加可靠的单体液压支柱替代。回采工作面金属摩擦支柱支护2009年底起禁止使用。 第二节 壁式采煤工作面支护技术及相关理论 （3）、单体液压支柱 单体液压支柱工作阻力恒定，各支柱承受载荷均匀，初撑力大，支设效率高，操作方便，可实现远程卸载，回柱安全。 第二节 壁式采煤工作面支护技术及相关理论 3、单体柱支护壁式工作面布置方式 普采或炮采工作面一般均采用单体液压支柱与铰接顶梁组成的悬臂支架。按悬臂顶梁与支柱的关系，可分为正悬臂与倒悬臂两种。 第二节 壁式采煤工作面支护技术及相关理论 按照梁的排列特点可分为：齐梁式和错梁式。 第二节 壁式采煤工作面支护技术及相关理论 4、综合机械化采煤工作面顶板支护 采煤工作面顶板采用液压支架支护，顺槽超前支护采用单体液压支柱或超前支护液压支架。 第二节 壁式采煤工作面支护技术及相关理论 二、采煤工作面支护相关理论 1、经验估算法（支护强度计算）： 按照支架所需承受的顶板载荷与采后近似线形关系确定： P=N·M·r 式中，P—工作面所需支护强度，MPa； N—支架载荷相当采高岩重，N=4～8； M—煤层采高，m； r—顶板岩石容重，KN/m³ 第二节 壁式采煤工作面支护技术及相关理论 2、(浅埋深)顶板结构理论计算方法 第二节 壁式采煤工作面支护技术及相关理论 3、采煤工作面支架与围岩相互作用原理 支架与围岩相互作用体系： 横向：“煤体——支架——垮落岩石”支撑系统 第二节 壁式采煤工作面支护技术及相关理论 纵向：“老顶——直接顶——支架——底板”支撑系统
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