煤矿顶板灾害防治Word文档下载推荐.docx

1、镶嵌型围岩坠矸事故、离层型围岩片帮冒顶事故、松散破碎围岩塌漏抽冒事故以及软岩膨胀变形毁巷事故等几种形式。二、影响顶板事故的主要因素（一）影响采煤工作面顶板事故的因素1.自然因素（1）煤层倾角。煤层倾角对采煤工作面矿山压力显现的影响是很大的。（2）采煤工作面的围岩组成。采煤工作面的围岩，一般是指直接顶、老顶以及直接底的岩层。这三者对采煤工作面的安全生产有着直接的影响。其中直接顶的稳定性直接决定着支架的选型、支护方式的确定，是引起工作面局部冒顶的主导原因。（3）地质构造。各种地质构造如断层的存在可能改变顶板冒落的一般规律，造成突然来压和冒顶。（4）开采深度。开采深度直接影响着原岩应力大小，同时也影

2、响着开采后巷道或工作面周围岩层内支承压力的大小。随着采深增加，支承压力必然增加，从而导致煤壁片帮及底板膨起的机率增加，由此也可能导致支架载荷增加。（5）煤层厚度。中厚及厚煤层要比薄煤层发生顶板事故的机率大。2.开采技术开采技术对采煤工作面顶板管理的影响是多方面的，不仅与支护方式有关，还受到回采工艺及其参数（采高、控顶距、循环进度等）、采空区处理方式、是否分层开采等开采技术因素的影响。通常，综采工作面的顶板管理状况要好于单体支护工作面。单体支护中单体液压支架要好于摩擦式金属支架，摩擦式金属支架要好于木支架。（二）影响巷道顶板事故的因素（1）岩石性质及其构造特征。（2）开采深度。采深大时，由于上覆

3、岩层重量大，形成的支承压力较大。在底板软弱时，巷道容易出现底鼓现象。（3）煤层倾角。煤层倾角不同往往使巷道破坏形式有差别。（4）地质构造因素。如果巷道开掘在地质构造破坏带，则很容易发生各种规模的冒顶。（5）水的影响。巷道围岩中含水较大时，将会加剧巷道的变形和破坏。（6）时间因素的影响。各种岩石都有一定的时间效应，尤其井下巷道的围岩，在时间和其它因素的作用下，岩石的强度会因变形、风化和水的作用等等而降低。2. 开采技术因素（l）巷道与开采工作的关系，如巷道是处于一侧采动还是两侧采动的条件下，是受初次采动还是受多次采动影响；（2）巷道的保护方法，如巷道是依靠留煤柱保护还是在巷旁用专门的刚性充填带保

4、护；（3）巷道本身采用的支架类型和支护方式。三、支护原理1.采煤工作面支护原理根据矿山压力的理论，整个采煤工作面上覆岩层中，裂隙带老顶岩层能够形成一种“大结构”，如图6-1-6所示。2.巷道支护原理在开掘巷道以后形成的“支架一围岩”力学平衡系统中，围岩通常承受着大部分的岩层压力，而支架却只承担其中一小部分。而且，在支架和围岩分担岩层压力的过程中，巷道支架所承担的载荷是多变的，其分担岩层压力的比重视围岩本身承担了多少载荷而定。围岩分担的比重愈多，支架分担的比重将愈少。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下

5、有限制地（而不是自由地）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。第二节 采煤工作面顶板的日常管理一、采煤工作面顶板情况和来压的预测（一）破碎情况的预测预报工作 （1）构造破碎的推断。（2）支承压力影响分析。（3）预测预报顶板情况。（二）老顶来压的预测预报 1在生产中反映老顶动态情况的主要现象有：（1）顶板下沉速度的变化，老顶在两次强烈运动之间，特别是临近再次运动前夕，将有一个十分沉静的阶段，在这一阶段的顶板下沉速度小而稳定，采煤过程如此，放顶过程中可以更明显的看到。而当靠煤壁顶板下沉速度大幅度上升，甚至出现

6、动压冲击现象，说明直接顶板被迫使挠曲，老顶活动已经开始。（2）支柱的承载情况，支柱受力是顶板运动的结果。（3）直接顶中强度较高、支承压力破坏不严重的部分，在上覆岩层相对静止时期，可能顶板放不下来而出现悬顶现象。（4）“板炮”（铁柱子“放炮”）、活柱高速沉缩时发出雷鸣般的声响，是老顶活动的标志，顶板愈坚硬，这一现象愈明显。追随采煤机后的支柱“放炮”增加（特别是靠近煤壁排的支柱“放炮”，是顶板大面积运动已经开始的标志）。2预示来压的支承压力显现（1）顶板的挠曲程度。采场来压前，超前支撑压力将逐渐达到高蜂。（2）煤壁片帮。由于支承压力对煤壁的预先破坏作用，因此，采面来压前常有明显的片帮现象。（3）支

7、柱钻底。二、采煤工作面顶板管理的技术要求1单体支护密度在确定了必要的支护强度PT 后，支护密度 n 即可由下式求出，即：式中 RT为支柱在工作面实际能够达列的平均承载能力。可由下式求得：如果计算出支护密度（n）超过实际所允许的数值，应当采取增加必要的特种支护措施。2单体支护控顶方式1）周期来压不明显的采场，特别是在直接顶松软或者是采底分层的情况下，应当尽可能的缩小控顶距和放顶步距。2）周期来压明显、强度较大的采场，单体支护工作面一般应适当加大控顶步距。3采煤、控顶之间的时、控关系组织1）对于周期来压不明显的采场，特别是直接顶本身岩性强度不高，顶板稳定性差的情况下，单体支护工作面应当强调跟随机后

8、架设临时支柱、采煤、控顶平行作业，尽可能缩小采煤、回柱放顶操作间的距离，以增加工作面推进速度。2）对于周期来压明显，来压较大，顶板稳定性好的采场，应当在来压前后采取不同的时、控组织方案。4单体支护工作面辅助性控顶支护（特种支护）的选用1） 周期压力不明显，特别是直接顶板强度不高，采空区无悬顶（或悬顶很小）的情况下，只要基本支柱的承载能力满足要求，一般无需增设辅助性支护。2 ）对于周期来压明显的采场，应当在来压前夕增设特种支护加强顶板管理，直接顶强度高（有较大跨度的悬顶）应在靠放顶排打斜撑戗柱棚。来压强度大时增设木垛（底板比较松软的情况下）或直接改为密集（底板强度大时），来压强度特别大的采场，可

9、以在采场内加设对柱、丛柱加强控制。5来压前顶板的管理1）保证支柱有足够的初撑力，架设时打紧水平楔。2 ）防止支柱钻底。对于支承压力大（来压步距大），底板强度低的采场，应在来压前让支柱穿上“硬鞋”，防止来压时支柱钻入底板，否则支护密度再大，操作质量再好，也起不到作用。3）提前打好戗柱、木垛等特种支护，起到双保险的作用。4 ）在接近来压时刻要尽可能避免在采场同时进行采煤和放顶工作。三、采煤工作面顶板管理的制度要求（一）煤矿安全规程对顶板管理的总体要求（1）采煤工作面必须按照作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。（2）严格执行敲帮问顶制度。（3）采煤工作面必须及时放顶或充填，控顶距离超过作业规程规定

10、时禁止采煤。（4）开采近距离煤层，上一煤层采用刀柱法、条带法或带状充填法控制顶板，下一煤层采用垮落法控制顶板时，必须制定控制顶板的安全措施。（5）采煤工作面的伞檐不得超过作业规程的规定，不得任意丢失顶煤和底煤。工作面的浮煤应清理干净。（6）采煤工作面必须经常存有一定数量的备用支护材料。 （7）采用人工假顶分层垮落法开采的采煤工作面，人工假顶必须铺设好，搭接严密；采用金属网或矿用塑料网假顶时，必须把网连结好。（8）采用倾斜分层垮落法回采时，下一分层的采煤工作必须在上一分层顶板垮落的稳定区域下面进行。（9）工作面支架、煤壁、刮板输送机都要保持直线，拉线检查误差不大于 0.lm 。（二）综采工作面顶

11、板管理注意事项必须根据矿井各个生产环节、煤层地质条件、煤层厚度、煤层倾角、瓦斯涌出量、自燃发火倾向和矿山压力等因素，编制设计（包括设备选型、选点）。运送、安装和拆除液压支架时，必须有安全措施，明确规定运送方式、安装质量、拆装工艺和控制顶板的措施。工作面煤壁、刮板输送机和支架都必须保持直线。液压支架必须接顶。顶板破碎时必须超前支护。在处理液压支架上方冒顶时，必须制定安全措施。采煤机采煤时必须及时移架。采煤与移架之间的悬顶距离，应根据顶板的具体情况在作业规程中明确规定；超过规定距离或发生冒顶、片帮时，必须停止采煤。严格控制采高，严禁采高大于支架的最大支护高度。当煤层变薄时，采高不得小于支架的最小支

12、护高度。当采高超过 3m 或片帮严重时，液压支架必须有护帮板，防止片帮伤人。工作面两端必须使用端头支架或增设其它形式的支护。工作面转载机安有破碎机时，必须有安全防护装置。处理倒架、歪架、压架以及更换支架和拆修顶梁、支柱、座箱等大型部件时，必须有安全措施。（三）单体支护工作面顶板管理注意事项（1）工作面端头支护形式、材料、规格必须在作业规程中明确规定，总的要求应该是加强支护且有长梁抬棚，抬棚梁的长度应能保证在移动输送机头、机尾且替换支柱时不松动顶板，一般长度应为最大控顶距加循环进度，通常为2.4m的型钢梁或工字钢梁。（2）支架排柱距符合煤矿安全规程要求，误差不大于0.lm ，支架必须坚固完好，迎

13、山有力，不准有缺梁缺柱或折损弯曲和松动空顶的“等劲柱”。（3）应提倡和推广交错支设方式，交错长度应为0.6m ，齐头梁不利于对顶板的有效支护，因此应避免齐头梁，如果作业规程规定交错布置，则应杜绝齐头梁现象。（4）回柱放顶应有明确规定和安全措施。（5）整个回柱工作必须在有经验的老工人指挥下进行，并且要清理好安全退路，一旦顶板发生险情，能立即撤离险区。采空区要每隔一段距离留有信号柱子。（6）采煤机割煤时应追机支设临时贴帮点柱。第三节 采煤工作面顶板灾害防治技术一、局部冒顶事故预防措施1. 防止应力集中和放顶不实2合理选择工作面推进方向3采取正确的支护方法4. 坚持工作面正规循环作业5. 减少顶板暴

14、露面积和缩短顶板暴露时间1）单体支柱采煤工作面2）液压支架采煤工作面（二）大冒顶的防治措施1大冒项的原因（1）初次放顶。初次放顶效果好坏，对安全生产关系很大。（2）未掌握周期来压规律。老顶周期来压，对工作面矿压显现，尤其是对支架的作用力要比平时急剧增加且猛烈。（3）过旧巷安全技术措施不力。旧巷顶板一般由于采动影响已遭到破坏，巷道两侧围岩松动，当采煤工作面推进其附近时，维护顶板极其困难且容易发生冒顶。（4）工作面工程质量低劣，支架规格质量标准不符合要求。（5）顶板管理不善。例如发生小冒顶处理不及时；工作面推进速度慢，因推进速度慢，使顶板下沉量大，顶板不完整，支架折损多。空顶距离大，没有及时处理等

15、等。（6）作业规程编制不认真，执行不严肃。（7）地质构造。工作面出现地质构造、顶板破碎和煤层赋存条件变化，如对顶板岩石的性质认识不够，都易导致冒顶。2预防大冒项的措施 （1）必须加强矿井生产的地质工作，对每个采区、每个采煤工作面的顶底板岩性、组成和物理力学性质；煤质软硬、厚度和倾角的变化；地质构造与自然裂隙的性质、煤层赋存情况和水文地质条件等作调查研究，做出分析预报，作为采区设计和编制作业规程的依据，以便针对性地采取措施防止冒顶。（2）认真编制采区设计和工作面作业规程。正确确定采区巷道布置、开采程序和采煤方式是保证安全生产的重要因素。（3）大力开展顶板观察工作，掌握顶板活动规律，进行顶板来压预

16、报。（4）重视初次放顶，加强有效的安全措施。（5）加强工作面支护和管理。目前还有相当数量的工作面采用金属摩擦式支柱、甚至木支架。（三）不同顶板条件下预防冒顶事故的技术要求1. 采煤工作面过断层、褶曲等地质构造带顶板灾害的防治1）采煤工作面过断层（1）过断层的方法。采煤工作面过断层时，先把断层落差、范围、与走向的交角弄清楚，然后制定过断层的方法。如图 6-3-1 所示。（2）过断层常用的支架方式。如图 6-3-2， 6-3-3 及图6-3-4 所示。 2）采煤工作面过褶曲采煤工作面过褶曲时需事先挑顶或卧底，使底板起伏变化平缓。褶曲处煤层局部变厚时，一般留顶煤，使支架沿底，便于支架架设。在使用单体

17、支柱时，若丢底煤则要在柱底穿铁鞋。留顶煤时，则要在支架上方背严以防顶煤压碎冒落，或者将顶煤挑下架设木垛接顶。3）采煤工作面过冲刷带冲刷带在采煤工作面破碎范围较大，使煤层变薄，甚至尖灭。冲刷带附近的煤层和围岩受水侵蚀和风化，孔隙度大，煤层酥松，直接顶变薄，岩性酥脆，容易离层产生成层状垮落。过冲刷带常用连锁棚子，在冲刷带边缘棚距适当减少，控顶距适当加大一排，必要时铺之以木垛、抬板、戗柱与特殊支架。4）采煤工作面过陷落柱（无炭柱）遇陷落柱的预兆和断层很相似，其不同是陷落柱的边缘多呈凹凸不平的锯齿状，有各种不同岩石的混合体。过陷落柱的方法和过断层一样，可以绕过和硬过。硬过陷落柱时根据破碎带破碎程度，可

18、用套棚、一梁三柱和木垛等方式支护。5）遇劈口支护方法由于地质应力的作用，会使岩层产生的裂隙和节理。工作面经开采后，在支承压力作用下，顶板岩层节理和裂隙又进一步张开和扩大。这些裂隙和节理把岩层分割成不同的形状，即所谓的劈口。劈口最容易发生局部冒顶，其冒顶预兆很不明显，一般采用敲帮问顶方法和眼睛观察法。劈口比节理和裂隙开的缝要大，使顶板失去了连续性和完整性，有时有掉渣现象。过劈口时可根据劈口特征状况采取相应的支护方式。2. 采煤工作面过老巷顶板灾害的防治（1）维护加固老巷。（2）调整过老巷方向。（3）液压支架过老巷。（见图6-3-5）（4）老巷在工作面下方。（见图6-3-6）。3. 复合型顶板灾害

19、的防治（1）严禁仰斜开采。（2）掘进工作面平巷不能破坏复合型顶板。（3）初采时不要反向推进。（4）提高支架的稳定性。（5）提高单体支柱的初撑力和刚度。4. 金属（塑料）网假顶顶板灾害的防治（ l ）开采第一分层时，从切眼推采开始到初次放顶，由采空区向顶板打深孔（ 35m ）爆破将煤崩出，直接顶崩碎，充填网上冒落空隙，以阻止六面体的去路。深孔爆破的部位主要是开切眼附近、上分层停采位置及工作面上下两端。（ 2 ）注意提高铺网质量。按规定要求搭接好，连结牢固，并注好水。清理平底部，不留大块矸石和柱梁、木垛等物。（ 3 ）开采第二分层时，其开切眼位置应采用内错式布置，避免网上碎矸上方存有空隙。（4）尽

20、可能延长第一分层与第二分层的开采间隔时间。（5）为了使金属（塑料）网不出现网兜，在开采第一分层时沿工作面倾斜方向每隔0.61.Om 铺设一根底梁（长度为1.21.6m），底梁可以采用对接方式，也可以采用搭接方式。5. 直接顶异常破碎时顶板灾害的防治（1）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；（2）顶板必须背严实；（3）严禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出现局部冒顶。6. 厚层坚硬难冒顶板灾害的防治1）合理确定开采方式（1）联合开采。（2）合理选择支架类型。（3）确定合理的悬顶面积。2）做好预测预报（1）工作面煤壁片帮或刀柱煤柱炸裂，并伴有明显的响声。（2）由于煤体内支承压力的

21、作用，煤层中的炮眼变形，打完眼不能装药，甚至打眼后连钻杆都拔不出来。（3）顶板下沉急剧增加。（4）顶板有时出现裂隙与淋水，底板局部也可能底鼓，出现裂隙和出水，断层处滴水增大，有时出现钻孔中流水混有岩粉现象，严重时顶板可能掉矸。（5）如果设有微震仪观测，可发现记录中有较多的岩体破裂与滑移的波形出现，也可记录到小的顶板冒落。3）软化顶板强制放顶（1）顶板注水注压力水处理坚硬难冒顶板时，考虑注入顶板内的水对岩体的软化和压裂作用，结合工作面的具体情况，可分别采用不同的方法：A超前工作面顶板高压注水。B采空区注水。（2）强制放顶A“循环式”浅孔放顶。B“步距式”深孔放顶。C台阶式放顶。D 超前深孔松动爆

22、破。E地面深孔放顶。第四节 巷道顶板灾害的防治一、巷道掘进和支护的基本安全注意事项（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。（2）掘进工作面严禁空顶作业。（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。（4）支架间应设牢固的撑木或拉杆。（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。（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

23、装置，以防跑车冲倒支架造成巷道冒顶。（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。二、不同地点防治顶板事故的注意事项1掘进头（1）根据掘进头岩石性质，严格控制空顶距。当掘进头遇到断层褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育等破碎岩层时，棚子应紧靠掘进头。（2）严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。（3）在掘进头附近应采用拉条等把棚子连成一体防止棚子被推垮，必要时还要打中柱以抗突然来压。（4）掘进工作面的循环进尺必须依据现场条件在作业规程中明确规定，一般情况下永久支护离迎头的距离不得超过一个循环的进尺。地质条件

24、变化时，应及时补充措施并调整循环进尺的大小。（5）巷道顶部锚杆施工时应由外向里逐个逐排进行，不得在所有的锚杆眼施工完后再安装锚杆。（6）采用架棚支护时，应对巷道迎头至少10m的架棚进行整体加固。加固装置必须是刚性材料，并能适应棚距的变化。2. 巷道交叉处防治巷道开岔处冒顶的措施如下：（1）巷道交岔点的位置尽量选在岩性好、地质条件稳定的地点，开岔口应避开原来巷道冒顶的范围。（2）采用锚杆（锚索）对巷道交岔点支护时，要进行顶板离层监测，并在安全技术措施中对支护的技术参数、监测点的布置及监测方法等进行规定。（3）架棚巷道的交岔点采用抬棚支护时，要进行抬棚设计，根据设计对抬棚材料专门加工，抬棚梁和插梁

25、要焊接牙壳。注意选用抬棚材料的质量与规格，保证抬棚有足够的强度；（4）当开口处围岩尖角被压坏时，应及时采取加强抬棚稳定性的措施。（5）必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿，不得过早拆除，切忌先拆棚腿后支抬棚。3. 围岩松散破碎地点（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。（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。（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。（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。（5

26、）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。（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，控制放炮及装药量，防止崩透崩冒。（7）维修老巷时，必须从有安全出口及支架完好的地方开始。三、不同支护方式防治顶板事故的注意事项1支架支护根据冒顶的原因，提出如下预防措施：（1）可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的影响。（2）巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。（3）巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。（4）尽可能做到支架与围岩共同承载。（5）凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先

27、护顶，再施工。（6）巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆老支架。（7）在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性，可以在巷道的支架之间用拉撑件连接固定，增加架棚的稳定性，以防推倒。2. 锚杆、锚喷支护采用锚杆、锚喷支护形式时，应遵守下列规定：（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。（2）采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。（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。（4）使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净

28、，砂浆锚杆必须灌满填实。（5）软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。（6）锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测，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。（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。3. 砌碹支护为防止砌碹支护顶板事故，应注意如下问题：（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。（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歼石，并应采取临时支护措施。（3）顶板不好时要有专门措施，实行短掘短砌。（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，不准用风化石料。（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