第十章浅埋煤层开采岩层控制10

10浅埋煤层开采岩层控制10.1浅埋煤层长壁面上覆岩层活动特点10.2浅埋煤层长壁开采顶板砌体梁结构及其稳定性10.3浅埋煤层采场支护10.1浅埋煤层长壁面上覆岩层活动特点浅埋煤层指具有浅埋深、基岩薄、上覆厚松散层赋存特征的煤层。浅埋煤层上覆岩层活动主要特点：（1）顶板基岩沿全厚切落，破断直接波及地表。来压期间有明显的顶板台阶下沉和动载现象。工作面覆岩基本上分冒落带和裂隙带“两带”。（2）老顶岩块不易形成稳定的砌体梁结构。（3）基岩与载荷层厚度之比Jz（简称基载比）对矿压显现具有重要影响。当Jz0.8时，一般都出现顶板沿煤壁台阶下沉；而Jz0.8时，一般不出现顶板台阶下沉。浅埋煤层分典型浅埋煤层、近浅埋煤层二种类型。10.1浅埋煤层长壁面上覆岩层活动特点图10－4工作面上覆岩层整体切落于台阶下沉10.1浅埋煤层长壁面上覆岩层活动特点图10－3某矿工作面第一个周期来压地表下沉剖面采高M=4m面长L=150m埋深H=50~65m10.1浅埋煤层长壁面上覆岩层活动特点10.2浅埋煤层顶板砌体梁结构及其稳定性老顶“短砌体梁”结构模型岩矿厚度与长度之比i接近1。图10－610.2浅埋煤层顶板砌体梁结构及其稳定性“短砌体梁”结构关键块受力111111111)2(cossin24sin34)2(cossin2cos2sin4PiiQPiiTA10.2浅埋煤层顶板砌体梁结构及其稳定性“短砌体梁”结构的稳定性分析lhhPPiiQPiiTA)()2(cossin24sin34)2(cossin2cos2sin411111111111当i=1.0~1.4时，QA=（0.93~1.0）P10RQmR10i0i000ii)(20000iiiiiishQmLT“砌体梁”结构计算式：浅埋煤层老顶上有较厚表土层载荷作用决定了其矿压特征！10.2浅埋煤层顶板砌体梁结构及其稳定性“台阶岩梁”结构模型图10－10老顶“台阶岩梁”结构模型10.2浅埋煤层顶板砌体梁结构及其稳定性浅埋煤层顶板结构理论要点（1）浅埋煤层老顶周期来压期间可能存在两种结构形态，即老顶“短砌体梁”结构和“台阶岩梁”结构。（2）浅埋煤层老顶“短砌体梁”结构的水平力随块度的增加而减小，随回转角的增大而增大。工作面上方老顶岩块的载荷基本上全由前支点承担。（3）浅埋煤层“短砌体梁”结构参数决定了该结构不易出现回转变形失稳，而具有强滑落失稳特性。10.2浅埋煤层顶板砌体梁结构及其稳定性浅埋煤层顶板结构理论要点（4）浅埋煤层顶板架后切落现象不是偶然的，当老顶岩块块度比较大或回转角比较大时都比较容易出现架后切落，形成“台阶岩梁”结构。“台阶岩梁”结构的水平力随回转角的增大而减小，随块度的增大明显下降，随最大回转角（落差）的增大而增大。工作面上方老顶岩块的载荷基本上全由前支点承担。“台阶岩梁”结构的失稳形式为滑落失稳。10.2浅埋煤层顶板砌体梁结构及其稳定性浅埋煤层顶板结构理论要点（5）浅埋煤层条件，“短砌体梁”结构和“台阶岩梁”结构一般都将出现滑落失稳，这就是工作面周期来压强烈和出现台阶下沉的根本原因。（6）通过顶板结构稳定性分析，必须对顶板施加一定的支护力才能维持顶板结构的平衡。控制顶板“台阶岩梁”结构的支护力比“短砌体梁”略大，但是两者随回转角的变化有区别。鉴于“台阶岩梁”和“短砌体梁”结构都有可能存在，确定支护力时应当分别按两种结构计算，取其最大值。10.3浅埋煤层采场支护浅埋煤层采场的合理支护阻力的确定图10－10太沙基岩土压力计算原理lhKPGZ1tGKhlKtan21hlPG10.3浅埋煤层采场支护浅埋煤层采场的合理支护阻力的确定lhlhKhlPPPGZG)5.2~5.1(1111，关键岩块载荷：控制顶板需要的支护阻力：111111)2(cossin24cos2sin3)sin1(4bPiiihblPkm短砌体梁：11max11max1sinsin25.0sinsin2bPiiihblPkm台阶岩梁：神府浅埋煤层条件需要支护阻力7000kN/架（1.5m宽）！