回采工作面支护设计方案ppt课件

1、1 回采任务面支护设计1.1 1.1 回采任务面支架与围岩关系回采任务面支架与围岩关系1.2 1.2 回采任务面顶板控制回采任务面顶板控制1.3 1.3 回采任务面支护要求及原理回采任务面支护要求及原理1.4 1.4 回采任务面支护强度确定回采任务面支护强度确定 2022-5-9山东科技大学11.11.1回采任务面支架与围岩关系回采任务面支架与围岩关系1.1.11.1.1支架对顶板的任务形状支架对顶板的任务形状1 1支架对直接顶的任务形状支架对直接顶的任务形状“给定载荷给定载荷方案方案 在顶板岩层沉降过程中，支架对直接顶的任在顶板岩层沉降过程中，支架对直接顶的任务形状按务形状按“给定载荷思索是

2、接近实践的。给定载荷思索是接近实践的。无论顶板沉降到什么位置，直接顶给支架的无论顶板沉降到什么位置，直接顶给支架的作用力可以近似地看成是恒定的。作用力可以近似地看成是恒定的。 2022-5-9山东科技大学22 2支架对根本顶的任务形状支架对根本顶的任务形状“给定变形给定变形“限定变形限定变形a.“a.“给定变形方案给定变形方案 在岩梁由端部断裂到沉降至最终位态的整个运动过程在岩梁由端部断裂到沉降至最终位态的整个运动过程中，支架只能在一定范围内降低岩梁运动速度，但不能中，支架只能在一定范围内降低岩梁运动速度，但不能对岩梁的运动起到阻止作用。对岩梁的运动起到阻止作用。 在在“给定变形任务形状下，岩

3、梁运动全过程中支架给定变形任务形状下，岩梁运动全过程中支架作用力与顶板压力之间的关系为作用力与顶板压力之间的关系为: :QiQiRiRi或或 Qi QiPiLKPiLK式中，式中， Qi Qi 沿倾斜每米顶板给支架的作用力，沿倾斜每米顶板给支架的作用力，N/mN/m； Ri Ri 沿倾斜每米支架阻抗力，沿倾斜每米支架阻抗力， N/m N/m； Pi Pi 回采任务面支架平均承载力，回采任务面支架平均承载力， N/m2 N/m2。2022-5-9山东科技大学3 岩梁运动至最终形状时的顶板下沉量如以以下图：岩梁运动至最终形状时的顶板下沉量如以以下图：为防止支架在岩梁运动过程中被压死，最大允许缩量须

4、满足：为防止支架在岩梁运动过程中被压死，最大允许缩量须满足：2022-5-9山东科技大学4b.“b.“限定变形方案限定变形方案 采场支架对岩梁运动采取采场支架对岩梁运动采取“限定变形，是指采限定变形，是指采场支架对岩梁运动进展必要的限制。在支架阻力的场支架对岩梁运动进展必要的限制。在支架阻力的作用下，岩梁不能沉降至最低位态。岩梁进入稳定作用下，岩梁不能沉降至最低位态。岩梁进入稳定时的位态岩梁运动稳定时采场顶板下沉量由采时的位态岩梁运动稳定时采场顶板下沉量由采场支架的阻抗力所限定。场支架的阻抗力所限定。 支架在支架在“限定变形形状下任务时，支架阻力与限定变形形状下任务时，支架阻力与获得平衡的岩梁

5、位态之间存在着一定的力学关系，获得平衡的岩梁位态之间存在着一定的力学关系，可以建立两者的力学方程。在支架刚度一定的条件可以建立两者的力学方程。在支架刚度一定的条件下，要求控制的位态越高，所需支架的阻抗力越大。下，要求控制的位态越高，所需支架的阻抗力越大。2022-5-9山东科技大学51.1.21.1.2支架围岩的普通关系支架围岩的普通关系 支护强度是指单位面积上支架给予顶板的支支护强度是指单位面积上支架给予顶板的支撑力。撑力。 合理的支护强度应该能杜绝以下顶板事故：合理的支护强度应该能杜绝以下顶板事故：剪切冒落、滑动冒落、冲击冒落；应该尽能剪切冒落、滑动冒落、冲击冒落；应该尽能够抑制以下顶板压

6、力显现：台阶下沉、破碎、够抑制以下顶板压力显现：台阶下沉、破碎、离层、大悬顶、冲击载荷。离层、大悬顶、冲击载荷。式中，式中，AA直接顶作用力；直接顶作用力； hA hA 控顶末排最大顶板下沉量；控顶末排最大顶板下沉量； hi hi 要控制的顶板下沉量；要控制的顶板下沉量； K K 位态常数，由岩梁参数和控顶距位态常数，由岩梁参数和控顶距决议。决议。2022-5-9山东科技大学6支架围岩的双曲线关系如以以下图所示：支架围岩的双曲线关系如以以下图所示：2022-5-9山东科技大学7PThhAAPminPmaxabbcKSd非法区 1.2 1.2回采任务面顶板控制回采任务面顶板控制 根据回采任务面冒

7、顶有压、漏、推三个根本根据回采任务面冒顶有压、漏、推三个根本类型，回采任务面支架必需具备类型，回采任务面支架必需具备“支、支、“护护、“稳的根本性能，即稳的根本性能，即“支得起、支得起、“护护得好、得好、“稳得住。稳得住。2022-5-9山东科技大学81.2.11.2.1支得起支得起1 1支：用任务面空间根本支柱任务阻力平衡支：用任务面空间根本支柱任务阻力平衡任务空间上方垮落带岩重。依此可确定根本任务空间上方垮落带岩重。依此可确定根本的支护强度，计算支护密度及柱排拒。的支护强度，计算支护密度及柱排拒。2 2切：切断下位岩层，防止顶板压力前移。切：切断下位岩层，防止顶板压力前移。依此确定末排支柱

8、任务阻力，计算末排支柱依此确定末排支柱任务阻力，计算末排支柱的线密度。的线密度。3 3让：顺应裂隙带下沉。让：顺应裂隙带下沉。4 4挑：松动破碎厚层难冒顶板。挑：松动破碎厚层难冒顶板。2022-5-9山东科技大学91.2.21.2.2护得好护得好1 1护住任务空间的顶板不冒落；护住任务空间的顶板不冒落；2 2保证回柱人员有任务空间；保证回柱人员有任务空间；3 3控顶端面顶板。控顶端面顶板。1.2.31.2.3稳得住稳得住1 1支架构造稳定；支架构造稳定；2 2提高支柱初撑力。提高支柱初撑力。2022-5-9山东科技大学101.3 1.3 回采任务面支护要求及原理回采任务面支护要求及原理1.3.

9、11.3.1回采任务面支护要求回采任务面支护要求? ?煤炭平安规程煤炭平安规程? ?对回采任务面支护作出了以下对回采任务面支护作出了以下要求：要求：1.1.第第5353条规定：采煤任务面必需经常存有一定条规定：采煤任务面必需经常存有一定数量的备用支护资料。运用磨擦式金属支柱或数量的备用支护资料。运用磨擦式金属支柱或单体液压支柱的任务面，必需备有坑木，其数单体液压支柱的任务面，必需备有坑木，其数量、规格、存放地点和管理方法必需在作业规量、规格、存放地点和管理方法必需在作业规程中规定。程中规定。2022-5-9山东科技大学11 采煤任务面严禁运用折损的坑木、损坏的金属顶采煤任务面严禁运用折损的坑木

10、、损坏的金属顶梁、失效的磨擦式金属支柱和失效的单体液压支柱。梁、失效的磨擦式金属支柱和失效的单体液压支柱。 在同一采煤任务面中，不得运用不同类型和不同在同一采煤任务面中，不得运用不同类型和不同性能的支柱。在地质条件复杂的采煤任务面中必需性能的支柱。在地质条件复杂的采煤任务面中必需运用不同类型的支柱时，必需制定平安措施。运用不同类型的支柱时，必需制定平安措施。2.2.第第5454条规定条规定: :采煤任务面必需按作业规程的规定采煤任务面必需按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。一切支架必需架设结实，及时支护，严禁空顶作业。一切支架必需架设结实，并有防倒柱措施。严禁在浮煤或浮矸上架设支架。并有防

11、倒柱措施。严禁在浮煤或浮矸上架设支架。2022-5-9山东科技大学12运用磨擦式金属支柱时，必需运用液压升柱器架设，运用磨擦式金属支柱时，必需运用液压升柱器架设，初撑力不得小于初撑力不得小于50KN50KN；单体液压支柱的初撑力，；单体液压支柱的初撑力，柱径为柱径为100mm100mm的不得小于的不得小于90KN90KN，柱径为，柱径为80mm80mm的不的不得小于得小于60KN60KN。对于软岩条件下初撑力确实达不到。对于软岩条件下初撑力确实达不到要求的，在制定措施、满足平安的条件下，必需要求的，在制定措施、满足平安的条件下，必需经企业技术担任人审批。严禁在控顶区域内提早经企业技术担任人审批

12、。严禁在控顶区域内提早摘柱。碰倒或损坏、失效的支柱，必需立刻恢复摘柱。碰倒或损坏、失效的支柱，必需立刻恢复或改换。挪动保送机机头、机尾需求撤除附近的或改换。挪动保送机机头、机尾需求撤除附近的支架时，必需架好暂时支架。支架时，必需架好暂时支架。2022-5-9山东科技大学131.3.21.3.2回采任务面支护原理回采任务面支护原理1.1.对直接顶对直接顶“支与支与“护两重性护两重性 支架要有足够的支撑才干，在采场支护住支架要有足够的支撑才干，在采场支护住直接顶，使其不垮落；同时，由于直接顶比直接顶，使其不垮落；同时，由于直接顶比较破碎，支架还必需可以护住顶板，使破碎较破碎，支架还必需可以护住顶板

13、，使破碎岩块不能进入任务面。岩块不能进入任务面。2.2.对根本顶控制形状的选择对根本顶控制形状的选择 根据回采任务面的需求来选择支架的任务形根据回采任务面的需求来选择支架的任务形状：状：“给定变形或给定变形或“限定变形。限定变形。 2022-5-9山东科技大学141.41.4回采任务面支护强度确定回采任务面支护强度确定 支护强度的计算是一个超静定问题，根据半支护强度的计算是一个超静定问题，根据半定量的支围关系、量化控制准那么和胜利阅定量的支围关系、量化控制准那么和胜利阅历相结合的方法确定支护强度。历相结合的方法确定支护强度。 下面按任务面不同推进阶段，计算合理支护下面按任务面不同推进阶段，计算

14、合理支护强度。强度。2022-5-9山东科技大学152022-5-9山东科技大学161.4.21.4.2根本顶初次来压期间根本顶初次来压期间1 1支的准那么支的准那么防止直接顶向采空区推垮；防止直接顶向采空区推垮；让根本顶缓慢沉降到要求的位态防止冲让根本顶缓慢沉降到要求的位态防止冲击；击；保证支架不被压死；保证支架不被压死；对能够发生剪切的采场，应采取特殊的处对能够发生剪切的采场，应采取特殊的处置方法，并进展采场来压预告。置方法，并进展采场来压预告。2022-5-9山东科技大学172 2力学保证条件力学保证条件添加支柱初撑力和任务阻力，使直接顶和添加支柱初撑力和任务阻力，使直接顶和根本顶紧贴加

15、大泵压，穿鞋或用大吨位根本顶紧贴加大泵压，穿鞋或用大吨位升柱器等措施；升柱器等措施；支架能在不被压死的情况下，承当起根本支架能在不被压死的情况下，承当起根本顶的部分作用力和全部直接顶的作用力。顶的部分作用力和全部直接顶的作用力。 2022-5-9山东科技大学182022-5-9山东科技大学192022-5-9山东科技大学20 当悬顶距较大时，本身有一定支承才干，其作用当悬顶距较大时，本身有一定支承才干，其作用力无须支架全部承当，悬顶断裂后，在沉降过程中，力无须支架全部承当，悬顶断裂后，在沉降过程中，根据静力平衡，支架必需接受悬顶的全部重力不根据静力平衡，支架必需接受悬顶的全部重力不思索力矩的作

16、用。思索力矩的作用。长悬顶触矸后，直接顶给支架的作用力：长悬顶触矸后，直接顶给支架的作用力：2022-5-9山东科技大学211.4.31.4.3正常推进阶段正常推进阶段1 1支的准那么支的准那么类拱构造采场，防止类拱在煤壁处切落类拱构造采场，防止类拱在煤壁处切落沿以下图中沿以下图中ABAB、CDCD线；线；梁式构造采场防止根本顶来压时呈现大的梁式构造采场防止根本顶来压时呈现大的台阶下沉和冲击；台阶下沉和冲击；多岩层构造采场防止上位岩梁对下位岩梁多岩层构造采场防止上位岩梁对下位岩梁的冲击；的冲击；防止支架压死。防止支架压死。2022-5-9山东科技大学22类拱在煤壁处的切落位置类拱在煤壁处的切落

17、位置2022-5-9山东科技大学232022-5-9山东科技大学243 3支护强度支护强度类拱构造类拱构造“给定变形给定变形“限定变形限定变形多岩梁构造多岩梁构造2022-5-9山东科技大学25iKTAEEhLKhcMAP1.4.41.4.4合理支护强度确实定合理支护强度确实定 根据前面计算的支护强度，取其中的最大值根据前面计算的支护强度，取其中的最大值作为合理支护强度，这样既可以防止直接顶滑作为合理支护强度，这样既可以防止直接顶滑动，又可以防止呈现动压冲击和台阶下沉。动，又可以防止呈现动压冲击和台阶下沉。2022-5-9山东科技大学26案例案例酸刺沟煤矿酸刺沟煤矿6 6上上105-2105-

18、2综放任务面综放任务面顶板控制技术工程研讨总结报告顶板控制技术工程研讨总结报告 2022-5-9山东科技大学27工程提出酸刺沟煤矿初次在酸刺沟煤矿初次在6 6上上105-2105-2任务面采用综采放顶任务面采用综采放顶煤采煤法。煤采煤法。在任务面开采过程中，由于自然条件和对综采放在任务面开采过程中，由于自然条件和对综采放顶煤采煤法的认识缺乏等缘由，顶板管理问题成顶煤采煤法的认识缺乏等缘由，顶板管理问题成为了妨碍任务面顺利开采的主要要素。为了妨碍任务面顺利开采的主要要素。工程针对酸刺沟煤矿工程针对酸刺沟煤矿6 6上上105-2105-2综放任务面顶板控综放任务面顶板控制技术进展了深化讨论。制技术

19、进展了深化讨论。282022-5-9山东科技大学主要内容1 1 矿压和采放工艺参数现场实测简介矿压和采放工艺参数现场实测简介 2 2 任务面顶板赋存特征任务面顶板赋存特征 3 3 任务面支架任务阻力统计任务面支架任务阻力统计 4 4 采场顶板运动特征和参数确定及矿压显现采场顶板运动特征和参数确定及矿压显现 5 5 综放任务面宏观矿压显现综放任务面宏观矿压显现292022-5-9山东科技大学6 6 采放工艺参数和效果的实测及分析采放工艺参数和效果的实测及分析 7 7 综放任务面顶板控制技术综放任务面顶板控制技术 8 8 综放任务面上覆岩层破坏综放任务面上覆岩层破坏“三带高度观三带高度观测和地表岩

20、移测和地表岩移9 9 主要结论主要结论10 10 平安控顶的建议平安控顶的建议2022-5-9山东科技大学301 任务面概略及矿压和采放工艺参数现场实测1.1 61.1 6上上105-2105-2任务面根本情况任务面根本情况 任务面位于任务面位于6 6上上105-2105-2辅运顺槽和辅运顺槽和6 6上上105105胶运胶运顺槽之间顺槽之间任务面走向长度任务面走向长度6m6m，倾向长度，倾向长度245m 245m ，平均，平均埋深约埋深约200m200m顶板多为粗粒砂岩、细粒砂岩，部分为泥岩；顶板多为粗粒砂岩、细粒砂岩，部分为泥岩；底板多为泥岩、砂质粘土岩，部分为粗粒砂底板多为泥岩、砂质粘土岩

21、，部分为粗粒砂岩。岩。312022-5-9山东科技大学32图图1.1 6上上105-2任务面和巷道布置任务面和巷道布置 6上105回风顺槽6上105-2辅运顺槽6上105胶运顺槽主设备撤出巷副设备撤出巷切眼6上105-2工作面AA 6上1 0 5回 风 顺 槽6上1 0 5 - 2辅 运 顺 槽6上1 0 5胶 运 顺 槽AA平面图剖面图2022-5-9山东科技大学1.21.2监测内容监测内容1 1综放任务面覆岩构造和力学性能探测；综放任务面覆岩构造和力学性能探测；2 2综放任务面顶煤顶板运动规律和矿压显综放任务面顶煤顶板运动规律和矿压显现的监测；现的监测；3 3综放任务面上覆岩层综放任务面上

22、覆岩层“三带观测。三带观测。1.31.3监测方法监测方法1.3.11.3.1打孔取芯打孔取芯在任务面辅运顺槽中施工中深孔并取芯，按在任务面辅运顺槽中施工中深孔并取芯，按从煤层顶板下部向上的顺序依次取岩芯样并从煤层顶板下部向上的顺序依次取岩芯样并编号。编号。 2022-5-9山东科技大学336上105-2 工作面Zz4Zz3胶运顺槽辅运顺槽切眼313.5m20m491mZz1Zz260m60m34图图1.2 6上上105-2任务面辅运顺槽顶板取岩芯钻孔位置任务面辅运顺槽顶板取岩芯钻孔位置 2022-5-9山东科技大学表表1.1 6上上105-2任务面顺槽顶板取芯钻孔参数任务面顺槽顶板取芯钻孔参数

23、 2022-5-9山东科技大学351.3.2顶煤构造和煤厚探测 重点对任务面煤厚、顶煤板构造、采高、推进速度和放煤量等重要工艺参数进展针对性研讨。图1.3 顶煤板构造探测图 2022-5-9山东科技大学36400070005 8 7 08 0 01 3 0 875071005 0 -25 0 -18 6 040007000顶煤50-150-2800 86049001100060 由于顶煤断裂和冒落线位于支架切顶线前方，导致由于顶煤断裂和冒落线位于支架切顶线前方，导致支架后柱才干的发扬严重缺乏。支架的实践控顶面积支架后柱才干的发扬严重缺乏。支架的实践控顶面积减小。由此提出了支架的有效控顶距和有效

24、控顶面积减小。由此提出了支架的有效控顶距和有效控顶面积均比设计控顶距和控顶面积减小的概念。均比设计控顶距和控顶面积减小的概念。1 1支架设计控顶距：支架设计控顶距：Lk=6982-6117mmLk=6982-6117mm，支架设，支架设计支护面积计支护面积S= 10.705m2 -12.218m2 S= 10.705m2 -12.218m2 2 2支架有效控顶距：控顶距支架有效控顶距：控顶距Lk=5249-4469mm Lk=5249-4469mm ，支架有效控顶面积支架有效控顶面积S= 7.82m2-9.18m2S= 7.82m2-9.18m2。2022-5-9山东科技大学371.3.31.

25、3.3上覆岩层上覆岩层“三带高度观测三带高度观测 在在6 6上上105105回风顺槽和回风顺槽和6 6上上105-2105-2任务面辅运任务面辅运顺槽之间的联巷中，共布置顺槽之间的联巷中，共布置3 3个仰孔，均垂个仰孔，均垂直于顺槽轴线方向直于顺槽轴线方向 ，各观测孔的参数见表，各观测孔的参数见表1.21.2。 表表1.2 61.2 6上上105105任务面导水裂隙带任务面导水裂隙带钻孔参数钻孔参数 2022-5-9山东科技大学3839图图1.4 任务面顶板裂隙发育探测任务面顶板裂隙发育探测5m5孔2-2孔2-1孔1-1裂隙带冒落带6上105辅运顺槽3#联巷封闭墙5m5m2022-5-9山东科

26、技大学 采用山东科技大学专利产品双端封堵测漏安装进展井下钻孔双端堵水观测 ，上井后在煤层顶板剖面上，根据孔深和由高程静压确定的垂高画出钻孔轴线。钻孔双端封堵测漏原理如图1.5所示 。图1.5 钻孔双端封堵侧漏原理图 2022-5-9山东科技大学402 任务面顶板赋存特征 2.12.1采场顶板岩层构造探测采场顶板岩层构造探测 1 1利用利用6 6上上105-2105-2任务面辅运顺槽钻孔取芯成果、任务面辅运顺槽钻孔取芯成果、原地质报告中原地质报告中Y11Y11钻孔和钻孔和Y18Y18钻孔成果、本任务面钻孔成果、本任务面主回撤通道钻孔等主回撤通道钻孔等4 4个不同部位的钻孔资料，研讨个不同部位的钻

27、孔资料，研讨分析任务面不同部位顶板岩层构造。沿任务面分析任务面不同部位顶板岩层构造。沿任务面4 4个个部位钻孔分布如图部位钻孔分布如图2.12.1所示所示 。 2 2本次研讨在辅运顺槽布置本次研讨在辅运顺槽布置ZZ1ZZ1、ZZ2ZZ2和和ZZ3ZZ3、ZZ4ZZ4共共4 4个取芯钻孔，进展了岩性描画。个取芯钻孔，进展了岩性描画。412022-5-9山东科技大学426 105胶运顺槽6 105辅运顺槽6 107胶运顺槽6 105-2工作面工作面切眼上 上 上 6 105-2辅运顺槽上 Y11Y18Z12345Z3ZZ4804.5205020505050主回撤通道顶板钻孔 取芯钻孔上 35330

28、.689.211.76060ZZ1ZZ2图图2.1 任务面范围任务面范围4个部位顶板岩层构造探测钻孔分布个部位顶板岩层构造探测钻孔分布 2022-5-9山东科技大学432.22.2顶板岩层构造分析顶板岩层构造分析 1 1任务面范围内顶板岩层构造变化主要是指任务面范围内顶板岩层构造变化主要是指沿任务面倾向和走向顶板岩性、分层厚度和沿任务面倾向和走向顶板岩性、分层厚度和强度及其组合特性差别。强度及其组合特性差别。 2 2以上以上4 4个区域钻孔的柱状对比可以看出个区域钻孔的柱状对比可以看出 ，任务面不同区域顶板岩层构造变化大任务面不同区域顶板岩层构造变化大 ，6 6上上105-2105-2任务面区

29、域的堆积环境不稳定，任务面区域的堆积环境不稳定，Y11Y11、Y18Y18以及辅运顺槽以及辅运顺槽4 4个钻孔柱状图如以以下图个钻孔柱状图如以以下图所示。所示。 2022-5-9山东科技大学44柱状标尺累深(m)岩芯长(m)层厚(m)51015202530354044.5中粗砂岩:灰黄-灰白色，块状结构，不规则断口，局部含煤线和砾石，较坚硬中砂岩:灰白色，块状结构，不规则断口，上部质纯坚硬，下部局部含煤线，质密坚硬中砂岩:灰白色，水平层理，质纯，薄层状，平坦状断口，泥质胶结，局部含煤线粗砂岩:灰黄色，块状结构，泥质胶结，局部含煤线、碳质结晶体及砾石，砾径1cm含砾粗砂岩:灰黄-灰白色，厚层块状

30、，泥质胶结，砾石多为石英、长石，砾径3cm，磨圆度差，分选性好，裂隙发育6上顶煤，黑色，水平层理，整体结构上部复杂，下部简单，裂隙较发育，煤层含夹矸，夹矸为黑色泥岩，煤层结构为4.6（0.35）0.28（1.13）钻孔坐标(X 519557.700,Y 4396942.811) 钻孔方位垂直工作面，仰角45取芯率%距煤层顶板高度(m)6.3611.462.41.341.772.122.833.8911.4613.8644.538.1826.7215.2016.9719.0921.9225.8137.2724.3222.9821.2119.0916.2612.370.9211.4638.190.

31、92含砾粗砂岩:灰黄色，块状结构，泥质胶结，局部含煤线，砾径1cm，裂隙较发育粗砂岩:灰黄色，厚层块状结构，泥质胶结，平坦状断口，局部含小径砾石细砂岩:灰白色，厚层块状结构，不规则断口，整体结构复杂，上部含暗色矿物，下部局部含小径砾石1.030.761.021.692.246.8176.47434859.7557.6459.4722.790.9531.5624.3539.650925.228.630.533364045.559630.4548.92含砾粗砂岩:灰白色，水平层理，泥质胶结，砾径1.5cm，不规则断口岩 石 名 称 及 岩 性 描 述图图2.2 6上上105-2任务面辅运顺槽任务面

32、辅运顺槽ZZ1钻孔柱状钻孔柱状2022-5-9山东科技大学45柱状标尺累深(m)岩芯长(m)层厚(m)51015202530354044.5钻孔坐标(X 519557.700,Y 4391002.811) 钻孔方位垂直工作面，仰角45取芯率%距煤层顶板高度(m)6.934.17.642.976.012.554.3144.512.1619.822.7728.7831.3235.6429.5625.4617.8214.858.846.291.9837.621.982.254.431.512.781.592.6454.857.9750.7246.362.5961.191.6123.291.0753.

33、94粉砂岩:灰黑色，块状结构，平坦状断口，硅质胶结，质纯，坚硬细砂岩:灰白色，厚层块状结构，不规则断口，泥质胶结，上部局部含煤线，较坚硬中砂岩:灰白色，薄层块状结构，参差状断口，质纯，泥质胶结中粗砂岩:灰白色，块状结构，不规则断口，泥质胶结，上部含少量小砾和煤线粗砂岩:灰黄色，薄层状，泥质胶结，平坦状断口，上部含小径砾石，下部局部含煤线中粗砂岩:灰黄色，厚层块状结构，不规则断口，泥质胶结，局部含少量小砾粗砂岩:灰黄-灰白色，厚层状，泥质胶结，平坦状断口，结构复杂，下部含煤线，中部含小径砾石含砾粗砂岩:灰黄-灰白色，厚层块状，泥质胶结，砾石多为石英、长石，砾径4cm，磨圆度好，分选性差，整体结构

34、下部坚硬，上部次之6上顶煤，黑色，水平层理，整体结构中上部复杂，下部简单，裂隙较发育，煤层含夹矸，夹矸为黑色泥岩，煤层结构为3.25（0.28）1.84（1.56）8.068.0637.622.8935.88岩 石 名 称 及 岩 性 描 述图图2.3 6上上105-2任务面辅运顺槽任务面辅运顺槽ZZ2钻孔柱状钻孔柱状 2022-5-9山东科技大学46柱状标尺累深( m )岩芯长( m )层厚( m )51 01 52 02 53 03 54 04 4 . 53 . 2 56 . 1 56 . 7 21 6 . 9 71 9 . 4 42 83 4 . 93 6 . 0 33 6 . 3 84

35、 4 . 52 . 4 78 . 5 66 . 91 . 1 30 . 3 58 . 1 23 . 2 52 . 90 . 5 71 0 . 2 50 . 6 41 . 2 41 . 5 60 . 2 30 . 1 91 . 6 84 . 8 33 . 0 12 . 50 . 5 72 2 . 52 05 42 0 . 73 02 0 . 54 7 . 19 2 . 78 6 . 31 0 0中 粗 砂 岩 : 灰 黄 - 灰 白 色 ， 含 大 量 石 英 结晶 体 ， 局 部 含 少 量 砾 岩含 砾 中 粗 砂 岩 : 灰 黄 色 ， 含 大 量 石 英 结 晶体 ， 局 部 含 砾 岩

36、 ， 砾 径 1 c m ， 分 选 性 好细 砂 岩 : 灰 白 色 ， 块 状 结 构 ， 质 密 ， 坚硬中 粗 砂 岩 : 黄 色 - 灰 黄 色 ， 水 平 层 理 和 波状 层 理 ， 局 部 含 砾 ， 有 植 物 印 痕 化 石 ，分 选 性 差含 砾 粗 砂 岩 : 黄 色 ， 块 状 结 构 ， 含 大 量砾 岩 ， 砾 径 2 c m粗 砂 岩 : 灰 黄 色 ， 厚 层 状 ， 含 大 量 碳 质结 晶 体 ， 局 部 含 砾 ， 砾 径 1 c m含 砾 粗 砂 岩 : 灰 白 色 ， 厚 层 状 ， 含 大 量石 英 长 石 ， 泥 质 胶 结 ， 砾 径 2 -

37、5 c m粗 砂 岩 : 灰 黄 色 ， 局 部 含 砾 ， 泥 质 填 隙含 砾 粗 砂 岩 : 黄 色 ， 面 有 黄 铁 矿 ， 磨 圆度 差6上顶 煤 ， 黑 色 ， 条 带 状 结 构 ， 整 体 结 构上 部 简 单 ， 下 部 较 为 复 杂 ， 裂 隙 较 发育 ， 煤 层 含 夹 矸 ， 夹 矸 为 黑 色 泥 岩 ， 煤层 结 构 为 4 . 2 4 （ 0 . 0 3 ） 2 . 0 9 （ 0 . 2 5 ）0 . 4 6 （ 0 . 6 ） 0 . 5 3钻 孔 坐 标 ( X 5 1 9 5 5 7 . 7 0 0 , Y 4 3 9 6 8 6 2 . 8 1 1

38、 ) 钻 孔 方 位 垂 直 工 作 面 ， 仰 角 4 5 酸 刺 沟 煤 矿 6 上 1 0 5 - 2 综 放 面 ZZ 3钻 孔 柱 状 图取芯率%距 煤层 顶板 高度 ( m )2 9 . 6 61 9 . 4 11 6 . 9 48 . 3 81 . 4 80 . 3 54 4 . 53 6 . 3 83 3 . 1 33 0 . 2 3岩 石 名 称 及 岩 性 描 述图图2.4 6上上105-2任务面辅运顺槽任务面辅运顺槽ZZ3取芯钻孔柱状取芯钻孔柱状 2022-5-9山东科技大学47柱状标尺累深( m )岩芯长( m )岩 石 名 称 及 岩 性 描 述层厚( m )51 0

39、1 52 02 53 03 54 04 4 . 52 . 3 71 . 3 7 5 7 . 1细 砂 岩 : 灰 白 色 ， 质 纯 ， 坚 硬 ， 块 状 结构 ， 平 坦 状 断 口 ， 硅 质 胶 结2 . 3 76 . 0 88 . 4 51 . 3 49 . 7 91 4 . 5 94 . 81 8 . 3 33 . 7 42 1 . 1 62 . 8 32 2 . 2 21 . 0 62 3 . 9 91 . 7 72 5 . 41 . 4 12 9 . 3 63 . 9 63 0 . 1 40 . 7 83 7 . 7 87 . 6 44 4 . 56 . 7 2粗 砂 岩 :

40、黄 色 - 灰 黄 色 ， 较 坚 硬 ， 厚 层状 ， 不 规 则 断 口 ， 泥 质 胶 结砾 岩 : 黄 色 ， 块 状 结 构 ， 砾 径 0 . 2 - 1 c m ，多 为 石 英 、 长 石 砂 岩 ， 分 选 性 好细 砂 岩 : 灰 黄 色 - 灰 白 色 ， 厚 层 状 ， 局 部含 煤 线 ， 不 规 则 断 口 ， 质 纯 坚 硬含 砾 粗 砂 岩 : 灰 黄 色 ， 厚 层 状 ， 上 部 含 砾 少 ，中 部 含 砾 多 ， 砾 径 1 - 4 c m ， 磨 圆 度 好中 粒 砂 岩 : 黄 色 - 灰 黄 色 ， 厚 层 状 ， 平 坦断 口 ， 局 部 含 少

41、 量 砾含 砾 粗 砂 岩 : 灰 白 色 ， 砾 径 1 - 3 c m ， 磨 圆度 差 ， 砾 多 为 长 石2 . 2 23 3 . 12 . 2 82 9 . 80 . 3 64 6 . 52 . 3 05 80 . 2 61 8 . 50 . 9 35 2 . 80 . 3 2 8 . 71 . 7 4 6 1 . 50 . 8 42 2 . 33 . 0 56 3 . 50 . 6 4 4 . 33 . 5 5 7 . 6粗 砂 岩 : 灰 黄 - 黄 色 ， 厚 层 状 ， 不 规 则 断口 ， 局 部 含 少 量 砾含 砾 粗 砂 岩 : 灰 - 灰 黄 ， 石 英 - 长

42、石 砂 岩 ，中 部 含 砾 多 ， 砾 径 1 - 3 c m ， 磨 圆 度 差粗 砂 岩 : 灰 黄 - 黄 色 ， 厚 层 状 ， 含 煤 线 ，局 部 含 砾 ， 下 部 为 少 量 砾 岩 结 构中 砂 岩 : 灰 黄 色 ， 水 平 层 理 ， 局 部 含 砾 ，泥 质 胶 结含 砾 粗 砂 岩 : 上 部 灰 黑 色 ， 含 砾 少 ； 中部 含 砾 多 ， 砾 径 1 - 3 c m ， 砾 成 分 多 为 石英 、 长 石 ， 磨 圆 度 好 ， 分 选 性 好 ； 下 部含 砾 少 ， 灰 白 色6 上 顶 煤 ， 褐 色 - 黑 色 ， 弱 沥 青 光 泽 ， 条带 状

43、 结 构 ， 裂 隙 发 育 ， 煤 层 结 构 为1 . 7 7 （ 0 . 1 3 ） 0 . 2 2 （ 0 . 1 1 ） 1 . 8 4 （ 0 . 3 5 ） 2酸 刺 沟 煤 矿 6 上 1 0 5 - 2 综 放 面 ZZ 4钻 孔 柱 状 图钻 孔 坐 标 ( X 5 1 9 5 5 7 . 7 0 0 , Y 4 3 9 6 8 8 2 . 8 1 1 ) 钻 孔 方 位 垂 直 工 作 面 ， 仰 角 4 5 采取率( m )距 煤层 顶板 高度 ( m )2 9 . 3 32 7 . 9 92 3 . 1 91 9 . 4 51 6 . 6 21 5 . 5 61 3

44、. 7 91 2 . 3 88 . 4 27 . 6 43 7 . 7 83 5 . 4 1图图2.5 6上上105-2任务面辅运顺槽任务面辅运顺槽ZZ4取芯钻孔柱状取芯钻孔柱状 2022-5-9山东科技大学48HXY4 3 9 7 3 2 5 .2 6 3 7 5 1 9 5 4 6 .0 3 1 1 8 1 .4 45 1 01 52 5 3 03 54 04 55 02 09 51 . 4 31 . 5 11 8 7 . 7 99 00 . 4 50 . 5 01 9 9 . 0 09 31 . 4 01 . 5 02 0 0 . 5 09 12 . 1 02 . 2 92 0 2 .

45、7 95 38 . 3 71 5 . 8 12 2 5 . 9 86 60 . 2 00 . 3 02 2 6 . 2 88 39 . 5 51 1 . 4 82 3 7 . 7 68 53 . 0 03 . 5 21 9 1 . 3 17 85 . 8 07 . 3 82 1 0 . 1 78 96 . 4 07 . 1 91 9 8 . 5 0煤 ： 黑 色 ， 褐 色 条 痕 ， 弱 沥 青 光 泽 ， 条带 状 结 构 ， 裂 隙 较 发 育 ， 煤 层 结 构1 . 5 0 ( 0 . 2 5 )0 . 3 0 ( 0 . 3 0 ) 3 . 3 3 ( 0 . 4 0 ) 2 .

46、1 0 ( 0 . 3 0 ) 1 . 1 5( 0 . 2 5 ) 1 . 6 0泥 岩 : 灰 色 ， 薄 层 状 ， 质 较 纯 ， 平 坦 状断 口 ， 具 水 平 纹 理 ， 半 坚 硬 。粗 粒 砂 岩 ： 灰 色 ， 较 坚 硬 ， 成 分 以 石英 ， 长 石 为 主 ， 粒 度 均 一 ， 分 选 较 好 。细 粒 砂 岩 ： 灰 白 色 ， 坚 硬 ， 成 分 以 石 英为 主 ， 长 石 次 之 ， 含 有 少 量 白 云 母 矿 物具 脉 状 层 理 。泥 岩 ： 灰 色 ， 半 坚 硬 ， 参 差 状 断 口 ， 夹灰 白 色 薄 层 粉 砂 岩 。煤 ： 黑 色 ，

47、 褐 色 条 痕 ， 弱 沥 青 光 泽 ， 裂 隙较 发 育 ， 含 有 二 硫 化 铁 矿 物 ， 条 带 状 结 构泥 岩 ： 灰 色 ， 水 平 纹 理 ， 参 差 状 断 口 ，半 坚 硬 ， 质 较 纯 。粗 粒 砂 岩 ： 白 色 ， 成 分 以 石 英 、 长 石 为主 ， 含 有 少 量 的 白 云 母 矿 物 ， 较 坚 硬 。泥 岩 ： 灰 色 , 平 坦 状 断 口 , 半 坚 硬 , 质 较 纯煤 : 黑 色 , 褐 色 条 痕 , 弱 沥 青 光 泽 , 煤 层 结构 ： 0 4 5 ( 0 . 3 0 ) 0 . 5 0 ( 0 . 4 0 ) 1 . 5 0P2

48、1 sP 11 sC2 t21 6 . 1 10 . 3- 1 1 . 4 84 02 7 . 7 82 7 . 2 82 5 . 7 83 8 . 4 92 3 . 4 93 4 . 9 7岩 石 名 称 及 岩 性 描 述1 : 2 0 0m()层厚岩芯采长(m)采取率%柱状标尺地层单位m()度埋藏深m()度距 煤层 顶板 高图图2.6 6上上105-2任务面任务面Y18探煤钻孔柱状探煤钻孔柱状 2022-5-9山东科技大学49岩 石 名 称 及 岩 性 描 述1 : 2 0 0m()层厚岩芯采长(m)采取率%柱状标尺地层单位5 1 01 52 5 3 03 54 04 55 05 52

49、07 90 . 1 30 . 1 71 3 4 . 0 06 44 . 6 07 . 1 61 4 1 . 3 38 13 . 8 54 . 7 81 4 6 . 1 15 41 4 . 9 3 2 7 . 8 91 7 4 . 0 09 11 3 . 8 6 1 5 . 1 51 8 9 . 1 5细 粒 砂 岩 ： 灰 白 色 ， 成 分 以 石 英 ， 长 石为 主 ， 含 少 量 云 母 碎 片 ， 平 行 层 理 ， 半坚 硬。含 砾 粗 砂 岩 ： 灰 白 色 ， 成 分 以 石 英 ， 长石 为 主 ， 含 少 量 岩 屑 ， 泥 质 填 隙 物 。粗 粒 砂 岩 ： 灰 白 色

50、 ， 成 分 以 石 英 ， 长 石为 主 ， 含 少 量 炭 屑 ， 泥 质 填 隙 物 ， 具 平行 层 理 ， 裂 隙 发 育 ， 含 少 量 黄 铁 矿 物 结核 ， 半 坚 硬 。含 砾 粗 砂 岩 ： 灰 白 色 ， 成 分 以 石 英 ， 长石 为 主 ， 含 少 量 岩 屑 及 暗 色 矿 物 ， 泥 质填 隙 物 。煤 ： 黑 色 ， 条 痕 褐 黑 色 ， 以 暗 煤 为 主夹 亮 煤 条 带 ， 沥 青 光 泽 ， 条 带 状 结 构 ，暗 淡 型 ， 煤 层 结构 ： 1 . 0 4 ( 0 . 2 5 ) 0 . 3 0 ( 0 . 1 0 )3 . 1 9 ( 0

51、. 2 5 ) 1 . 6 5 ( 0 . 2 0 ) 0 . 2 5 ( 0 . 1 5 ) 7 . 7 7P 11 sC2 t2m()度埋藏深m()度距 煤层 顶板 高2 7 . 8 9- 1 5 . 1 54 03 9 . 8 33 2 . 6 7图图2.7 6上上105-2任务面任务面Y11探煤钻孔柱状探煤钻孔柱状 2022-5-9山东科技大学5036上上105-2任务面辅运顺槽钻孔取芯成果、原任务面辅运顺槽钻孔取芯成果、原地质报告中地质报告中Y11钻孔和钻孔和Y18钻孔成果和本任务面钻孔成果和本任务面主回撤通道钻孔主回撤通道钻孔4个不同部位的钻孔资料阐明，个不同部位的钻孔资料阐明，6

52、上上105-2任务面区域顶板构造较复杂，煤层上方任务面区域顶板构造较复杂，煤层上方40m范围内顶板岩性总体为含砾粗砂岩和粗砂岩，范围内顶板岩性总体为含砾粗砂岩和粗砂岩，分层总数分层总数812层。岩层分层明显，厚度相差较大。层。岩层分层明显，厚度相差较大。2022-5-9山东科技大学512.32.3顶板岩层强度顶板岩层强度1 120202020年年6 6月月1717日和日和7 7月月1111日完成了辅日完成了辅运顺槽运顺槽4 4个取芯孔个取芯孔ZZ3ZZ3、ZZ4ZZ4和和ZZ1ZZ1、ZZ2ZZ2的取芯任务，进展终了钻孔的岩性描画的取芯任务，进展终了钻孔的岩性描画任务后，及时将岩芯发往山东科技

53、大学任务后，及时将岩芯发往山东科技大学进展岩石力学实验。进展岩石力学实验。2 220202020年年6 6月月8 8日日77月月1111日完成日完成4 4个取芯个取芯的岩石力学实验任务。各钻孔岩芯抗拉的岩石力学实验任务。各钻孔岩芯抗拉和抗压强度如下表所示。和抗压强度如下表所示。2022-5-9山东科技大学52表表2.1 ZZ3和和ZZ4钻孔顶板岩石抗拉强度钻孔顶板岩石抗拉强度 2022-5-9山东科技大学53表表2.2 ZZ1和和ZZ2钻孔顶板岩石抗拉强度钻孔顶板岩石抗拉强度 2022-5-9山东科技大学54表表2.3 ZZ3和和ZZ4钻孔顶板岩石单轴紧缩强度钻孔顶板岩石单轴紧缩强度 2022

54、-5-9山东科技大学55表表2.4 ZZ1和和ZZ2钻孔顶板岩石单轴紧缩强度钻孔顶板岩石单轴紧缩强度 2022-5-9山东科技大学563进展了进展了8个岩性，个岩性，47块顶板岩层的单轴抗拉强度实验。块顶板岩层的单轴抗拉强度实验。其中最大分层含砾粗砂岩抗拉强度其中最大分层含砾粗砂岩抗拉强度1.077.20MPa，平均，平均3.097MPa；次最大分层粗砂岩抗拉强度；次最大分层粗砂岩抗拉强度0.842.46MPa，平均平均1.44MPa。4进展了进展了8个岩性，个岩性，45块顶板岩层的单轴抗压强度实验。块顶板岩层的单轴抗压强度实验。其中主体岩层含砾粗砂岩抗压强度其中主体岩层含砾粗砂岩抗压强度9.

55、6737.04MPa，平，平均均17.89MPa；粗砂岩抗压强度；粗砂岩抗压强度6.7430.88MPa，平均，平均16.87MPa。2022-5-9山东科技大学572.42.4顶板岩层的水理性质顶板岩层的水理性质 1 1岩石的含水率岩石的含水率w w是指岩石孔隙中含是指岩石孔隙中含水的质量与岩石烘干后的质量之比。根据水的质量与岩石烘干后的质量之比。根据试件含水率形状的不同，可分成岩石在天试件含水率形状的不同，可分成岩石在天然形状下的含水率和饱和形状下的含水率。然形状下的含水率和饱和形状下的含水率。酸刺沟煤矿顶板岩石不同含水形状下含水酸刺沟煤矿顶板岩石不同含水形状下含水率的测试结果见表率的测试

56、结果见表2.52.5。2 2根据消费需求，对酸刺沟煤矿顶板岩石根据消费需求，对酸刺沟煤矿顶板岩石进展了不同含水形状下单轴紧缩实验，不进展了不同含水形状下单轴紧缩实验，不同含水形状下顶板岩石单轴紧缩实验结果同含水形状下顶板岩石单轴紧缩实验结果见表见表2.62.6。 2022-5-9山东科技大学58表表2.5 不同含水形状下顶板岩石含水率测试结果不同含水形状下顶板岩石含水率测试结果 2022-5-9山东科技大学59表表2.6 酸刺沟煤矿顶板岩石不同含水形状下单轴紧缩实验结果酸刺沟煤矿顶板岩石不同含水形状下单轴紧缩实验结果 2022-5-9山东科技大学603进展了进展了2个岩性，个岩性，12块顶板岩

57、层试块的含水率块顶板岩层试块的含水率及含水强度测试。顶板岩层天然含水率及含水强度测试。顶板岩层天然含水率5.56.6%，饱和含水率饱和含水率9.910.1%。天然形状下与饱水形状。天然形状下与饱水形状下，岩石强度相差不大，枯燥形状下岩石的强度下，岩石强度相差不大，枯燥形状下岩石的强度最大；岩石的弹性模量及泊松比随着含水率的添最大；岩石的弹性模量及泊松比随着含水率的添加有逐渐变小的趋势。加有逐渐变小的趋势。2022-5-9山东科技大学613 任务面支架任务阻力统计 3.1任务面根本支架简介 16上105-2综放任务面运用的支架分为3种类型，分别为根本支架，过渡支架和排头支架，中间支架根本支架额定

58、任务阻力15000kN，额定初撑力31.4MPa12778kN，中间支架主要构造和参数如图3.1所示。2任务面共布置46条支架压力测线，统计其中有代表性的27条作为研讨测线。2022-5-9山东科技大学623分分3阶段统计了任务面矿压参数，分别为阶段阶段统计了任务面矿压参数，分别为阶段15月月15日日6月月20日、阶段日、阶段26月月16日日7月月15日日和阶段和阶段37月月13日日7月月29日。日。 4将任务面分为将任务面分为4个区域进展研讨分析，个区域进展研讨分析，4个区域个区域分别是下部分别是下部130#，中下部，中下部3170#，中上，中上部部71100#和上部和上部101140#。5

59、将压力较为突出的将压力较为突出的6个重点支架进展单独分析。个重点支架进展单独分析。6个重点部位支架指任务面从下部到上部的个重点部位支架指任务面从下部到上部的50#、60#、80#、90#、110#、120#支架。支架。 2022-5-9山东科技大学6任务面采煤方法为综采放顶煤垮落法采煤任务面采煤方法为综采放顶煤垮落法采煤方法，采放高度比方法，采放高度比1:1.951:2.28，采放步距比，采放步距比1：1和和1：2，割煤步距，割煤步距0.70.8m，设计任务，设计任务面推进度面推进度285.45m/月，月产月，月产62.98万万t。2020年年8月月18日，任务面累计消费原煤日，任务面累计消费

60、原煤328.36万万t，任，任务面推进务面推进831m。 2022-5-9山东科技大学6364541036904000(26004200图3.1 ZF15000/26/42四柱支撑掩护式放顶煤支架四柱支撑掩护式放顶煤支架 2022-5-9山东科技大学653.23.2平安阀开启压力的调整平安阀开启压力的调整 2020 2020年年5 5月月1212日前，任务面根本支架日前，任务面根本支架平安阀开启压力平安阀开启压力36.86MPa36.86MPa，由于任务，由于任务面经常呈现压坏支架和架前漏煤压死面经常呈现压坏支架和架前漏煤压死前部运输机情况，对顶板的控制效果前部运输机