顶板基本知识培训PPT课件
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适用条件：顶板无稳定岩层。
❖ 4、最大水平应力理论
机理：矿井岩层的水平应力通常大于铅直应力，水平应力具有明显的方向性，最大
水平应力一般为最小水平应力的1.5—2.5倍。 巷道顶、底板的稳定性主要受水平应力影响且具有三个特点： 1）与最大水平应力平行的巷道受水平应力影响最小，顶、底板稳定性较好； 2）与最大水平应力呈锐角相交的巷道，其顶、底板破坏偏向巷道的某一帮； 3）与最大水平应力垂直的巷道，其顶、底板稳定性最差；
（一）、锚杆支护作用机理
❖ 1、悬吊理论 ❖ 机理：将巷道顶板较软弱岩
层悬吊在上部稳定岩层上， 以避免较软弱岩层的破坏、 失稳和塌落，锚杆所受的拉 力来自被悬吊的岩层重量。
❖ 缺点：没有考虑围岩的 自承能力，而且将被锚 固体与原岩体分开。
❖ 适用条件：锚杆可以锚 固到顶板坚硬稳定岩层。
❖ 2、组合梁理论
✓（1）全长锚固：锚杆的锚固长度不小于钻孔长度的90%。 ✓（2）端头锚固：锚杆的锚固长度不大于钻孔长度的1/3。 ✓（3）加长锚固：介于端头锚固与全长锚固之间。
（3）三径匹配
✓钻孔直径比锚杆直径大6～10mm ✓钻孔直径比树脂药卷大6mm左右 ✓一般钻孔直径28mm，锚杆直径18、20、22mm，树脂药卷直径 23mm。
三、巷道支护形式
❖ 1、锚喷支护
❖ 锚杆和喷射混凝土虽各自有优点，但也有不足之处。锚喷联 合支护，恰能使两者取长补短，互为补充，是一种性能更好 的支护形式。
锚喷支护图示例
❖ 2、锚网支护
❖ 锚网支护是将金属网用托板固定或绑扎在锚杆上所组成 的支护形式。金属网用来维护锚杆间的围岩，防止小块松散 岩石掉落，也可作为喷射混凝土的配筋。被拉紧的金属网还 能起到联系各锚杆组成支护整体的作用。
玻璃钢锚杆
（三）锚固剂及锚固方式
➢ （1）锚固剂：树脂药卷，一般采用凝结速度为超快与中速 的树脂药卷配合，使用药卷长度一般350、600mm
煤体 螺母
锚杆 中速树脂药卷 快速树脂药卷
树脂锚固剂规格
型号 规格/mm
质量/g
CK3538 ￠35×380 700±10
K2335 ￠35×350 300±10
K2360 ￠35×600 430±10
适用钻孔/mm ￠42±2 ￠28±2 ￠28±2
型号
CK K Z M CM
树脂锚固剂主要型号和特性
特性
凝结时间/min 固化时间/min
超快 快速 中速 慢速 超慢
0.5～1 1.5～2 3～4 15～20 ≥120
≤5 ≤7 ≤12 ≤40 ≥240
（2）锚固方式
❖ 从技术经济上对比，锚杆支护可以节约大量钢 材，减少材料运输工作量，减轻工人的劳动强度和 改善作业环境；
❖ 保持采煤工作面上下两顺槽和开切眼的畅通， 为回采工作面快速推进和高产高效低成本生产创造 有利条件；
❖ 锚杆支护巷道施工简单，机械来自百度文库程度高，可大 幅度降低巷道支护成本，提高掘进速度和生产效率。
❖ （二）我矿锚杆分类：
❖ 用树脂为粘结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将锚杆的头 部粘结在锚杆孔内。端头锚固型树脂锚杆是由树脂药包和杆 体组成(图5-7)。
❖ （1）高强度螺纹钢锚杆（¢18-M20-1800mm等） ❖ （2）普通树脂锚杆（¢18-M20-1600mm等） ❖ （3）玻璃钢锚杆（ ¢20-M22-2000mm）
❖ 适用条件：层状地层；顶板在 相当距离内不存在稳定岩层， 悬吊作用处于次要地位。
❖ 3、组合拱（压缩拱）理论
❖ 机理：在破裂区中安装预应力锚 杆时，在杆体两端将形成圆锥形 分布的压应力，如果沿巷道周边 布置锚杆群，只要锚杆间距足够 小，各个锚杆形成的压应力圆锥 体将相互交错，就能在岩体中形 成一个均匀的压缩带，即承压拱， 这个承压拱可以承受其上部破碎 岩石施加的径向荷载。在承压拱 内的岩石径向及切向均受压，处 于三向应力状态，其围岩强度得 缺点：一般不能作为准确的定量设计。 到提高，支撑能力也相应加大。
❖ 为什么要对巷道进行支护?
❖
❖ 煤（岩）层掘进后为防止巷道围岩变形，片 帮冒顶，断面缩小造成事故，影响通风、运输、 行人等需要对巷道进行支护。
❖ 目前我矿巷道支护方式主要有：锚杆支护、 锚网支护、锚梁支护、锚网梁支护、锚网喷支护、 锚索支护、工字钢棚支护、砌碹支护等。
二、锚杆支护的原理、分类
❖ 从支护机理上看，锚杆支护属于“主动”支 护，可以充分利用围岩的自承能力，提高巷道围 岩的稳定性，将载荷体变为承载体。在相同生产 地质条件下，锚杆支护的巷道围岩变形量比棚式 支护减少一半以上。
❖ 常见的金属网有金属菱形网、经纬网，一般采用直径 3～4㎜的铁丝编制而成，一般采用镀锌铁丝，由于金属网消 耗钢材较大，目前正在使用具有一定抗拉强度和延伸率的塑 料网代替。
❖ 机理：将锚固范围内的岩层挤 紧，增加各岩层间的摩擦力， 防止岩石沿层面滑动，避免各 岩层出现离层现象，提高其自 撑能力；将巷道顶板锚固范围 内的几个薄岩层锁紧成一个较 厚的岩层（组合梁）；在上覆 岩层载荷的作用下，这种组合 厚岩层内的最大弯曲应变和应 力都将大大减小，组合梁的挠 度亦减小。
❖ 缺点：将锚杆作用与围岩的自 稳作用分开；随着围岩条件的 变化，在顶板较破碎、连续性 受到破坏时，组合梁也就不存 在了。
1、伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的 采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3～ 0.5m，多由页岩、炭质页岩等组成。
2、直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪 顶）之上岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一 般在1～2m，多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落 的岩石组成。
3、基本顶：又叫老顶，是位于直接顶之上或 直接位于煤层之上（此时无直接顶和伪顶）的厚 而坚硬的岩层。常在采空区上方悬露一段时间， 直到达到相当面积之后才能垮落一次，通常由砂 岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组成。
顶板管理基本知识培训
生产技术部 2015年7月
主要内容:
❖ 一、顶板分类： ❖ 二、锚杆支护原理、分类： ❖ 三、巷道支护形式： ❖ 四、煤巷锚杆支护监测： ❖ 五、顶板事故现场处置方案：
一、顶板分类
根据顶板岩层相对煤层的位置和垮落性能， 强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶 （老顶）、直接顶、伪顶三个部分；
❖ 4、最大水平应力理论
机理：矿井岩层的水平应力通常大于铅直应力，水平应力具有明显的方向性，最大
水平应力一般为最小水平应力的1.5—2.5倍。 巷道顶、底板的稳定性主要受水平应力影响且具有三个特点： 1）与最大水平应力平行的巷道受水平应力影响最小，顶、底板稳定性较好； 2）与最大水平应力呈锐角相交的巷道，其顶、底板破坏偏向巷道的某一帮； 3）与最大水平应力垂直的巷道，其顶、底板稳定性最差；
（一）、锚杆支护作用机理
❖ 1、悬吊理论 ❖ 机理：将巷道顶板较软弱岩
层悬吊在上部稳定岩层上， 以避免较软弱岩层的破坏、 失稳和塌落，锚杆所受的拉 力来自被悬吊的岩层重量。
❖ 缺点：没有考虑围岩的 自承能力，而且将被锚 固体与原岩体分开。
❖ 适用条件：锚杆可以锚 固到顶板坚硬稳定岩层。
❖ 2、组合梁理论
✓（1）全长锚固：锚杆的锚固长度不小于钻孔长度的90%。 ✓（2）端头锚固：锚杆的锚固长度不大于钻孔长度的1/3。 ✓（3）加长锚固：介于端头锚固与全长锚固之间。
（3）三径匹配
✓钻孔直径比锚杆直径大6～10mm ✓钻孔直径比树脂药卷大6mm左右 ✓一般钻孔直径28mm，锚杆直径18、20、22mm，树脂药卷直径 23mm。
三、巷道支护形式
❖ 1、锚喷支护
❖ 锚杆和喷射混凝土虽各自有优点，但也有不足之处。锚喷联 合支护，恰能使两者取长补短，互为补充，是一种性能更好 的支护形式。
锚喷支护图示例
❖ 2、锚网支护
❖ 锚网支护是将金属网用托板固定或绑扎在锚杆上所组成 的支护形式。金属网用来维护锚杆间的围岩，防止小块松散 岩石掉落，也可作为喷射混凝土的配筋。被拉紧的金属网还 能起到联系各锚杆组成支护整体的作用。
玻璃钢锚杆
（三）锚固剂及锚固方式
➢ （1）锚固剂：树脂药卷，一般采用凝结速度为超快与中速 的树脂药卷配合，使用药卷长度一般350、600mm
煤体 螺母
锚杆 中速树脂药卷 快速树脂药卷
树脂锚固剂规格
型号 规格/mm
质量/g
CK3538 ￠35×380 700±10
K2335 ￠35×350 300±10
K2360 ￠35×600 430±10
适用钻孔/mm ￠42±2 ￠28±2 ￠28±2
型号
CK K Z M CM
树脂锚固剂主要型号和特性
特性
凝结时间/min 固化时间/min
超快 快速 中速 慢速 超慢
0.5～1 1.5～2 3～4 15～20 ≥120
≤5 ≤7 ≤12 ≤40 ≥240
（2）锚固方式
❖ 从技术经济上对比，锚杆支护可以节约大量钢 材，减少材料运输工作量，减轻工人的劳动强度和 改善作业环境；
❖ 保持采煤工作面上下两顺槽和开切眼的畅通， 为回采工作面快速推进和高产高效低成本生产创造 有利条件；
❖ 锚杆支护巷道施工简单，机械来自百度文库程度高，可大 幅度降低巷道支护成本，提高掘进速度和生产效率。
❖ （二）我矿锚杆分类：
❖ 用树脂为粘结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将锚杆的头 部粘结在锚杆孔内。端头锚固型树脂锚杆是由树脂药包和杆 体组成(图5-7)。
❖ （1）高强度螺纹钢锚杆（¢18-M20-1800mm等） ❖ （2）普通树脂锚杆（¢18-M20-1600mm等） ❖ （3）玻璃钢锚杆（ ¢20-M22-2000mm）
❖ 适用条件：层状地层；顶板在 相当距离内不存在稳定岩层， 悬吊作用处于次要地位。
❖ 3、组合拱（压缩拱）理论
❖ 机理：在破裂区中安装预应力锚 杆时，在杆体两端将形成圆锥形 分布的压应力，如果沿巷道周边 布置锚杆群，只要锚杆间距足够 小，各个锚杆形成的压应力圆锥 体将相互交错，就能在岩体中形 成一个均匀的压缩带，即承压拱， 这个承压拱可以承受其上部破碎 岩石施加的径向荷载。在承压拱 内的岩石径向及切向均受压，处 于三向应力状态，其围岩强度得 缺点：一般不能作为准确的定量设计。 到提高，支撑能力也相应加大。
❖ 为什么要对巷道进行支护?
❖
❖ 煤（岩）层掘进后为防止巷道围岩变形，片 帮冒顶，断面缩小造成事故，影响通风、运输、 行人等需要对巷道进行支护。
❖ 目前我矿巷道支护方式主要有：锚杆支护、 锚网支护、锚梁支护、锚网梁支护、锚网喷支护、 锚索支护、工字钢棚支护、砌碹支护等。
二、锚杆支护的原理、分类
❖ 从支护机理上看，锚杆支护属于“主动”支 护，可以充分利用围岩的自承能力，提高巷道围 岩的稳定性，将载荷体变为承载体。在相同生产 地质条件下，锚杆支护的巷道围岩变形量比棚式 支护减少一半以上。
❖ 常见的金属网有金属菱形网、经纬网，一般采用直径 3～4㎜的铁丝编制而成，一般采用镀锌铁丝，由于金属网消 耗钢材较大，目前正在使用具有一定抗拉强度和延伸率的塑 料网代替。
❖ 机理：将锚固范围内的岩层挤 紧，增加各岩层间的摩擦力， 防止岩石沿层面滑动，避免各 岩层出现离层现象，提高其自 撑能力；将巷道顶板锚固范围 内的几个薄岩层锁紧成一个较 厚的岩层（组合梁）；在上覆 岩层载荷的作用下，这种组合 厚岩层内的最大弯曲应变和应 力都将大大减小，组合梁的挠 度亦减小。
❖ 缺点：将锚杆作用与围岩的自 稳作用分开；随着围岩条件的 变化，在顶板较破碎、连续性 受到破坏时，组合梁也就不存 在了。
1、伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的 采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3～ 0.5m，多由页岩、炭质页岩等组成。
2、直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪 顶）之上岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一 般在1～2m，多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落 的岩石组成。
3、基本顶：又叫老顶，是位于直接顶之上或 直接位于煤层之上（此时无直接顶和伪顶）的厚 而坚硬的岩层。常在采空区上方悬露一段时间， 直到达到相当面积之后才能垮落一次，通常由砂 岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组成。
顶板管理基本知识培训
生产技术部 2015年7月
主要内容:
❖ 一、顶板分类： ❖ 二、锚杆支护原理、分类： ❖ 三、巷道支护形式： ❖ 四、煤巷锚杆支护监测： ❖ 五、顶板事故现场处置方案：
一、顶板分类
根据顶板岩层相对煤层的位置和垮落性能， 强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶 （老顶）、直接顶、伪顶三个部分；