煤矿顶板灾害防治措施1.docx

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煤矿顶板灾害防治措施1

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矿井顶板管理及支护措施

编制：

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期：

2013年2月26日

一、影响我矿矿山压力显现的地质及生产技术因素：

（一）影响矿山压力显现的地质因素：

1、煤层顶底板岩性分析：

矿区内可采煤层顶板为粉砂岩、细砂岩和厚层状燧石灰岩，首采12号顶板为厚层状燧石灰岩，顶板完整易导致大面积推倒支护；煤层底板为粘土岩，粘土岩遇水易膨胀，造成巷道底鼓，必须加强巷道排水畅通以及及时清理底鼓。

对局部破碎带及节理发育处应加强顶板管理和支护；在底板管理中应采取相应措施，消除底板软岩危害。

2、断层对矿山顶板压力显现的影响：

断层破坏了煤层和顶板的完整性，而且在断层两侧形成破碎带，容易发生局部冒顶或垮面，致使初步来压与周期来压步距改变，增加顶板管理的复杂性。

工作面遇断层时顶板冒顶的危险程度与断层走向和工作面交角有关。

交角越小越不利，缓倾斜煤层断层要比走向断层危险。

工作面由断层下盘向上盘推进遇到缓倾斜煤层断层时，过断层之前容易发生冒顶。

当工作面由断层上盘向下盘推进时，在工作面过断层后一段距离内，也易发生冒顶。

工作面遇走向断层时，通常也是断层面下方为冒顶危险区。

3.煤层倾角、采高、开采深度、控顶距等对矿山压力显现的影响：

区内可采煤层3层，煤层位于龙潭组，自上而下煤层编号为M8、M9、M12煤层。

矿区内煤层产状与地层一致，平均倾角6°，M8、M9、M12煤层厚度分别为1.65m、1.75m、0.82m。

首采M12煤层平均厚0.82m，该煤层层位较稳定，为本设计首采煤层。

生产中要加强观察顶板活动规律，及时加强支护。

开采深度直接影响着原岩应力的大小，同时也影响着开采后巷道或工作面周围岩层内支承压力值，因此随着开采深度的增加，支承压力必然增加，从而导致巷道围岩的“挤、压、膨”等现象，导致煤壁片帮及底板鼓起等现象的发生，因此在开采深度增加时应加强支护。

4、影响矿山压力显现的生产技术因素：

（1）开采深度

开采深度直接影响原岩压力大小，同时也影响巷道或工作面周围岩层内支承压力值。

开采深度虽然对矿山压力具有绝对的影响，但对矿山压力显现的影响则不全同。

开采深度对巷道矿山压力显现的影响比较明显，如在松软的岩层中开掘巷道，随着深度的增加，巷道围岩的“挤、压、膨”现象更为严重。

开采深度对回采工作面顶板压力大小的影响并不突出，因而对矿山压力显现的影响也不明显。

在一般条件下，一定的开采深度是出现冲击地压的一个必要条件。

（2）采高与控顶距

工作面顶底板移近量是矿山压力显现的一个重要参数，它同采高与控顶距有密切关系。

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因素之一。

采高越大，采出的空间越大，必然导致上覆岩层破坏严重，在单一煤层或厚煤层第一分层开采时，采高越高，控顶距越大，在同样位置的老顶可能取得平衡的机率越小，意味着顶板压力越大，直接顶的稳定性也越降低，而且，在支承压力作用下，工作面煤壁容易片邦。

因此采高大的工作面中矿压显现严重，采高越低顶板活动越缓和，煤壁也较稳定。

但是，控顶距并不是越小越好。

有时放顶后，采空区顶板冒不下来，工作面支架载荷就会加大，如果支架阻力不足，支柱稳定性差，也可能造成工作面冒顶事故。

最大控顶距与放顶宽度有关，放顶距小，顶板放不下来，会增加压力；放顶宽度太大，采空区垮落面积太大将易撞倒支架，引起冒顶。

因此，对于某一煤层顶板究竟采用多大的控顶距和放顶距较为合理，必须通过试验，在总结实践经验基础上，合理地加以确定。

（3）工作面推进速度与生产工序

对工作面顶底板移近速度影响最大的生产工序是落煤和放顶。

加快工作面推进度可以抑制矿山压力的显现，但不能从根本上改变落煤和放顶两工序对顶底板移近量的影响。

推进速度快意味着回采工作面停滞时间短，顶板岩层下沉量小，一般来说，顶板压力也较小。

反之，推进速度慢，工作面顶板下沉量大，顶板压力也会较大。

单体液压支柱支护的工作面，由于支护阻力较小，顶底板移近量大，加快单体支柱工作面的推进速度，可在相当程度上改善顶板状况，保持顶板完整性，有利于顶板管理。

此外，由于落煤与放顶两工序是影响顶底板移近量的主要因素，所以在组织工作面生产时，不宜将落煤与放顶两工序同时进行，以避免顶板的剧烈活动，导致顶板下沉速度增大。

如果放顶与落煤两工序同时进行时，其错距应保持10～15m以上，以防发生冒顶。

（4）上部煤层残留煤柱

如果煤层间距较小，上部煤层开采时残留的煤柱支承着上覆岩层，形成压力集中。

高压力将向底板传递，从力学上说，这是一个布兴湿克问题，可以计算。

对巷道掘进及维护影响很大。

（5）支护方法

支架的作用是阻止直接顶离层冒落。

使用初撑力小的支架易造成顶板破碎、动压强烈。

使用初撑力大而又垣阻力的单体液压支柱，顶板完整，回柱后顶板延迟垮落，呈岩块绞接，煤壁不易片邦，动压显现不明显，顶板下沉量小。

不同特性，不同特征的支架应避免混合使用。

（6）工作面推进方向

由于裂隙严重地影响顶板稳定性，当裂隙方向与工作面推进方向平行时，极易造成严重冒顶事故。

因此工作面在过断层，过各种层理或节理裂隙时都要正确选择工作面推进方向，即与裂隙要有一定交角。

二、工作面顶板灾害防治措施

（一）掘进工作面顶板管理措施

1、掘进工作面、交岔点及硐室支护的选择

（1）、一般掘进巷道支护型式

本矿井初期开采煤层埋藏较浅，结合邻近矿区的经验，认为采用以下常规的支护形式是可行的。

岩层巷道：

开拓巷道采用锚喷支护。

一般煤层巷道：

采用锚杆支护。

（2）硐室及交岔点

硐室及交岔点：

车场巷道采用锚喷支护型式。

主要硐室采用锚喷、料石碹、砼或钢筋砼复合支护。

主要大巷：

设计锚喷或金属棚支护型式。

（3）硐室支护

井底车场、绞车房锚喷或金属棚支护，必要时使用锚索。

2、采区巷道支护形式

对采区服务年限较长的巷道，如绞车房、水泵房等采用锚喷支护的形式。

对服务年限较短的巷道，如回采工作面回风巷、运输巷，采用锚杆支护。

3、掘进工作面顶板管理措施

（1）架棚支护：

1　掘进工作面严禁空顶作业，靠近工作面10m内的支护，在爆破前必须架设牢固；掘进工作面放炮后，首先恢复好被放炮冲倒、崩坏的支架，之后方可进入工作面作业，修复支架时必须先检查顶、帮，并由外向里逐架进行；出碴前，必须及时打上前探梁作临时支护，前探梁上必须铺上挑板，严禁空顶作业。

2　因煤层倾角大，掘进煤层巷道时，巷顶为松软的煤，必须采取前探支护或其他措施；在岩层及地质破坏带掘进巷道时，也同样必须采取前探支护或其他措施。

3　支架间应设牢固的撑木或拉杆，支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。

巷道砌碹时，碹体与顶帮之间必须采用不燃物充满填实，巷道冒顶部份，可用支护材料接顶，但在碹拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度不小于0.5m。

4　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和架设永久支护，必要时还必须采取临时支护措施；在缓倾斜煤层巷道中，必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。

5　掘进巷道在揭露老空前，必须制定探查老空的安全措施，在揭露老空时，必须将人员撤到安全地点，只有经过检查，证明老空的水、瓦斯和其他有害气体等无危险后，方可恢复工作。

6　在延深下山时，必须在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，跑车防护装置与掘进工作面的距离为20m；斜井（巷）施工期间兼作行人道时，必须每隔40m设置躲避硐并设红灯，设有躲避硐的一侧必须有畅通的人行道。

上下人员必须走人行道，行车时红灯亮，行人立即进入躲避硐，红灯灭后，方可行走。

7　由下向上掘进25度以上的缓倾斜煤层巷道时，必须将溜煤（矸）道与人行道分开，防止煤（矸）滑落伤人。

人行道应设扶手、梯子和信号装置。

斜巷与上部巷道贯通时，必须有安全措施。

（2）锚喷支护：

1　每一次进入施工地点，必须对施工地点进行敲帮问顶，及时找掉帮、顶悬矸浮石，防止悬矸浮石掉落伤人。

2　施工前，先把施工地点所需的各种管线接到位，如风、水管等，风、水管必须连接可靠，防止脱落伤人。

3　打锚杆眼前，必须仔细检查钻具、电缆及风水管等，确保完好后方可施工。

4　严格按由外往里的顺序进行施工锚杆，并且打好一个眼，必须及时锚好一个眼。

5　严格按技术要求的眼位、角度及深度钻眼。

6　打锚杆眼时，锚杆机必须坚持湿式钻眼，严禁干打眼，除钻机操作人员外，钻机前方及手把直径范围不许有任何人。

7　打锚杆眼时，必须随时注意巷道帮、顶和钻机及钻杆情况，如发现不安全隐患，必须及时停钻，进行处理，待隐患排除后方可正常施工。

8　锚杆眼必须打好一个锚固一个，安装锚杆前，必须将孔内的积水、煤岩粉屑用压风吹扫干净，吹扫钻孔时，操作人员站在孔口一侧，眼孔方向严禁有人。

9　安装锚杆前，先按要求铺上铁丝网、W钢带。

锚杆安装必须按技术要求认真操作，严禁使用过期或失效药卷、锚杆、锚头及锚杆机间的联接必须安全可靠，防止脱落伤人，旋转推进时间必须符合规定，并按要求拧紧锚杆端头螺母。

10　锚杆外露长度要符合要求。

11　必须按要求进行锚固力测试和顶板离层监测。

12　因安装不合格的锚杆，必须在其旁边补打安装锚杆。

13　锚固力达不到要求，必须在旁补打锚杆，对于锚固力普遍不足或顶板离层地段必须采取措施处理。

（2）巷道维修：

根据根据需要维修巷道的失修长度，失修程度，服务年限等采取不同的支护形式和支护密度，确保维修质量，对部分地压明显，巷道严重变形地段将重点组织力量进行维修。

修复巷道要严格“先支后回”的原则，严格执行“敲帮问顶”制度，确保施工的安全。

撤换支架前必须加固工作地点的支架，架好一架撤一架，并接好帮顶，施工完毕要清理好现场。

独头巷道的修复，必须进行局扇通风，且必须由外向内逐架修复，严格同时多点作业，并有专职瓦检员跟班检查瓦斯，若瓦斯超限必须停止作业，上山修复由上往下逐段修复，施工人员必须在上方操作，必须在修复地点适当位置设好档闸。

处理冒顶的工作必须在顶板稳定的情况下进行，并指定责任心强又有经验的人员担任处理冒顶的工作，必须有区队长在现场指挥，施工时必须加固冒落区两侧的支架，人员找好退路，站在安全的地点，用长把工具找去悬矸，活石，接好邦顶，在处理高冒区时，首先检查瓦斯。

对失修巷道交叉口抬棚要委派专人巡视检查，发现隐患及时处理。

对主要运输巷修复防止矿车伤人。

（二）回采工作面顶板管理措施

1、回采工作面顶板管理方式的选择

设计开采方式：

落煤方式采用放炮落煤，采煤方法为走向壁式后退采煤方法，采煤工作面的支护采用单体液压支柱配合铰接顶梁支护。

根据矿井开采的煤层的顶底板特性，加之采煤工作面支护采用单体液压支柱支架，根据以上特点，采空区处理采用全部冒落法进行处理。

2、回采工作面支架选型

首采工作面选用DZ10－30/100型外注式单体液压支柱，支撑高度最小为650mm，最大为1000mm，工作阻力为30t/根，选用HDJA——1000型金属铰接顶梁。

采面上、下出口采用3.6m常钢梁配合单体柱打设四组八梁进行支护。

3、回采工作面的支护形式：

（1）基本支护：

根据目前该矿的煤层赋存情况和开采技术水平，本设计考虑工作面支护目前采用DZ10-30/100型单体液压支柱和HDJA-1000型金属铰接顶梁联合形成支架对顶板进行支护，设计采用正悬臂齐头梁直线柱布置支架，采用“四、五排”全部垮落法管理顶板，柱距0.8m，排距1.0m，最小控顶距4.2m，最大控顶距5.2m，放顶步距1.0m。

（2）、特殊支护：

在放顶线采用单体液压支柱打戗柱和点柱切顶。

顶板破碎或煤壁易片帮时在煤壁线采用单体液压支柱打成贴帮柱加强支护，贴帮柱柱距1.6m。

在上、下安全出口10米范围内用DZ22-30/100单体柱配合铰接顶梁打设双排托梁，10～20米范围内采用DZ22-30/100单体液压支柱打成单排托梁加强支护。

（3）回柱放顶：

在回柱放顶前必须先打好放顶线的特殊支护，禁止先回后打。

支柱卸载时，必须使用回柱器，卸载后的支柱用回柱绞车拉出，回下的支柱必须堆码整齐，不得影响退路。

（4）初次来压和周期来压放顶

在初次来压和周期来压期间必须在放顶线打丛柱或戗棚，必要时加打木垛（木垛每6米打一个，呈“井”字形）切顶。

由于目前该矿尚未进行矿压观测，暂无矿压观测资料，待今后进行矿压观测后，利用矿压观测资料，进行合理的采场选型设计。

4、采煤工作面顶板事故的防治措施

（1）采煤工作面必须保持至少两个安全出口，一个通到回风巷道，一个通到进风巷道。

开采三角煤、断层带、残留煤柱或地质构造极为复杂的煤层，不能保持2个安全出口时，必须制定安全措施，并报县级以上煤炭管理部门审批后，方能按批准后的意见实施。

（2）采煤工作面所有安全出口与巷道连接处20m范围内，必须加强支护；在此范围内的巷道高度不得低于1.6m；安全出口必须设专人维护，发生支架断梁折柱、巷道底鼓变形时，必须及时更换、清挖。

（3）采煤工作面的伞檐不得超过作业的规定，不得任意丢失顶煤和底煤，工作面浮煤必须清理干净，支架必须成排成行，保持直线。

（4）采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业，所有支架必须架设牢固，并有防倒措施。

（5）在开工前，班组长必须对工作面安全情况进行全面检查，确认无危险后，方准人员进入工作面；在进入采掘工作面工作前，首先进行敲帮问顶工作，严格执行敲帮问顶制度，及时找掉活石悬矸，以免掉落伤人。

采煤工作面放炮前，必须在架前挂防炮崩装置，放炮后及时恢复好，移架时，操作工应站在未卸载的顶梁下。

严格按设计或作业规程规定及时支护，严禁空顶作业。

（6）当遇顶板条件变化时，如过断层、过老巷等必须及制定有针对性的支护措施。

（7）工作面顶板出现凸凹不平时，必须在顶梁上用小板将顶背实，确保顶梁单点受力。

（8）采面收尾时的安全措施

A、回采工作面收尾时必须编制安全措施，并报矿技术负责人批准后方可实施。

撤出采面的机械设备，维护好采面的支柱。

B、回采到停采线时要留出支护良好的最小控顶距空间，作为行人和运料用。

C、用木垛将上出口维护好，在出口范围内不得堆放物料，以保证退路畅通。

D、回收顺序是由下向上，回收工必须由熟悉顶板性质、责任心强的工人担任，回柱时必须有专人在现场观察顶板动向，回出的支柱必须及时运出采面堆放整齐。

E、随着顶板的垮落，工作面温度升高，有害气体积聚，上出口要安设局部通风机加强通风。

1　出现窜矸时，采取以下措施；

A、正确布置炮眼，避免采煤时人为造成空洞。

B、将窜矸处空洞用背材或芭片堵上，要求背顶必须严实。

2　工作面支架顶梁必须保持保持直线，不得出现高低不平。

3　在作业过程中必须保持文明生产，杜绝冒险蛮干；狠反“三违”，严禁工人违章作业，干部违章指挥。

4、坚硬顶板垮落灾害防治措施

本矿区一般不存在坚硬顶板威胁，故在此暂不考虑，若遇有坚硬顶板情况，在工作面中采取强制放顶措施，以防大面积冒顶事故发生。