03采场顶板活动规律教学幻灯片.ppt

矿山压力与岩层控制目录第一节几个概念根据实测，回采工作面支架所承受的力仅为上覆岩层重量的百分之几。
这是因为上覆岩层形成了“大结构”，这种大结构能够承担上覆岩层重量，从而起到对回采工作面的保护作用。第二节有关采场上覆岩层“大结构”的假说 此假说认为，工作面和采空区顶板可视为一端固定于煤壁前方岩体内，另一端处于悬伸状态的梁，悬臂梁弯曲下沉后，受到已垮落岩石的支撑，当悬伸长度很大时，发生有规律的周期性折断，从而引起周期来压。该假说认为，工作面支架存在两种工作状态：给定载荷状态；给定变形状态。 此假说认为，在采场周围存在应力降低区，应力增高区和采动影响区，并随工作面推进而向前移动。采动岩体形成各种裂隙，从而形成假塑性梁。 “砌体梁”结构是基于采动岩体移动的如下特征而提出的：随着工作面的推进，采空区上方坚硬岩层在裂缝带内将断裂成排列整齐的岩块，岩块间将受水平推力作用而形成铰接关系。
岩层移动曲线的形态经实测呈开始为下凹、而后随工作面的推进逐渐恢复水平状态的过程，由此决定了断裂岩块间铰接点的位置。
若曲线下凹，则铰接点位置在岩块断裂面的偏下部；反之，则在偏上部。
如果在回采空间以及邻近的采空区上方出现明显的离层区，说明该区内断裂的岩块可以形成悬露结构。由于垫层传递剪切力的能力较弱，因而两层骨架间的联结能用可缩性支杆代替。第三节直接顶的垮落4、直接顶初次垮落前的离层4、直接顶初次垮落前的离层直接顶和老顶间发生离层切眼钻孔位置图红外钻孔摄像机第四节老顶的断裂形式二、老顶的板破断老顶板竖“O-X”型破断形式第五节老顶的初次断裂步距两端固支梁极限跨距：举例：设h＝4，Rs=33Mpa，RT=7Mpa，q=174Kpa老顶承受载荷q计算二、老顶板断裂的极限跨距工作面长度对断裂步距影响（3）b＝√2lm时，则a＝√2lm＝b。老顶呈正“o－x”破断，即“见方垮落”。第六节老顶断裂后的“砌体梁”结构及其稳定性分析1、结构的滑落失稳一般情况下，φ=38°~45°，tanφ=0.8~1.0。因此，要防止老顶初次破断后“砌体梁”结构产生滑落失稳岩块的高长比要小于0.4~0.5，即岩块长度要大于2~2.5倍岩块厚度。若考虑老顶断裂面与垂直面成一断裂角θ，2、结构的变形失稳二.“砌体梁”全结构模型的受力分析此结构的特征为：
离层区悬露岩块的重量几乎全由前支承点承担；
岩块B与C间剪切力接近于零，因而此处相当于岩块咬合形成半拱的拱顶；
此结构的最大剪切力发生在岩块A与B之间，等于岩块B本身的重量及其载荷；
此结构中第一、二断裂岩块即B与C对结构平衡起关键作用，是结构中的关键块。形成“砌体梁”结构必须具有的水平力为：si0小的含义反映了以下几种情况：根据对岩体结构分析所得的结论，可对以下矿山压力现象做出解释：
老顶岩块的滑落失稳是工作面顶板出现台阶以及有时地表下沉出现台阶的原因；
煤壁上方老顶剪切力最大是工作面顶板沿煤壁切落的原因；上覆岩层结构的存在是支架受力小于覆盖层重量的原因，并由此可以分析工作面支架工作阻力必须平衡的顶板压力大小；
采高小、直接顶较厚和采用充填法处理采空区是工作面顶板压力比较小的原因；
工作面形成的支承压力主要集中于前拱脚的原因。第七节老顶断裂时在岩体内引起的扰动通过老顶弹性地基梁求解发现，在岩层断裂时，老顶在部分区域岩层将发生“上升”，而在另一部分区域老顶岩层对直接顶进一步“压缩”。
前者称为“反弹”现象，其区域称“反弹”区；
后者则称为“压缩”现象，其区域称为“压缩”区。老顶破断的“反弹”与“压缩”现象的意义：
利用在工作面上下巷道中的“反弹”与“压缩”信息来预测老顶岩层的断裂和来压。第三章作业题