第六章(煤层顶底板-5).pptx

第六节第六节煤层顶底板煤层顶底板一、煤层顶底板对生产的影响一、煤层顶底板对生产的影响1 1、影响工作面的连续推进、影响工作面的连续推进 工作面遇断层时，坚硬的顶底板不利于挑顶挖底的方式通过断层，工作面不得不重开切眼。2 2、顶底板的破坏可能导致突水、顶底板的破坏可能导致突水 华北地区下组煤的安全开采是一个重大课题。3 3、影响支护、影响支护 不同类型的顶板影响到支护的密度、支护形式。底板松软将失去对顶板的支撑作用(支柱插入底板，即插针）。4 4、影响地表沉陷程度、影响地表沉陷程度第六节第六节煤层顶底板煤层顶底板二、煤层顶底板条件的研究方法二、煤层顶底板条件的研究方法1、收集有关资料2、研究井田地质构造展布规律对顶板条件的影响3、进行采样测试物理力学性质，了解岩石坚固性、可塑性、吸水率。4、观测顶底板矿压数据。5、编制顶底板条件类型图和顶底板地质险情分析图 底板主要研究采动破坏深度、机理、规律等研究。经常采用的方法：注水法、超声波、地质雷达、应力应变观测法。国内在底板破坏研究方面占有领先水平。三、常见的顶板底板事故三、常见的顶板底板事故第六节第六节煤层顶底板煤层顶底板 回采工作面常见顶板事故是回采工作面常见顶板事故是冒顶事故冒顶事故。采动采动对底板破坏作用对底板破坏作用（1）应力状态的改变。当工作面从开切眼开始回采之后，采面围岩应力将发生变化。随着工作面的推进，煤层底板前方处于支承压力作用而压缩。工作面推过后，应力释放，底板处于膨胀状态。随着顶板的冒落，采空区冒落矸石的压实，工作面后方一定距离的底板以恢复到原岩应力状态。由于工作面是在不断推进的过程中，所以，底板处于压缩膨胀再压缩的状态。而在压缩与膨胀变形的过渡区，底板最易发生破坏。（2）结构面的再扩展。（3）采动裂隙带的形成。第六节第六节煤层顶底板煤层顶底板四、煤层顶底板条件分类四、煤层顶底板条件分类19971997年年2 2月月1 1日实施的日实施的“缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类”方案。方案。1 1、直接顶分类、直接顶分类 依据直接顶初次垮落平均距、参考顶板岩性和节理发育情况、分层厚度及依据直接顶初次垮落平均距、参考顶板岩性和节理发育情况、分层厚度及岩石单向抗压强度等，将直接顶划分为四类。岩石单向抗压强度等，将直接顶划分为四类。第六节第六节煤层顶底板煤层顶底板2、基本顶（老顶）分类、基本顶（老顶）分类3、伪顶分类、伪顶分类4、煤层底板分类、煤层底板分类（略）参考书（略）参考书P205-206）主要内容：主要内容：1、煤层厚度变化、煤层厚度变化2、地质构造、地质构造3、岩浆侵入煤层、岩浆侵入煤层4、岩溶陷落柱、岩溶陷落柱5、矿井瓦斯、矿井瓦斯6、煤层顶底板、煤层顶底板7、地温、地温8、地应力、地应力第六章影响煤矿生产的主要地质因素第六章影响煤矿生产的主要地质因素第七节地温一、引起煤矿地温异常的因素1、大地构造位置：地壳稳定类型2、岩石的导热性：岩浆岩、石灰岩导热性强，传热快地温低异常。泥岩、页岩、煤导热性差，传热慢地温高异常。煤系盖层厚，地表水补给条件差，这样地区地温较高。3、矿区基底起伏（一定深度范围内）基底隆起区古老岩系研性致密导热率高，热流在隆起区域汇集形成高异常。4、深大断裂 通达上地幔，深大断裂是深部炽热物质上升通道。5、地下水活动6、局部热源影响（1）岩浆侵入体余热：（2）放射性元素的富集：（3）硫化矿床的氧化热：近地表处的硫化矿床，氧化生热是个不可忽视的局部热源。7、人为因素：通风、排水第七节第七节地温地温二、我国矿区的地热类型1、基底抬高型：热流值高，地温偏高，出现热害。2、基底沉陷型：热流值低，不会出现热害。3、深大断裂型：热流值高，有热水涌出。4、地下水活动强烈型：地温低，千米内不会出现热害。5、深循环热水型：局部热异常，局部有热水涌出。6、硫化物氧化型：局部热异常。第七节第七节地温地温三、降温措施三、降温措施我国的矿山安全条例规定：井下工人作业地点的空气温度，我国的矿山安全条例规定：井下工人作业地点的空气温度，不得超过不得超过2828，超过时应采取降温和其他保护措施。同时，超过时应采取降温和其他保护措施。同时煤矿安全规程规定：采掘工作面的空气温度不超过煤矿安全规程规定：采掘工作面的空气温度不超过2626，机电硐室的空气温度不得超过机电硐室的空气温度不得超过3030，空气温度超过时，要，空气温度超过时，要采取降温措施。采取降温措施。改善矿内气候条件的措施很多，归纳起来有两个方面：改善矿内气候条件的措施很多，归纳起来有两个方面：一为非人工制冷措施一为非人工制冷措施，即矿井通风；一般来说，在地温，即矿井通风；一般来说，在地温3131以上、以上、3737以下时，可能产生热害，但这种热害一般以下时，可能产生热害，但这种热害一般通风方法（即：非人工风流的措施）就可以解决。通风方法（即：非人工风流的措施）就可以解决。二为人工制冷来冷却风流的措施，二为人工制冷来冷却风流的措施，也称为矿井空气调节；也称为矿井空气调节；在地温达到在地温达到3737以上的地区，一般来说，单靠加强通风降以上的地区，一般来说，单靠加强通风降低温度难以达到目的，应考虑采用人工制冷降温系统。低温度难以达到目的，应考虑采用人工制冷降温系统。第七节第七节地应力地应力地应力是指地壳岩体中，在未受人为扰动的天然状态下所地应力是指地壳岩体中，在未受人为扰动的天然状态下所具有的内应力，亦称现代应力或原始地应力，岩石力学中具有的内应力，亦称现代应力或原始地应力，岩石力学中称原岩应力。按成因可划分为自重应力、构造应力和侧限称原岩应力。按成因可划分为自重应力、构造应力和侧限应力。应力。在矿体没有开采之前，岩体处于平衡状态。当矿体开采后，在矿体没有开采之前，岩体处于平衡状态。当矿体开采后，形成了地下空间，破坏了岩体的原始应力，引起岩体应力形成了地下空间，破坏了岩体的原始应力，引起岩体应力重新分布，并一直延续到岩体内形成新的平衡为止。在应重新分布，并一直延续到岩体内形成新的平衡为止。在应力重新分布过程中，使围岩产生变形、移动、破坏，从而力重新分布过程中，使围岩产生变形、移动、破坏，从而对工作面、巷道及围岩产生压力。通常把由开采过程而引对工作面、巷道及围岩产生压力。通常把由开采过程而引起的岩石移运动对支架围岩所产生的作用力，称为起的岩石移运动对支架围岩所产生的作用力，称为矿山压矿山压力力。一、概念一、概念第七节第七节地应力地应力初次压力初次压力：当压力达到某一极值时，作用于支架上的压力周期性地压周期性地压：周期性来压时作用于支架上的压力称为周期性地压。动压动压：在周期性来压和初次来压时都表现为工作面顶板的激烈下沉，因而把初次地压和周期性地压统称为动压静压静压：平衡时的压力。第七节第七节地应力地应力二、影响矿山压力的主要因素二、影响矿山压力的主要因素（1 1）煤、岩层的物理力学性质）煤、岩层的物理力学性质弹性模量大的岩体有利于矿山压力的积累弹性模量大的岩体有利于矿山压力的积累（2 2）地质构造）地质构造断层、褶皱等构造盈利集中的地段，就是矿山压力显现的断层、褶皱等构造盈利集中的地段，就是矿山压力显现的地段。地段。（3 3）水文地质条件）水文地质条件水的参与降低了岩石力学性质，降低研究强度，导致围岩水的参与降低了岩石力学性质，降低研究强度，导致围岩的变形和破坏。的变形和破坏。（4 4）瓦斯）瓦斯瓦斯突出是冲击地压的一种表现形式。瓦斯突出是冲击地压的一种表现形式。地压表现特征（一）顶压（一）顶压 1煤层顶板的岩石2不同岩性顶压的表现特征：煤层顶板为易冒落的松软岩时，一般不会发生大面积来压和切顶事故。中等冒落性顶板：随着悬露面积增大，老顶压力增大，到一定限度后老顶冒落。难冒落和极难冒落的坚硬顶板：随着开采面积的增大，顶压不断增加，增大到一定程度可形成大面积来压。3大面积来压的表现特征：大面积来压的过程是，顶板弯曲下沉，压迫煤柱或支架，产生炸帮和折裂现象，造成脱岩、破裂，最后导致顶板的大面积冒落。大面积的冒落的征兆是：（1）顶板急剧下沉；（2）顶板断裂；（3）底板隆起；（4）产生超前压力；（6）工作面的压力增大。（二）侧压（二）侧压 侧压的大小主要取决于该巷道的顶压和深度，顶的压力愈大，巷道至地表的距离愈大，则该巷道的侧压愈大；反之则小。（三）底压（三）底压 引起底板隆起的原因有：A、巨大的顶板压力经两帮传至底板使底板产生隆起现象；B、煤层下部有高压含水层时，当水的压力等于或大于底板岩石的强度时常产生底板的隆起现象；C、底板岩石吸水后岩体膨胀而引起底板的隆起。三、地压活动观测 1、常规工作面地压活动的观测；2、大面积采空区的地压活动的观测；四、地压的处理 各种压力的处理情况，选择将巷道开掘在什么岩层中，以及巷道的形状、支护方式和材料等，并根据顶压情况选择采煤方法和顶板管理方式等。矿山压力显现矿山压力显现是矿山压力作用的结果和外部表现，是在矿山压力作用下所引起的一系列力学现象，如：（1）顶板下沉和垮落、（2）底板鼓起、片帮、（3）支架变形和损坏、（4）充填物下沉压缩、（5）煤岩层和地表移动、（5）露天矿边坡滑移、（6）冲击地压、（7）煤与瓦斯突出等现象。第六章书面作业指出你所在矿区影响生产的主要地质因素，并以实例简单论述其危害及其治理措施。要求：1、作业纸上作答，不要用作业本。2、无实际现场工作经验的同学，可查找一些资料，论述某一矿区或矿井。思考题1、矿井地质构造划分依据有哪些？2、矿井断层的定量分类方案。3、褶曲的判断与观测有哪些内容，应注意什么问题？4、巷道遇断层以前可能什么征兆？5、矿井断层的观测内容？6、断失翼煤层的寻找方法？7、矿井构造如何预测？8、平巷过断层。9、煤层的观测内容？10、厚煤层和煤厚变化探测方法？11、岩浆侵入体的特征？12、瓦斯的定义，瓦斯有哪两种赋存状态？13、瓦斯分为哪几个带？14、影响瓦斯含量的地质因素有哪些？15、岩溶塌陷的定义？16、岩溶发育的四个条件？17、陷落柱有哪些井下特征？18、陷落柱有哪些判别标志？19、陷落柱井下物探的原理和方法？20、在生产过程中，对陷落柱如何处理？