顶板管理.docx

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顶板管理

顶板管理

第一讲矿山压力基本概念

第二讲巷道支护

第三讲巷道顶板管理

第四讲巷道维修

第五讲采煤工作面顶板管理

第一讲矿山压力基本概念

一、原岩应力及矿山压力的含义

地下岩体在采动前，由于自重的作用在其内部引起的应力，通常称为原岩应力。

开采前的岩体处于相对静止状态，所以原岩体处于应力平衡状态。

井下采掘活动后，破坏了原岩应力的平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布，在重新分布过程中促使围岩产生运动，从而导致围岩发生变形、断裂、位移、直至垮落。

这种由于进行采掘活动而在采掘空间周围岩体中及支护物上产生的压力叫矿山压力，简称矿压。

在矿山压力作用下，围岩及支护物会产生一系列现象，如顶板下沉、冒顶、片帮、底臌、煤与瓦斯突出、冲击地压，支架压缩、变形、折断，地表发生移动、塌陷等。

这种在矿山压力作用下围岩和支护物上产生的一系列力学现象叫矿山压力显现，简称矿压显现。

二、巷道围岩的应力分布

巷道开掘后，顶板岩石就暴露出来，如不进行支护，巷道顶板岩层便失去支撑，产生拉应力。

而岩石的抗拉强度远小于岩石的抗压强度，在岩层中产生的拉应力的作用下，巷道顶板开始弯曲下沉，随后就出现一些逐渐扩大、增多的纵横交错的裂缝，导致原来的整体顶板岩石破坏、冒落。

与此同时，上部又产生裂缝，这些裂缝又逐渐扩大，最后冒落。

这样由下往上、由低到高，不断地破坏与冒落，直到巷道形成类似拱的形状以后，顶板岩石才处于稳定状态。

这样形成的拱叫做自然平衡拱，

如图4—1。

在一般条件下形成的自然平衡拱是稳定的。

特殊情况下，有时会出现暂时的拱平衡，经一段时间后，仍会向上冒落。

自然平衡拱形成以后，支架上只承受拱内岩石的重力，并达到稳定，其大小随拱的形状和大小而变，称为拱形压力。

拱外岩石重量由拱承担，拱内形成压力降低区，这时拱上部的压力由巷道两侧的岩石来支承，因而在巷道两侧形成了压力升高区。

这时把巷道两侧所承担的压力叫支承压力。

压力分布如图4—2。

Ⅰ原始应力区；Ⅱ支承压力区；Ⅲ卸压区

1—自然平衡拱；2、岩壁刚露出时的支承压力；3支承压力向深部转移；

K—应力集中系数；

—上覆各岩层平均容重；H—距地表深度

作用在井巷周围岩体中及支护物上的重新分布的力就叫巷道矿山压力，简称巷道矿压。

巷道矿压的大小，主要受巷道所处深度、巷道断面大小、地质构造、围岩性质等因素的影响：

三、巷道矿压

巷道变形、破坏的原因主要受到顶压、侧压和底压的作用，其中主要是顶压的作用。

只有在底板松软和顶压、侧压大的情况下，才会出现底压，即底臌。

1．顶压

掘进巷道后，暴露出来的顶板形成一个岩梁。

由于岩梁上部岩层和岩梁自重的作用，必然使其产生弯曲，这种弯曲往往在巷道中间较大，在巷道两帮较小；顶板以及距顶板较近的上部岩层弯曲大，距顶板较远的上部岩层弯曲小。

2．侧压

侧压是指巷道两帮对支架的压力。

它是由于两帮岩石或煤向巷道内挤压而形成的。

3．底压

在巷道侧压的作用下，底板内部将会产生侧压力，并产生向上的底压，使底板鼓起。

4．斜巷地压

在平巷里，顶压的方向是重力线方向，是垂直于巷道的顶板的；在倾斜巷道却不同，顶压虽然是重力线方向，但顶压（P）可分解为两个方向的压力，一个是垂直于顶板的垂地压力（N），另一个是平行于顶板的倾斜压力，即下推力（H），如图4—4所示。

图4-4斜巷地压示意图

斜巷的支架既要承受垂直压力，又要承受下推力。

因此，斜巷的支架就不能按垂直于巷道顶、底板方向去架设，而必须向上迎一个角度，我们把棚腿中心线与顶底板垂线之间的夹角，叫做迎山角。

支架迎山角是为了克服下推力，防止支架向下倾倒的措施之一。

支架的迎山角（β）是按照巷道倾角（α）来计算的，一般迎山角等于倾角的1／6～1／8，即β=（1／6～1／8），例如巷道倾角为30°，则迎山角为5°～4°。

迎山角过大、过小都会降低支架的支撑能力，迎山角过大叫过山，迎山角给反了叫退山。

四、回采工作面周围应力分布

如图4—7所示，回采工作面使煤层顶、底板内产生应力升高区和应力降低区。

离被开采煤层不远的顶、底板岩层中，支承压力的集中程度较高，离被开采煤层越远，顶底板内支承压力集中程度越低。

支承压力的峰值位置和其影响范围也与开采煤层的距离不同而有所变化。

图4-7支承压力在被开采煤层顶底板中分布示意图

1-采动影响边界（应力不变区）；2-支承压力区（压力升高区）；3、卸载区边界（应力降低区）

五、冲击地压

冲击地压是井巷或采煤工作面的煤岩体，由于变形能的释放而产生的一种以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象，是矿山压力的一种特殊显现形式。

简单地讲，冲击地压就是井下煤岩体突然的、爆炸式的破坏。

冲击地压发生时经常伴随着巨大的声响和强烈的震动，因此又被称为“煤炮”、“岩爆”等。

第二讲巷道支护

在地下开掘巷道后，破坏了周围岩体的应力平衡，岩体就会向巷道空间挤压，出现矿山压力，使井巷发生变形甚至坍塌。

为了维持巷道必要的断面规格，防止围岩发生危险的变形和垮落，保证施工人员的安全，必须对井下井筒、巷道和硐室进行维护，这种维护巷道的结构物称为支架。

维护巷道的施工方法和施工过程称为支护。

《煤矿安全规程》规定：

在坚硬和稳定的煤、岩层中，确定巷道不设支护时，必须制定安全措施。

巷道支护形式和支护材料的选择应综合考虑巷道的用途，巷道服务年限，巷道断面形状及围岩压力的大小等因素。

常用的巷道支护形式有架棚支护、砌碹支护和锚喷支护等。

一、架棚支护

架设棚式支架进行巷道支护是煤矿井下常用的支护形式。

棚式支架俗称棚子，由一梁（顶梁）两柱（柱腿）组成。

常用于巷道围岩十分破碎不稳定，不适宜采用锚喷支护，而且巷道服务年限不长。

（一）梯形支架

梯形支架可采用木支架、金属支架、钢筋混凝土支架，支架一般每米架设1架。

为了增加各支架的稳定性，支架之间应设撑木或拉杆。

（二）拱形支架

金属拱形支架可分为两类，即普通金属拱形支架和U型钢拱形支架。

普通金属拱形支架多采用工字钢、矿用工字钢或轻型钢轨制造，没有可缩性，一般仅作巷道临时支护或与锚喷支护巷道联合支护用。

U型钢拱形支架采用U型锕制造，具有可缩性，多用于地压大，受采动影响显著的采区巷道。

二、砌碹支护

砌碹支护是以料石、。

砌块为主要原料，以水泥砂浆胶结，或以混凝土现场浇灌而成的连续体支护。

砌碹支护对围岩能够起到防止风化的作用，具有坚固、耐久、防火、阻水、通风阻力小、材料来源广、便于就地取材等优点。

缺点是施工复杂，劳动强度大，成本高，进度慢。

一般使用在巷道服务年限超过10年以上，围岩十分破碎同时很不稳定，且有大面积淋水和部分淋水，及水质有化学腐蚀的地段。

三、锚喷支护

（一）锚杆支护

锚杆支护就是在巷道掘进后，先向围岩打眼，在眼孔内锚入锚杆，把巷道岩予以加固，充分利用周岩自身的强度，从而达到支护巷道的目的。

锚杆支护作用的原理

（1）悬吊作用。

在屡状岩层中，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上，锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层所受重力，如图4—8所示。

（2）组合梁作用。

在没有稳固岩层的薄层状岩层中，锚杆将薄层岩石锚周成一个岩石板梁．提高顶板的承载能力，决定组合如图4—9所示。

图4-8悬吊作用图4-9组合梁作用

（3）挤压加固作用。

在块状围岩中，锚杆可将巷道周围的危石彼此挤紧，对岩石起到挤压加固作用。

在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定，而且能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而能保持巷道的稳定性，。

如图4—10。

（4）减小跨度作用。

巷道顶板打上锚杆，柑当于在该处打上点柱把巷道顶板岩石悬露的跨度缩小了，从而提高了顶板岩层的抗弯曲能力，如图4—11所示。

图4-10挤压加固作用图4-11减小跨度作用

（二）锚喷支护：

锚杆支护后在进行喷浆，喷浆后主要作用是封闭围岩，防止风化。

四、其他支护

1．抬棚

2．点柱

3．前探梁支护

第三讲巷道顶板管理

一、巷道掘进期间日常顶板管理工作。

（1）敲帮问顶。

上班进入工作面，打眼放炮前均应敲帮问顶，处理隐患，排除不安全因素后再作业。

（2）控制工作面空顶距离，超过规定的空顶距应先支护后掘进。

（3）单孔长距离掘进，要经常检查工作面后方支架的情况，以现断梁折腿或变形严重的支架，应加固修复。

修复巷道时，修复地点以里的人员应全部撤出，预防冒顶堵人。

工作面因放炮崩倒的棚子应由外向里逐架扶棚复位。

（4）熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因，加强日常检查，采用针对性措施，预防冒顶片帮事故的发生。

二、顶板管理的针对性措施。

1．新掘巷道应制定的开口安全措施

（1）开掘地点要选在顶板稳定，支护完好并且避开地质构造区、压力集中区、顶板冒落区。

（2）新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角（最好大于45°）。

（3）必须加固好开掘处及其附近的巷道支架，若近处有空顶空帮情况，小范围的可加密支架，背好帮顶；大范围的应用木垛接顶处理，同样用背板背好打紧。

对将受施工影响的棚子进行加固，其方法有挑棚、打点柱、设木垛等。

（4）新巷开掘施工，要浅打眼、少装药、放小炮，或用手镐挖掘的方法，尽量避免震动围岩或因放炮引起冒顶。

（5）新巷开掘处要及时进行支护，尽量缩短顶板暴露时间和减小暴露面积。

若压力增大，则应及时采用适合现场情况的特殊支护。

2．沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施

（1）避开动压影响，巷道施工必须在上区段回采工作结束，待岩层活动完全稳定后再进行。

（2）尽量减小掘进时的空顶面积。

放炮前支架紧跟到工作面，放炮后及时架设支架。

要减少装药量，避免对顶板的震动。

如果放炮难以控制和管理顶板，改用手镐方法掘进。

（3）巷道支架要加密，同时将下帮腿与底板的夹角缩小，将顶帮用木板等背严接实。

（4）擦边掘进时，如遇上区段巷道的棚腿外露时，其下帮棚腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到挡矸帘的作用。

3．有淋水的工作面顶板管理措施掘进工作面有淋水时，要通过水文地质工作，弄清水的来源，掌握水量的变化，再根据实际条件分别采用预注浆封水、快硬砂浆堵水、截水槽或截水棚截水等方法将水引离工作面。

顶板淋水不大时，用压风边吹边喷砂浆止水。

有淋水的地段，要加大支架密度，背严帮顶，提高支架的稳定性，防止冒顶事故的发生。

4．过断层、裂隙地质构造带的顶板管理措施

（1）采用架棚支护时，棚距要缩小，提高支护应变能力。

（2）棚梁方向尽量正交节理面架设，增大支架密度，减少空顶距离，永久支架要紧跟工作面，背帮背顶要严实。

（3）采用砌碹支护时，每次掘砌长度不大于1m。

（4）顶板特别破碎时需采用超前支护的办法管理顶板。

三、巷道顶板事故的预防与处理

巷道顶板事故形式多种多样，发生的条件也各不相同，但它们在某些方面存在着共同点。

从巷道顶板事故发生的力源出发，可以把巷道顶板事故分为压垮型冒顶、漏垮型冒顶和推垮型冒顶三个类型。

巷道顶板事故多发生在掘进工作面及巷道交叉点，巷道顶板死亡事故80%以上是发生在这些地点。

预防交岔点冒顶的措施如下：

（1）开口应避开原来巷道冒顶的范围。

（2）交岔点抬棚的架设应有足够的强度，并与邻近支架联接成一个整体。

开口处岩尖被压坏时，应及时采取加强抬棚稳定性的措施。

（3）交岔点锚喷支护时，使用加长或全锚式锚杆。

（4）全锚支护的采区巷道交岔点应缩小锚杆间距，

第四讲巷道维修

为了保证矿井的正常生产，应使井下所有巷道经常处于良好状态，因此对已损坏的巷道应进行及时的维修。

当巷道围岩压力增大时，可能出现巷道发生变形、断面变小、支架折损或顶帮漏煤（岩）块等现象，甚至发生冒顶，出现这些情况时都必须及时进行处理。

如果在处理过程中采取措施不当，就可能产生一些不必要的损失。

一、巷道维修的安全常识

在巷道维修前，应首先检查巷道通风和有害气体情况。

修复旧巷时首先要进行通风、排放瓦斯，并保证工作地点的瓦斯和有害气体含量不得超过《煤矿安全规程》的规定。

检查有害气体时，在巷道维修地点及其周围都应认真检查，尤其要检查是否有瓦斯积存，如瓦斯超限或有局部瓦斯积聚要先处理好后才能工作。

1、在有架线电机车或安装有其他运输设备的巷道中进行维修时，开工前应指定专人切断架空线电源，将电源开关锁上。

2、在有积水或流水的巷道内维修时，事先要检查水沟是否畅通，如有淤塞，要先清理水沟。

待维修的巷道如有积水或附近有老空区积水时，应先放出积水后再进行维修，以免发生突然涌水伤人。

3、刷大、修理井巷需连续撤换支架时，必须由外向里逐架进行，不得大拆大换。

在拆换顺序上要先检查顶板，把易落的大块岩石维护好，松动楔子，使支架减压后进行翻棚，翻棚前要加固工作地点的支架；遇有顶板破碎，应超前挑顶，事后翻棚。

4、在独头巷道维修时，事先要检查后面安全出口支架是否完整，若有支架折损、断裂，应先修复好以后再向前修理。

对独头巷道维修时严禁多段作业，巷道里面也不得从事其他工作。

在撤掉需要翻修和更换的支架前，应先加固工作地点的其他支架。

架设或拆除支架时，在一架未完工之前，不得中止工作，上下班人员必须现场交接班，并共同认真检查工作地点，似确保安全。

5、对头巷道维修拆换，在两头相距5m时，要停止一头作业，以免造成压力集中发生冒顶。

6、撬落活石应从顶板完整的地方开始，以保证工作人员的安全。

撬落空顶大块活石之前，要将附近的风管、电缆以及其他管线维护好。

在撬落活石时，一人操作，另一人在后面当好监视哨，禁止行人通往撬顶危险区，并要注意巷道周围及支架的变化情况，发现问题要立即采取措施；同时，要维护好安全出口，在不能立即处理时，要迅速撤到安全地点。

在处理巷道顶板严重冒落地点时，还必须有专人观察顶帮的变化情况。

7、维修倾斜巷道时，要由上至下进行拆换。

在拆换前必须增加下面支架劲木和打好顶柱，防止支架推倒。

在维修地点的下方5～10m处分别设2～3处挡板，防止煤矸杂物滚下伤人。

8、拆换支架时，一定要打牢固的腿手架，禁止用管子和矿车当脚手架。

8、拆换支架遇有棚顶上有木垛时，要先用长杆托好木垛后再翻棚。

二、巷道维修的方法

1.棚式支架的维修

根据围岩的变形情况和支架的损坏程度，棚式支架的维修方法可知分为三种。

（1）刷大一帮。

具体要求与措施是：

（1）在巷道不需要刷大的一帮用撑柱叉把柱腿支撑紧，并用点柱或抬板棚抬住顶梁。

②在需要刷大的一帮，紧靠柱腿挖一小沟;柱腿外露后再用撬杠将柱腿撬出，而后用手镐刷帮。

③扩帮较宽且顶板不好时．可打上临时点柱维护，再挖柱窝，栽新柱腿。

④柱腿栽好后，如旧梁还可使用，则要将梁柱接合好。

如果扩帮大或旧梁不能再用时，要更新顶梁。

⑤原支架回撤时要用“软”架撤法，不能在没有打点柱托棚时强行拉架，避免引起冒顶事故。

⑥架设支架时应先架后回，架一棚回一棚，减小顶板的下沉。

⑦支架架设好后，要用笆片、木板等材料将巷道的顶帮背严护实。

（2）刷大两帮.具体要求与措施是：

①如果巷道顶部宽度不需要加大,顶粱可以复用,可先在靠近巷道两帮各打一根点柱托住旧梁，或者架设托板梁顶住或托住旧柱旧梁，再松动较好一帮的柱腿，并拆除柱腿后面的支护材料，然后摘掉柱腿进行巷帮刷大。

②巷道刷大到需要的宽度后挖柱窝、栽栽柱腿，并将顶刹紧背严。

用同样的方法刷大巷道另一帮。

③如果顶梁需要更换，则要先将顶柱或抬棚等撤掉，待回撤顶梁后再上新梁。

顶柱或抬棚撤掉时，要随时观察顶板情况，顶板状况不好，要缩小回撤范围，甚至停止回撤工作,护好顶极后再进行。

（3）全断面刷大。

当旧巷不仅两帮需要刷大，巷道顶板也需要挑顶时，安全措施有：

①旧巷顶板较好、支架比较完整时，先将需要刷大的巷道支架护帮护顶材料拆除，松动顶梁和柱腿，并用撑柱叉撑住两帮柱腿，回撤顶梁，再回撤柱腿。

②支架回撤，待浮矸清理掉后进行刷大。

支架回撤时，如果发现顶板有异兆应立即停止回撤，先处理顶板。

③巷道顶板稳定状况不好时，应先挑巷道顶部，从巷道一边逐渐进行。

挑顶时随时注意附近顶板和巷道两帮情况。

挑顶过程中用笆片或木板等托住顶板掉矸。

④挑顶后再刷帮，回撤旧棚腿。

⑤当巷道刷大到需要的高度和宽度时，再挖柱窝、栽柱腿、上顶梁，将顶帮刹紧背严。

2．锚喷巷道的维修

锚喷支护巷道局部损坏时，应把开裂的混凝土层（砂浆层）全部用风镐刷掉，锚杆松动、脱落的应把其拧掉或拔掉，重新补打锚杆，然后再用混凝土喷好。

必要时应加挂金属网或采取其他加强支护的措施。

当出现一段锚喷支护巷道损坏时，可根据围岩的破坏情况，采用拱形金属支架维修，或者刷大断面采用砌碹维修的方法。

3．砌碹巷道的维修

巷道压力大时，往往有一段巷道碹拱和碹墙同时损坏，需要翻修。

翻修的方法有两种：

二种是碹拱及碹墙同时拆除，重新砌碹;另一种是先拆除两帮碹墙，砌上新碹墙后，再拆砌新碹拱。

维修巷道时应注意以下事项：

（1）开帮长度可根据顶板和两帮岩石性质确定：

一般较好岩石时每次开帮长度不超过3m（用放炮开帮）；顶板压力大、活石多时禁止采用放炮开帮，每次只准翻1架砌1m。

（2）放炮开帮时，放炮前要将周围设备保护好，对刚砌筑的碹要覆盖好，然后开始放炮。

（3）用风镐破碹时必须边破边背好帮顶。

采用放炮破碹时，眼深不能穿透碹壁。

（4）砌碹立胎要找好中心腰线，立胎要找正，做到平、直，并打好压顶楔。

（5）碹体和顶帮之间必须用不燃物充满填实。

第五讲采煤工作面顶板管理

第一节采煤工作面矿山压力

在工作面采煤时，为了减少矿山压力对工作面正常生产和安全的影响，必须对工作面顶板进行控制。

所谓工作面顶板控制，曾称顶板管理，是指采煤工作面工作空间支护和采空区处理工作的总称。

一、采煤工作面周围支承压力分布

采煤工作面前后方支承压力

如图4一l所示，表明了采煤工作面前后方的支撑压力分布规律。

图4-1工作面前后方支撑压力分布规律

a-应力增高区；b-应力降低区；c-工作面前后方稳压区

二、采空区上覆岩层移动情况

地下采煤过程中，随着原有煤层被采出，采空区上方的顶板岩石在工作面放顶过程中，要发生变形、垮落。

一般从工作面到地表把上覆岩层根据移动的特征，分为垮落带、断裂带及弯曲带。

1．垮落带

垮落带是指由采矿引起的上覆岩层破坏并向采空区垮落的岩层带，曾称冒落带。

垮落带的高度一般为采高的2～4倍。

2．断裂带

断裂带是指垮落带上方的岩层产生断裂或裂缝，但仍保持其原有层状的岩层带，曾称裂隙带。

3．弯曲带

弯曲带是指断裂带上方的岩层产生弯曲下沉的岩层带。

断裂带上方一直到地表的岩层都为弯曲带，这部分岩层不产生断裂或只产生极小裂缝。

三、影响矿山压力显现的因素

（一）开采技术条件

1．工作面顶板岩层

控制工作面的顶板岩层是工作面生产中的主要工作内容之一，顶板的岩性、完整性将会直接影响工作面的顶板活动情况和安全生产情况。

2．断层与褶曲

因为断层破坏了顶板的完整性，因此断层附近容易发生局部冒顶。

断层还能改变初次放顶、初次来压和周期来压的步距。

褶曲有时会改变原岩应力分布，从而改变工作面区域顶板的受力状态。

尤其是小褶曲可能使顶板局部破碎，容易发生局部冒顶。

3．挤压带与破碎带

挤压带是指煤层受挤压作用局部变厚或变薄的地带。

破碎带是指岩石和煤层突然变得破碎的地带。

工作面经过挤压带或破碎带时，由于顶板岩层的离层、破断或破碎，可能发生顶板短时急剧下沉现象，给顶板管理带来许多困难。

4．节理和裂隙

无论煤体还是岩体中都存在大量的节理和裂隙，它们常将顶板切割成各种形状的岩块。

随着工作面的推进或支护不及时，极易发生局部冒顶和片帮。

5．煤层倾角

随着煤层倾角增加，顶板下沉量将逐渐变小。

如急斜工作面的顶板下沉量比缓斜工作面要小得多。

（二）生产技术因素

1．开采深度

开采深度增大会使工作面周围的支承压力峰值和影响范围增加，在顶底板岩石稳定或坚硬、且煤层具有冲击倾向性的条件下，容易发生煤爆（即冲击地压），在瓦斯大的矿井容易引起煤及瓦斯突出。

2．工作面推进速度

工作面推进速度快意味着采煤工作面停滞时间短，顶板岩层下沉量小，一般来说，顶板压力也比较小；反之，推进速度慢，工作面顶板下沉量大，顶板压力也会比较大。

3．上部煤层中遗留煤柱开采煤层群的矿区，如果层间距较小，上部煤层开采时遗留的煤柱支承着上覆岩层，形成应力集中。

高应力将通过煤柱向底板传递。

4．采高与控顶距

在一定地质条件下，采高是影响上覆岩层破坏状况的最重要的因素之一。

采高越大，采出煤后留下的空间越大，顶板上覆岩层垮落的高度越大，导致采煤工作面上覆岩层破坏越严重。

采高越大，在同样位置的老顶取得平衡的几率就越小。

而且，在支承压力的作用下，工作面煤壁也越不稳定，容易片帮。

因此，采高越大的工作面矿压显现越严重。

第二节采煤工作面顶板控制

一、顶板分类

按照岩层稳定性不同，将直接顶分为四类；按来压强度不同，将老顶分为四级。

（一）直接顶的分类

表4-1直接顶分类

类别

指标

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

不稳定

顶板

中等稳

定顶板

稳定顶板

坚硬顶板

主要指标

强度指数D

≤30

31～70

71-120

＞120

无直接顶岩层厚度2～5m以上，Rc＞～MPa，I和h＞1m的整体岩层

参考指标

直接顶初次垮落步距p/m

≤8

9～18

19～25

＞25

（二）老顶的分级

老顶的来压强度主要决定于直接顶厚度与采高的比值N以及老顶来压步距L0，将老顶分为四级。

老顶初次来压步距L0可根据现场实测或矿压显现特征确定。

老顶的分级见表4—2。

表4-2老顶分级方案

分级

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

周期来压明显

不明显

明显

强烈

极强烈

指标

N＞3～5

0.3＜N≤3～5

L＝25～50m

0.3＜N≤3～5

L＞50m或N≤0.3

L＝25～50m

N≤0.3

L＜50m

二、采煤工作面顶板控制方法

采煤工作面是地下移动着的煤炭采出场所，为了保证生产工作的正常进行和人员设备的工作安全，必须对采煤工作面顶板进行控制。

所谓工作面顶板控制就是采煤工作面工作空间支护和采空区处理工作的总称，称顶板管理。

（一）工作面支护分类及布置方式

工作面支架布置方式有戴帽点柱支护、棚子支护及悬臂支护等几种。

1．戴帽点柱

戴帽点柱是指用一根立柱和一个柱帽组成的工作面支护方式。

立柱可用原木、钢管或钢轨，柱帽多用厚为50～100mm，长为0.3～0.5m见方的木板或半圆木制成，戴帽点柱受压后，具有较大的可缩性。

如图4—2所示。

4-2戴帽点柱及排列形式

a-三角形排列；b-矩形排列；d-排距；j-柱距；s-炮道

点柱在工作面的排列方式有矩形排列与三角形排列。

戴帽点柱支护的柱帽与顶板接触面积较小，适用于直接顶完整稳定的条件。

2．棚子支护

棚子支护是指工作面采用一梁两柱或一梁三柱组成的框式支架支护工作面的方式。

如图4—3所示。

为了保证直接顶不发生局部冒落，在棚梁之间要背以木板、竹笆或荆条等物。

根据直接顶的裂隙方向不同，有走向棚子和倾向棚子，为了增加棚子的稳定性，把棚子相邻两架棚子的棚腿并在一起，形成连锁棚子支护工作面。

棚子支护主要用于直接顶不稳定，较破碎或者直接顶为中等稳定程度的工作面。

3．悬臂支架

悬臂支架是用一梁一柱组成，支柱可用摩擦支柱或单体液压支柱，梁用铰接顶梁。

支柱一般打在靠梁一端的三分之一处，位于同一列的梁与梁互相铰接成整体的工作面支护方式。

由于支柱打在靠梁某一端的三分之一处，所以支柱与梁组合后出现悬臂，根据工作面顶板条件，悬臂支架分为正悬臂和倒悬壁，正悬臂支护悬臂朝向在煤壁一侧，倒悬臂支护悬臂朝向采空区一侧。

如图4—4所示。

图4