中矿函授《顶板灾害防治技术》复习文档格式.docx

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3、老顶的初次来压：

初次来压过程：

初采—初次放顶—老顶悬露跨度增大—老顶断裂—形成平衡结构—失稳—初次来压。

初次来压——老顶平衡结构第一次失稳而施加给工作面以大型压力的过程。

初次来压步距——第一次来压时，工作面距开切眼的距离（推进距离）。

初次来压时矿压显现特点：

1）来压前，顶板压力无明显增大；

2）煤壁内部支承压力增高，煤壁片帮严重；

3）顶板有板炮声响；

4）顶板下沉速度急剧增加，由1mm/h到5~20mm/h；

5）支柱载荷急剧增加；

6）顶板出现拉绺现象（直接顶沿煤壁切断）。

预防措施：

初次来压前无明显征兆，顶板压力不大，致使支架稳定性差，来压猛，易造成顶板事故。

1）增大支撑力

2）增加稳定性

3）加强矿压观测及地质、开采资料

4）加强日常支护质量管理。

来压期间重点措施是：

增加支护强度；

增强支架稳定性；

保护煤壁，减少片帮。

来压条件：

有老顶存在；

直接顶垮落后不能充填满采空区。

4、老顶周期来压：

周期来压的形成过程：

初次来压——老顶悬顶跨度增大——老顶断裂——平衡结构失稳——周期来压。

周期来压步距——两次来压期间工作面推进距离。

周期来压步距=1/2初次来压步距）

周期来压时的矿压显现：

顶板下沉量急剧增加；

支柱载荷普遍增加；

煤壁片帮严重；

当支撑力不足时，工作面回出现台阶下沉；

如果支护参数选择不合理，会发生冒顶、切顶。

（周期来压显现一般较初次来压时有所缓和）

5、采场上覆岩层移动规律:

竖三带冒落带—垮落带，分为不规则垮落带、规则垮落带

裂缝带—冒落带之上，岩层间产生离层、拉伸裂隙。

整体联系较好，范围广位移小，一般高15～70m。

弯曲下沿带—岩层基本上不发生离层和断裂，而是大面积缓慢下沉。

横三区：

煤壁支撑影响区——壁支撑，垂直移动小，水平移动大

离层区——————垂直位移下大上小形成离层。

重新压实区————垂直位移上大下小，重新压实。

二、采场围岩：

1、顶底板划分：

伪顶——位于煤层与直接顶之间、厚度较小，随落煤而垮落的岩层（页岩、炭质页岩）；

直接顶——接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层（页岩、砂质页岩）；

老顶（基本顶）——位于直接顶或煤层之上厚而坚硬的岩层（砂岩、砾岩、石灰岩）。

直接底——直接位于煤层之下的岩层（泥岩、泥质页岩、砂页岩）（古土壤）；

老底——直接底以下的岩层。

2、“三带”及其划分：

1）垮落带——不支撑即垮落部分（含直接顶和部分老顶）

2）裂隙带——Δ小，顶板断裂、旋转、下沉、触矸（老顶及以上岩层）

3）弯曲下沉带——Δ＝0，随下部逐步压实，顶板大面积缓慢下沉（挠曲下沉）

3、垮落带厚度：

理论厚度：

1）由柱状图确定厚度：

①直接顶厚度，以上岩层具有一定的硬度，无软弱夹层的为不垮落直接顶；

②直接顶厚度，以上岩层仍为软碎岩层，则垮落层厚含此部分软碎岩层；

③直接顶厚度，则全部直接顶垮落；

④直接顶厚度，

若老顶厚度时，坚硬难垮，人为崩落一部分属垮落带，另一部分属裂隙带；

若老顶厚度时，形成平衡结构时为裂隙带，不能形成平衡结构时为垮落带。

abcd

2）由裂隙带岩层下界确定厚度：

一般认为：

时，该老顶岩层进入裂隙带。

即：

其中：

KL=1.15~1.33KZ=1.33~1.50

可用上式由第一个岩层起，用迭代法逐层验证，是否进入裂隙带。

4、载荷：

施加于支架上的载荷＝垮落带岩层重量（支架最小支撑力应支撑住垮落带岩层的重量）

例：

M=2.5m，则h＝（2—3）M＝5—7.5m

p＝γH＝26×

（5—7.5）＝13—19.5t／m2

（来压时为平时压力的2倍）

三、工作面顶板事故及预防措施

1、按力学原因分类：

压垮型冒顶——由垂直于层面方向顶板压力压坏支架，致冒；

漏冒型冒顶——已破碎顶板未得到有效维护，发生漏冒、空顶、支架失稳致冒；

推垮型冒顶——由平行于层面方向顶板压力推倒支架，致冒；

综合型冒顶——压漏推综合作用致冒；

地质条件不利致冒。

2、压垮型冒顶的机理：

1）顶板条件：

——直接顶比较薄；

——直接顶上老顶的分层厚度小于5—6m，（易断裂，形成平衡结构）

2）冒顶机理：

①垮落带老顶岩块静力压垮支架：

支架支撑力不足，被压坏发生压垮型冒顶。

最不利状态：

老顶岩块前端脱离煤壁支撑，后端未触矸，全部重量压在支架上。

②垮落带老顶岩块冲击（动力）压垮支架：

直接顶与老顶间离层，老顶岩块断裂下移，冲击压垮支架发生。

威胁最大，压死、压坏（支柱油缸炸裂）、压入底板。

③裂隙带老顶移动压垮支架：

裂隙带老顶断裂、下沉、旋转、触矸时，支架可缩量不足，被压坏产生；

压垮后冒落的岩层未直接顶（老顶压坏支架，直接顶冒落）

3）冒顶特点：

支柱（架）被压坏有折损，支架被压入底板。

4）预防措施：

①支架要有足够的支撑力（能平衡最不利情况下，垮落带直接顶及老顶重量）

②支架要有较高的初撑力（保证直接顶与老顶不离层）

③支架要有足够的可缩量（满足裂隙带老顶最大下沉量的要求）

3、漏垮型冒顶：

漏冒——软弱破碎直接顶因护顶不好，破碎岩石沿支架缝隙产生连续不断的冒落；

漏冒型冒顶——破碎顶板发生漏冒，顶板完整性遭到破坏，导致支架失效，造成冒顶。

顶板上下部岩层岩性差别明显，直接顶破碎。

局部支护失效发生漏冒，其上碎顶在重力作用下，沿自然安息角向下滑落，致使支架失效倾倒，依次向上可逐架发生，导致大面积漏垮。

（上覆老顶基本未参与冒顶过程）

3）预防措施：

①支柱有足够的支撑力与可缩量；

②及时支护，插严背实；

③谨防倒拄、倒架（炮崩、碰倒）

4、煤壁区顶板抽条局部冒顶：

1）冒顶条件：

直接顶破碎或有严重的节理劈（游离岩块）

直接顶存在游离岩块，落煤后支护不及时或倒拄、片帮，引起岩块冒落伤人。

（顶板下沉量大，导致直接顶弯曲，挤压煤壁区顶板，易碎易冒）

综采：

①提高支架的初撑力，使端面冒高不超过300mm（提高支撑力，减少弯曲度）；

②选及时支护移架方式（支架结构符合先移架后移溜）；

③端面距不超过340mm（一般不超过200mm，有利于维持顶板的完整性）

④支架增设护帮板（采高2.5—3.0m以上）

⑤铺网；

⑥顶板超前注入树脂固化

单体柱：

①及时支护；

端面距不大于200mm；

（截深小用——正倒悬臂错梁直线柱、正悬臂交错梁支护）

（必要时掏梁窝、架设贴帮柱）

②敲帮问顶；

③禁止人员在无支护区工作；

④放小炮，松动爆破；

⑥提高支柱的初撑力，使冒高不超过200mm。

5、工作面上下端头局部冒顶：

1）端头顶板特点：

①状态：

面积大；

破碎；

离层。

②原因：

巷道掘出时间长，围岩变形严重；

巷道支架无初撑力，顶板先期离层；

移机头（尾）支架改柱频繁，支柱多工作在初撑阶段，控顶下沉不利，加大离层；

煤体受叠加制成压力作用，松软破碎，降低对顶板的支撑控制（增加无支护面积）。

顶板离层、破碎，移机头（尾）改柱时易发生局部漏冒；

顶板离层，易发生推垮型冒顶（有水平推力，有自由空间）

易发生砸垮型冒顶（老顶突然断裂、下移冲击）

3）防治措施：

①防漏冒：

四对八梁迈步前移支护（一梁三柱，其中一对放在与巷道交接处）

巷道超前支护。

②防推跨：

增加初撑力，80％额定阻力；

加打木垛，增加稳定性；

巷道锚杆支护。

③防砸垮：

加密支架1.6倍；

增加木垛；

6、复合顶板推垮型冒顶：

推垮型冒顶多发生于两类顶板：

复合顶板；

金属网顶（再生顶板）

1）复合顶板：

①复合顶板——“下软上硬”易离层顶板；

下软——指下部软弱岩层，可一层，几个分层，易弯曲；

上硬——强度相对较大，不易弯曲。

②复合顶板特征：

顶板由下软上硬不同岩性的岩层组成；

软硬岩层间有煤线或软弱夹层；

0.5m＜软岩厚度＜3.0m

2）推垮型冒顶特点：

①顶板压力不大，支架没变形、损坏；

②冒顶前，顶板多拉绺，沿煤帮断裂；

③支柱沿某一方向倾倒（向下、向老塘）；

④上部岩层一般大面积悬露不冒；

⑤冒顶多发生于回柱期间；

⑥初采开切眼附近多发；

⑦多无预兆，有时有预兆：

支柱顺山，顶板掉渣。

3）冒顶机理：

①顶板形成六面体：

离层——初撑力小，软岩下沉离层；

（初撑力小原因：

支架本身小；

支架失效；

支架打在浮煤浮矸上）

断裂——构造裂隙；

旧巷切割；

巷道挑顶；

初撑力小顶板变形打沿煤壁断裂。

②有去路和倾角：

去路——沿倾斜向下或向采空区，出现自由空间；

倾角——产生滑动力。

③推力大于阻力：

推力——重力分力；

阻力——摩擦阻力（层面间、煤壁断裂面）；

支柱迎山角产生的支力分力；

支架为平行珩架结构，不稳定。

4）措施：

有针对性采取措施：

不离层，不断裂，无去路，大摩擦，稳支架。

①成功经验：

掩护式支架替代单体支架——增强支架稳定性；

走向长壁改为俯斜长壁——消除去路。

②单体面措施：

提高初撑力——不离层、不断裂、增摩擦、稳支架；

增强稳定性——特种支架；

单体摩擦柱拉钩形成“整体支架”；

不破顶——

消除去路——伪俯斜4—6°

；

初采不反推；

降低初采高度（冒落矸石阻挡，增加倾向摩擦阻力）

5）易发生推垮型冒顶地点：

①开切眼附近——支撑力不足，离层，支撑力不均，形成断裂；

②地质破坏带——断层、裂隙，易形成六面体；

③岩层尖灭构造——易形成六面体，并有去路；

④掘巷破顶处——切割顶板形成一面，下顺槽可增加去路；

⑤局部冒顶区附近——存在去路；

⑥倾角大的地段——推移力大；

⑦顶板岩层含水地段——阻力降低。

冒顶类型分类汇总

冒顶类型

顶板类型

顶板活动特征

支架失效特征

结果

1、压垮类

垮落带顶板断裂

老顶静压

支撑力不足

压垮，支架损坏

厚层直接顶静压

老顶动压

裂隙带顶板移动

老顶变形

可缩量不足

2、漏垮类

破碎顶板

漏顶

护顶不好

漏垮，支架无损

煤壁顶板破碎拉绺

支撑力不