第九章厚煤层综放开采岩层控制

第九章第九章厚煤层综放开采岩层控制厚煤层综放开采岩层控制第一节第一节顶煤破碎机理与运移规律顶煤破碎机理与运移规律第二节第二节放顶煤开采矿山压力显现的基本规律放顶煤开采矿山压力显现的基本规律第一节第一节顶煤破碎机理与运移规律顶煤破碎机理与运移规律一、综放开采的概念一、综放开采的概念在厚煤层（一般煤厚≥5m）下部布置一个综采工作面,高2～3m,支架尾梁有放煤功能,在工作面前后分别布置一台刮板输送机,采煤机组切割的煤炭由前输送机运出,工作面上方的煤炭冒落放出后,由后输送机运出。放顶煤开采的实质是实现工作面煤炭和顶部煤炭同时采出，顶部煤炭的开采是依靠矿山压力作用，使其自行破碎和冒落，且自行流动和放出。放顶煤开采示意图二、顶煤的力学特征与应力场条件二、顶煤的力学特征与应力场条件1.顶煤的力学特征顶煤的力学特征对顶煤破碎过程起重要作用顶煤的强度顶煤的原生裂隙顶煤的强度与受力状态有关。图9－1不同围压下煤体应力－应变曲线2.采动应力场与约束条件采动应力场与约束条件支承压力分布据此可对顶煤的破坏机理给予定性解释：顶煤在支承压力峰值区主要是以剪切破坏为主,是由于顶煤体中的采动应力场形成的剪应力大于顶煤抗剪强度所致。在支承压力峰值区以后随着靠近工作面，沿工作面方向的约束减弱，顶煤的破坏逐渐以拉伸破坏为主，工作面继续推进，顶煤失去侧向约束，在顶板压力和顶煤自重作用下，顶煤将产生冒落，堆积在支架上方或掩护梁上。3.顶煤的变形与位移顶煤的变形与位移顶煤累计位移量往往反映顶煤的破碎程度和强度。图9－4顶煤、顶板位移量与到煤壁距离的关系图9－5顶煤位移场通过比较不同厚度、不同硬度煤层的实测结果，可得到不同顶煤的移动特征：（1）煤体的硬度不同，顶煤开始移动的位置不同。如同为厚6～8m的煤层，在h=6m处，软煤层（f=0.3～0.5）、中硬煤层（f=2～3）和硬煤层（f≥3.5）的顶煤始动点超前工作面的距离分别为15m、10m、5m左右。煤层的硬度系数越低，顶煤始动点超前距离越大，累计位移量越（2）不同高度顶煤始动点的位置不同，无论是软煤、中硬煤或是硬煤，顶煤位置越高，其始动（3）在顶煤移动初期，以水平移动为主，随着工作面推进，垂直位移逐渐增大，在工作面支架上方垂直位移量超过水平位移量，具体位置根据煤层的硬度系数不同而变化，软煤在煤壁前方附近，而硬煤在煤壁后方0.5～1m处。三、顶煤的破坏过程描述与