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1、顶板灾害防治主要内容n第一节 基本理论概述n第二节 采煤工作面顶板灾害防治n第三节 巷道顶板灾害防治n第四节 冒顶事故案例分析n第五节 讨论顶板灾害防治的重要性08年四川省煤矿事故统计基本理论n1.采煤工作 面支护原理采煤工作面裂隙带岩梁“大结构” A煤壁支撑影响区（a-b ）；B-离层区（b- c）； C-重新压实区（c-d）； -冒落带；-裂隙带；-弯曲下沉带；a-支撑影响角基本理论概述n2.巷道支护原理 n在开掘巷道以后形成的“支架一围岩”力学 平衡系统。合理的支护方式应在保证安全 的前提下充分利用围岩的自承力，使支架 与围岩在相互约束的状态下共同承载，使 得围岩在承受一定支架阻力的条件
2、下有限 制地向巷道空间内变形（受控变形）。在 此过程中，支架和围岩双方的受力和产生 的变形大小都和任一方的特性有关，并随 任一方特性的变化而变化。基本理论概述n按事故的力源分类：n漏冒型冒顶：由于破碎顶板没有得到有效预防 而冒落导致的冒顶。n压垮型冒顶：由垂直于层面方向的顶板压力压 坏采面支架导致的冒顶。n推垮型冒顶：由平行于层面方向的顶板力推到 采面支架导致的冒顶。第二节 采煤工作面顶板灾害防治技术漏冒型冒顶的机理 漏垮型冒顶指的就是大面积漏垮型冒顶。过 去，本溪、淮北等矿务局的单体支柱工作面内， 都发生过漏垮型冒顶事故。漏垮型冒顶的机理如下：由于煤层倾角较大 ，直接顶又异常破碎，采场支护系
3、统中如果某个 地点失效发生局部漏冒，破碎顶板就有可能从这 个地点开始沿工作面往上全部漏空，造成支架失 稳，导致工作面漏垮。采煤工作面顶板灾害防治技术n预防漏垮型冒顶的措施主要有3条：第一，选用合适的支柱，使工作面支 护系统有足够的支撑力与可缩量；第二，顶板必须背严背实；第三，严禁爆破、移溜等工序弄倒支 架，防止出现局部冒顶。采煤工作面顶板灾害防治技术n漏冒型冒顶的防治 靠近煤壁局部冒顶的防治采煤工作面顶板灾害防治技术n工作面上下出口的局部冒顶n放顶线附近的局部冒顶采煤工作面顶板灾害防治技术n推垮型冒顶事故的防治n复合顶板推垮型冒顶nA、概念：由1-几层下软上硬岩层组成的离 层性顶板。nB、顶板
4、特征n煤层顶板由下软上硬不同岩性的岩层组成 ；n软、硬岩层之间夹有煤线或薄层软弱分层 ；n下部软岩厚度0.5m3.0m。采煤工作面顶板灾害防治技术nC、冒顶的特点：n 冒顶前采煤工作面顶板压力不大，支 架没有变形、损坏，金属支架没有明显的 下缩。n 在多数情况下，冒顶前采煤工作面直 接顶已沿煤帮断裂。n 冒顶后支柱没有折损，只是倾倒，多 数是沿煤层倾斜方向向下倾倒，也有向采 空区倾倒的。采煤工作面顶板灾害防治技术nD冒顶机理：离层支柱初撑力小n断裂形成不稳定的六面体（构造原因、巷道、 支柱初撑力低）n去路和倾角：煤层倾斜下方或采空区侧出现了自 由空间）n推力大于阻力：岩块自身阻力、采空区矸石高
5、度 、支柱迎山角nE易发生冒顶地点：开切眼附近；地质破碎带；尖 灭构造附近；老巷附近；运输巷破顶附近；局部 冒顶附近；倾角大的地段；顶板岩层含水地段。采煤工作面顶板灾害防治技术nF、预防措施na、常规措施：n俯伪斜工作面开采n区段运输巷掘进不破复合顶板n工作面初采不开反帮n控制采高n避免区段巷与工作面斜交 nb、改进支架n整体支架（拉钩连接器或十字顶梁）n提高支柱初撑力和刚度n掩护式液压支架采煤工作面顶板灾害防治技术n采空区冒矸冲入采面推垮型冒顶大块冒矸冲入采煤工作面推到支架采煤工作面顶板灾害防治技术n原因：n煤层上直接顶是硬岩，当其冒落后顺着垮 落矸石冲入工作面推倒支架。n措施：n采空区挑顶
6、冒矸超过采高n特殊支架切顶（切顶墩柱）减少冒顶面 积；阻止进入采面。采煤工作面顶板灾害防治技术n冲击推垮型冒顶冒顶机理：n当煤层下位岩层容易离层时，在下列两种情 况下，可能会发生冲击推垮型（砸垮型）冒 顶采煤工作面顶板灾害防治技术采煤工作面顶板灾害防治技术n预防措施：na、提高支架的初撑力及刚度，避免下位岩 层离层。nb、提高支护系统的稳定性，避免被推垮采煤工作面顶板灾害防治技术n压垮型冒顶的机理及预防措施n（一）顶板条件n 可能发生老顶来压时压垮型冒顶的 煤层顶板是： n（1）直接顶比较薄，其厚度小于煤层 采高的2-3倍；n（2）直接顶上面老顶分层厚度小于5- 6m。采煤工作面顶板灾害防治技
7、术n（二）冒顶的前兆这种冒顶只有在老顶来压时才可能发生 ，因此冒顶的前兆就是老顶来压的征兆。老 顶来压时，采煤工作面会发生煤壁片帮，顶 板下沉速度增大，支架载荷增大，靠煤壁顶板断裂、掉渣，摩擦柱放炮等征兆。采煤工作面顶板灾害防治技术这些征兆大致按下列顺序依次发生：片帮顶板下沉剧增支柱载荷增大煤壁顶板断裂煤壁顶板掉碴支柱爆破（折断）采煤工作面顶板灾害防治技术n（三）冒顶的机理 （1）垮落带老顶岩块压坏采场支架导致冒顶采煤工作面顶板灾害防治技术2 2）垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架导致冒顶）垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架导致冒顶采煤工作面顶板灾害防治技术n（3）工作面推进后只剩一排支柱支撑（如下图
8、）n基本顶岩块前端只有一排支柱支撑采煤工作面顶板灾害防治技术n预防措施n摸清地质条件（强度、厚度、裂隙等）n矿压观测（来压步距、下沉量、下沉速度 、支柱阻力变化）n合理控顶设计n加强支护，扩大控顶距，正确回柱采煤工作面顶板灾害防治技术n直接顶导致的压垮型冒顶n顶板条件：由于构造运动、采动影响等原 因，使工作空间上方部份直接顶与其周围 岩体产生断裂，整体向下运动造成的压垮 型冒顶。n冒顶机理：支架支撑力不足。n措施：采面支护始终能平衡直接顶或垮落 带岩层重力；加强支护密度。n 采面收尾，构造区域缩小控顶距， 提高切顶支柱支撑力，远距离回柱。第四节 巷道顶板灾害的防治n巷道掘进和支护的基本安全注意
9、事项n（1）从总的方面看，要防治巷道顶板事故 ，在开掘巷道时就应该避免把巷道布置在 由采动引起的高应力区内，或布置在很软 弱破碎的岩层里。n（2）掘进工作面严禁空顶作业。n（3）在松软的煤、岩层或流砂性地层中及 地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支 护或其它措施。巷道顶板灾害的防治n（4）支架间应设牢固的撑木或拉杆。n（5）更换巷道支护时，在拆除原有支护前，应先 加固临近支护，拆除原有支护后，必须及时除掉 顶帮活矸架设永久支护，必要时还应采取临时支 护措施。n（6）开凿或延深斜井下山时，必须在斜井及下山 的上口设置防止跑车装置，在掘进工作面的上方 设置坚固的跑车防护装置，以防跑车冲倒支架造 成
10、巷道冒顶。n（7）由下向上掘进250以上的倾斜巷道时，必须 将溜煤（矸）道与人行道分开，防止煤（矸）滑 落伤人。巷道顶板灾害的防治n掘进工作面冒顶事故的防治n案例：某矿335掘进队，该队在+220m标 高开掘巷道，规定控顶距不超过1.5m，由 于违章作业，控顶距达5.1m。工人发现顶 板有危石，用钎子没有捅下来，接着在没 有采取任何有效措施的情况下空顶作业。 不久一大块岩石冒落下来造成事故。巷道顶板灾害的防治n冒顶原因：有“活石”未清除，支护不及 时，或支护失效。n预防措施：nA、严格控制控顶距nB、严格执行敲帮问顶制度nC、构造带缩小棚距，使用固棚器，打中柱nD、支架背接牢实，防漏空nE、合
11、理爆破参数，防炮崩倒棚巷道顶板灾害的防治n巷道交叉处冒顶事故的防治 n冒顶原因：n用抬棚替换原巷支架时，棚顶失稳岩块冒落；n开口处围岩尖角压碎，棚腿无依靠；n抬棚材料强度差。 n防治措施nA、开口避开原巷冒顶范围nB、先支抬棚、稳定后再撤原巷支架。nC、抬棚材质强度足够。nD、围岩尖角压坏，应加强抬棚稳定措施。巷道顶板灾害的防治n掘进巷道过断层等变化带的安全措施 n加强地质调查，采取针对性措施n一次成巷、缩短围岩暴露时间n发现预兆及时处理n采用砌碹或可缩支架，缩小棚距n减少爆破装药量，降低对顶板震动n及时支架，缩小空顶距n支架背接严实n前探梁超前支护n突变地段及时打点柱巷道顶板灾害的防治n3.
12、 围岩松散破碎地点n（1） 炮掘工作面采用对围岩震动较小的掏槽方 法，控制装药量及放炮顺序。n（2） 根据不同情况，采用超前支护、短段掘砌 法、超前导硐法等少暴露破碎围岩的掘进和支护 工艺，缩短围岩暴露时间，尽快将永久支护紧跟 到迎头。n（3）围岩松散破碎地点掘进巷道时要缩小棚距， 加强支架的稳固性。巷道顶板灾害的防治n（4）积极采用围岩固结及冒落空间充填新技术。 对难以通过的破碎带，采用注浆固结或化学固结 新技术。 n（5）分层开采时，回风顺槽及开切眼放顶要好， 坚持注水或注浆提高再生顶板质量，避免出现网 上空硐区。 n（6）在巷道贯通或通过交叉点前，必须采用点柱 、托棚或木垛加固前方支架，
13、控制放炮及装药量 ，防止崩透崩冒。 n（7）维修老巷时，必须从有安全出口及支架完好 的地方开始。巷道顶板灾害的防治n不同支护方式防治顶板事故的注意事项 n 砌碹支护n为防止砌碹支护顶板事故，应注意如下问题：n（1）在地压较大或不均匀地区，为使支架不被破 坏，在这些地区应考虑采用钢筋混凝土砌漩。n（2）在掘砌一次成巷施工中，掘进工作面到砌碹 地点一般保持 2040 m距离。巷道砌碹时，必 须及时排除顶帮活动的矸石，并应采取临时支护 措施。n（3）顶板不好时要有专门措施，实行短掘短砌。巷道顶板灾害的防治n（4）采用料石砌碹时，砌碹用的料石材质和几何 尺寸必须符合设计要求并经检验合格，不准用风 化石
14、料。n（5）开挖基础、砌墙、立拱架、支模（混凝土碹 支盒子板）、铺拱板、拆拱架等在作业规程中要 有具体现定，尤其要明确规定抬棚长度和立拱架 长度、砌墙和扣拱之间的距离以及永久支护（砌 碹）和临时支架之间的距离。n（6）砌墙和扣拱必须做到灰浆饱满，不准有干缝 瞎缝，不准出现重缝现象。砌墙时必须把料石用 石楔支平。巷道顶板灾害的防治n（7）拱架之间必须有撑杆拉手，拱架要支稳支牢 ，保证巷道中腰线符合规定。n（8）巷道砌碹时，碹体与顶帮之间必须用不燃物 充满填实；巷道冒顶空顶部分，可用支护材料接 顶，但在碹拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度 不得小于0.5m 。n（9）砌体要保证足够的养护期，不准提前
15、拆拱架 。巷道顶板灾害的防治n2. 锚杆、锚喷支护n采用锚杆、锚喷支护形式时，应遵守下列规定：n（1）锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距 离，锚杆的形式、规格、安装角度，混凝土标号 、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩 涌水的处理等，必须在施工组织设计或作业规程 中规定。n（2）采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面 爆破。n（3）打锚杆眼前，必须首先敲帮问顶，将活矸处 理掉，在确保安全的条件下，方可作业。巷道顶板灾害的防治n（4）使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净 ，砂浆锚杆必须灌满填实。n（5）软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。n（6）锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进
16、行顶板离层监测，并用记录牌板显示。对喷体必 须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在 井下做锚固力试验时，必须有安全措施。n（7）锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆 的托板紧贴巷壁。冒顶事故案例n古蔺县石屏乡开江煤矿 “1119”顶板事故n事故时间：2007年11月19日00时30分n事故地点： K2煤层二水平运输平巷距井底 车场170m处。n事故类别：顶板n伤亡情况：死亡1人n直接经济损失：35万元冒顶事故案例n2007年11月19日中班，代理矿长夏吉华（由于矿 长罗贵才到到成都安培中心学习）主持召开班前 会，讲了应注意的安全等事宜后，安排运输班侯 云利（班长）、陈跃强、陈应娜在二水平运煤。 他们作业至快要下班时，准备推完最后一车煤就 下班，在最后推车的陈应娜推至距车场170米处被 突然垮落的顶板压伤，被回去找陈应娜的侯云利 、陈跃强以及在K4作业的石文强、石文政，石文 礼等人救出井口，在古蔺县人民医院经抢救无效 ，于19日5
