顶板管理技术.pptx

b.b.岩石的强度岩石的强度 试验研究结果表明：试验研究结果表明：三向等压抗压强度三向等压抗压强度三向不等压抗压强度三向不等压抗压强度双双向抗压强度向抗压强度单向抗压强度单向抗压强度抗剪强度抗剪强度抗弯强度抗弯强度单向抗拉强度单向抗拉强度。R RC C=5-38=5-38倍倍R Rt t ；R RC C=2-15=2-15倍倍岩石的抗破坏能力与受力状态有关。岩石的抗破坏能力与受力状态有关。第1页/共81页3.3.岩体的概念地下工程空间周围地层围岩的总体称为地下工程空间周围地层围岩的总体称为岩体岩体。岩体的强度取决于其内部结构面（或弱面）的分岩体的强度取决于其内部结构面（或弱面）的分布和强度。岩体的强度总体上低于岩石布和强度。岩体的强度总体上低于岩石 (岩块岩块)的强的强度。度。工程上将岩体视为由结构体和结构面组成。工程上将岩体视为由结构体和结构面组成。第2页/共81页二、开采后引起的采场矿山压力1、原岩应力第3页/共81页a.a.自重应力自重应力式中式中:=H:=Hb.b.构造应力构造应力 水平力为主水平力为主;力的方向变化大力的方向变化大.c c、地下水压力、地下水压力d d、气体压力、气体压力e e、地温引起的压力、地温引起的压力第4页/共81页 矿山压力矿山压力：由开采工作所引起的，在巷道和回采：由开采工作所引起的，在巷道和回采工作面周围岩体内和支架上的力。工作面周围岩体内和支架上的力。围岩压力围岩压力：由围岩变形引起的作用于巷道及回采工：由围岩变形引起的作用于巷道及回采工作空间内支护物上的力，有时称为围岩压力。作空间内支护物上的力，有时称为围岩压力。2 2、矿山压力、矿山压力第5页/共81页 矿山压力显现矿山压力显现：由于矿山压力的作用，引起了一由于矿山压力的作用，引起了一系列的自然现象。系列的自然现象。第6页/共81页三、采场矿山压力的一般规律三、采场矿山压力的一般规律1 1、直接顶初次垮落直接顶初次垮落直接顶初次垮落时的跨距叫直接顶初次垮落时的跨距叫初次垮落步距初次垮落步距。第7页/共81页2 2、老顶初次来压、老顶初次来压 老顶老顶(基本顶基本顶)岩层第一次失稳垮落引起的采面岩层第一次失稳垮落引起的采面压力的变化压力的变化-老顶初次来压老顶初次来压第8页/共81页3 3、周期来压周期来压 开采引起的由于开采引起的由于老顶岩层周期性失稳而引起老顶岩层周期性失稳而引起的矿山压力现象的矿山压力现象称为工作面顶板的周期来压。称为工作面顶板的周期来压。第9页/共81页5 5、上覆岩层的运动破坏上覆岩层的运动破坏 初次来压后，采空区上方的岩层一般都产生移动，初次来压后，采空区上方的岩层一般都产生移动，形成冒落带、裂隙带及弯曲下沉带。形成冒落带、裂隙带及弯曲下沉带。沿工作面推进方向分为煤璧支撑影响区、离层区及重沿工作面推进方向分为煤璧支撑影响区、离层区及重新压实区。新压实区。第10页/共81页三、回答问题三、回答问题:如何防止回采工作面顶板事故如何防止回采工作面顶板事故?结合本矿实际结合本矿实际,如何防止回采工作面顶板事故如何防止回采工作面顶板事故?结合本矿实际结合本矿实际,简述如何防止煤矿顶板事故简述如何防止煤矿顶板事故?1 1、本矿实际：矿井巷道和回采工作面顶板顶板、本矿实际：矿井巷道和回采工作面顶板顶板情况、支护材料、支护方式、来压情况等；情况、支护材料、支护方式、来压情况等；2 2、采面、采面3 3个大面积顶板事故发生时期的规律。个大面积顶板事故发生时期的规律。提前采取加强支护的有效措施；提前采取加强支护的有效措施；第11页/共81页3 3、针对不同类型的顶板条件进行有效的支护设计、针对不同类型的顶板条件进行有效的支护设计4 4、科学的支护设计、科学的支护设计 支护材料、支护方式、支护强度支护材料、支护方式、支护强度5 5、提高支护设计的有效性、提高支护设计的有效性 加强现场管理、严格执行作业规程；加强现场管理、严格执行作业规程；确保每根支柱的支设质量，提高支柱工作的初撑力，减小确保每根支柱的支设质量，提高支柱工作的初撑力，减小顶板大量下沉，确保支护效果；顶板大量下沉，确保支护效果；按照标准化建设，加强班组在支护工序质量的监督管理。按照标准化建设，加强班组在支护工序质量的监督管理。6 6、结合不同类型的顶板事故发生的原因，有目的和有、结合不同类型的顶板事故发生的原因，有目的和有针对性的采取针对性的采取加强支护加强支护的措施。的措施。第12页/共81页四、采面顶板分类四、采面顶板分类4.14.1、直接顶分类、直接顶分类 按稳定性不同，将直接顶分为四类：按稳定性不同，将直接顶分为四类：不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板、坚硬顶板不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板、坚硬顶板 分类指标：分类指标：(1)(1)强度指标强度指标D=10*RD=10*Rc c*C*C1 1*C C2 2。(2)(2)直接顶初次垮落步距直接顶初次垮落步距第13页/共81页分类指标：K Km m=直接顶厚度/采高 初次来压步距L L通常情况：K Km m越大，则来压越不明显；K Km m越小，则来压越明显；初次来压步距越小，来压越不明显；初次来压步距越大，来压越明显。级：来压不明显 级：来压明显 级：来压强烈 级：来压极强烈 4.24.2、老顶分级、老顶分级第14页/共81页4.34.3、底板岩层分类、底板岩层分类主要根据底板岩层的软硬和易破坏程度，将底板岩层主要根据底板岩层的软硬和易破坏程度，将底板岩层分为五类：分为五类：类（极软类）类（极软类）类（松软类类（松软类 ）类（较软类）类（较软类）类（中硬类）类（中硬类）类（坚硬类）类（坚硬类）四川煤矿区所采煤层的底板岩层相对较软。四川煤矿区所采煤层的底板岩层相对较软。第15页/共81页上覆岩层运动的基本理论上覆岩层运动的基本理论-“关键层理论关键层理论”冒落带岩层以上的裂隙带下位岩层中存在着对回采工冒落带岩层以上的裂隙带下位岩层中存在着对回采工作面支护有重大影响的作面支护有重大影响的关键层岩层，由于不同的岩层条件，关键层岩层，由于不同的岩层条件，还将在其上部存在次关键层、第二次关键层岩层。次关键还将在其上部存在次关键层、第二次关键层岩层。次关键层的运动则对于整个层的运动则对于整个裂隙带岩层的运动破坏以及地表沉陷裂隙带岩层的运动破坏以及地表沉陷程度等，在时间、空间上都有一定的控制作用。程度等，在时间、空间上都有一定的控制作用。不同的埋藏条件、开采条件和采煤方法等，都直接不同的埋藏条件、开采条件和采煤方法等，都直接影响影响关键层和各个的次关键层的位置和运动状态。关键层和各个的次关键层的位置和运动状态。第16页/共81页4.44.4、回采工作面采空区处理方法：、回采工作面采空区处理方法：第17页/共81页五、顶板管理5.1 5.1 支护材料支护材料 采面：木材、金属（刚性、可缩性采面：木材、金属（刚性、可缩性 ）、液）、液压（单体液压柱、自移式支架）。压（单体液压柱、自移式支架）。巷道：木棚子、砼棚子、金属棚子（可缩、巷道：木棚子、砼棚子、金属棚子（可缩、刚性）、锚杆支护、锚喷支护、刚性）、锚杆支护、锚喷支护、“锚锚网网索索”支护等。支护等。第18页/共81页5.2 5.2 支柱工作特性支柱工作特性 刚性、急增阻式、微增阻式、恒阻式刚性、急增阻式、微增阻式、恒阻式第19页/共81页5.3 5.3 回采工作面对采场支架的基本要求：回采工作面对采场支架的基本要求：要有足够的支撑力；要有足够的支撑力；支架要有一定的可缩量，以适应顶板的支架要有一定的可缩量，以适应顶板的下沉规律；下沉规律；支架要维护直接顶的完整稳定性支架要维护直接顶的完整稳定性支架有较好的结构稳定性，以适应顶板支架有较好的结构稳定性，以适应顶板压力的方向变化。压力的方向变化。第20页/共81页5.45.4支架布置方式支架布置方式 单体支柱采面支柱布置单体支柱采面支柱布置第21页/共81页第22页/共81页 目前普采面支架布置方式主要有齐梁直线柱和错梁目前普采面支架布置方式主要有齐梁直线柱和错梁直线柱两种：直线柱两种：第23页/共81页第24页/共81页工作面的特种支架形式第25页/共81页第26页/共81页5.55.5不同顶板条件下的支护方式不同顶板条件下的支护方式 a、不稳定类的直接顶板、不稳定类的直接顶板 支护工作重点为支护工作重点为“护顶护顶”、及时支护、控顶、及时支护、控顶距不宜大；距不宜大；b、稳定类以及坚硬顶板、稳定类以及坚硬顶板支护工作重点为支护工作重点为“支撑支撑”、及时支护、控顶距、及时支护、控顶距不宜太小；不宜太小；第27页/共81页5.6 5.6 支护强度设计支护强度设计a、估算法：单位面积的支护强度为单位面积的支护强度为4 48 8倍采高的岩石重量。倍采高的岩石重量。P=（48）M 为岩石容重为岩石容重b、实测法：在现有回采工作面上进行矿压实测在现有回采工作面上进行矿压实测，测定出开采，测定出开采同一煤层时的初次来压和周期来压的规律以及同一煤层时的初次来压和周期来压的规律以及来压时来压时期的支柱最大压力、期的支柱最大压力、平均压力等，作为新工作面的支平均压力等，作为新工作面的支护设计依据。护设计依据。第28页/共81页5.7 5.7 极薄煤层开采要求 1 1）工作面采用壁式采煤方法，工作面采用壁式采煤方法，采面支采面支护后空间净高不得低于护后空间净高不得低于0.6m0.6m；2 2）采区同一翼的同一煤层内，禁止布）采区同一翼的同一煤层内，禁止布置两个以上回采工作面；置两个以上回采工作面；3 3）炮采工作面长度）炮采工作面长度不得大于不得大于80m80m；机采；机采工作面长度工作面长度不得大于不得大于100m100m；第29页/共81页六、顶板事故防治6.1 6.1 采场顶板事故分类采场顶板事故分类 采场顶板事故采场顶板事故按原因按原因可分为可分为压垮型、漏冒型与推压垮型、漏冒型与推垮型垮型三大类。三大类。压垮型冒顶压垮型冒顶是支架支撑阻力不够导致的冒顶；是支架支撑阻力不够导致的冒顶；漏垮型冒顶漏垮型冒顶是护顶效果差导致的冒顶；是护顶效果差导致的冒顶；推垮型冒顶推垮型冒顶是采场支架稳定性差导致的冒顶。是采场支架稳定性差导致的冒顶。此外，还可能出现综合类型的冒顶。此外，还可能出现综合类型的冒顶。第30页/共81页压垮型冒顶：原因压垮型冒顶：原因 条件：顶板、底板条件：顶板、底板 主要时间：来压、非来压主要时间：来压、非来压漏垮型冒顶漏垮型冒顶：原因原因 条件：顶板、底板条件：顶板、底板 主要时间：来压、非来压主要时间：来压、非来压推垮型冒顶推垮型冒顶：原因原因 条件：顶板、底板条件：顶板、底板 主要时间：来压、非来压主要时间：来压、非来压第31页/共81页6.2 工作面冒顶事故的基本规律工作冒顶基本规律有以下几点。工作冒顶基本规律有以下几点。1 1）顶板类型）顶板类型 发生冒顶工作面的发生冒顶工作面的顶板类型往往是两头大，中间顶板类型往往是两头大，中间小，小，较软的较软的(破碎或不稳定顶板破碎或不稳定顶板)和硬的和硬的(坚硬顶板和部坚硬顶板和部分稳定顶板分稳定顶板)顶板事故多，约占全部工作面顶板事故的顶板事故多，约占全部工作面顶板事故的70 70 80%80%。破碎顶板事故特点是破碎顶板事故特点是“零打碎敲零打碎敲”，一次事故伤，一次事故伤亡人数虽少，但频繁发生，较难预防。它约占工作面亡人数虽少，但频繁发生，较难预防。它约占工作面顶板事故顶板事故65%65%75%75%，坚硬顶板事故特点是大面积冒落坚硬顶板事故特点是大面积冒落，往往造成一次，往往造成一次死亡死亡3 3人以上的重大恶性事故人以上的重大恶性事故 第32页/共81页2）冒顶地点 发生冒顶地点来看，发生冒顶地点来看，煤壁线、切顶线煤壁线、切顶线和和工作面端头工作面端头的事故较多的事故较多。煤壁线煤壁线附近，即在无支柱空间内的事故约占附近，即在无支柱空间内的事故约占40%40%70%70%；放顶线附近事故约占放顶线附近事故约占151530%30%；放顶线附近事故约占放顶线附近事故约占151530%30%。第33页/共81页3）支护形式与支护机械化程度 从木支柱和金属支柱的支护形式看，木柱帽的事故从木支柱和金属支柱的支护形式看，木柱帽的事故最多。最多。以木支柱工作面每采百万吨煤死亡率为以木支柱工作面每采百万吨煤死亡率为100%100%计算，计算，则摩擦支柱，木柱帽工作面为则摩擦支柱，木柱帽工作面为90%,90%,摩擦支柱铰接顶梁摩擦支柱铰接顶梁工作面为工作面为40%40%。支护机械化程度，与顶板事故关系极大。支护机械化程度，与顶板事故关系极大。摩擦支柱工作面顶板事故比综采工作面高摩擦支柱工作面顶板事故比综采工作面高6 69 9倍，比单体液压支柱工作面高倍，比单体液压支柱工作面高2 24 4倍。倍。采面顶板事故率随支护形式的改进和支护机采面顶板事故率随支护形式的改进和支护机械化程度的提高而降低。械化程度的提高而降低。第34页/共81页4）矿压 冒顶事故多发生在冒顶事故多发生在顶板来压期间顶板来压期间，约占顶板事故，约占顶板事故总数的总数的60%60%70%70%，尤其是直接顶相老顶初次垮落时事故，尤其是直接顶相老顶初次垮落时事故较多。较多。据实测资料整理，大多数工作面据实测资料整理，大多数工作面老顶来压时的动载老顶来压时的动载系数系数为为1.21.21.81.8，坚硬顶板条件下高达，坚硬顶板条件下高达2 23 3。来压时煤壁片帮，顶板拉槽，无支柱空间局部漏顶来压时煤壁片帮，顶板拉槽，无支柱空间局部漏顶和冒顶增多，顶板坚硬时往往大面积断裂台阶下沉骤增，和冒顶增多，顶板坚硬时往往大面积断裂台阶下沉骤增，从而多数造成推垮型事故。从而多数造成推垮型事故。第35页/共81页5 5）煤层条件 煤层倾角超过煤层倾角超过2525后，支架后，支架(柱柱)的稳定性差，顶板的稳定性差，顶板事故多。事故多。煤层厚度或煤层厚度或采高大于采高大于2.5m2.5m时时。容易发生片帮冒顶。容易发生片帮冒顶。具有具有复合顶板结构复合顶板结构的煤层顶板事故较多，且预兆不的煤层顶板事故较多，且预兆不明显。明显。厚煤层全部陷落法的下分层开采和单一煤层的仰斜厚煤层全部陷落法的下分层开采和单一煤层的仰斜推进开采也具有顶板事故较多的趋向。推进开采也具有顶板事故较多的趋向。第36页/共81页6 6）回采工序 在工作面各项工序中，在工作面各项工序中，回柱放顶回柱放顶时发生的事故较时发生的事故较多，约占多，约占30%30%50%50%。7 7）地质构造 地质构造如断层、褶曲、无炭柱等往往使顶板地质构造如断层、褶曲、无炭柱等往往使顶板变得破碎。变得破碎。地质构造区内顶、底板起伏变化容易使煤璧地质构造区内顶、底板起伏变化容易使煤璧片帮或采空区冒落肝石推倒支架，有时断层带附近片帮或采空区冒落肝石推倒支架，有时断层带附近也可能整块顶板失稳而推倒支架造成冒顶也可能整块顶板失稳而推倒支架造成冒顶。顶板十分坚硬难冒，但也会造成事故发生。顶板十分坚硬难冒，但也会造成事故发生。第37页/共81页 6.3.6.3.复合顶板的概念复合顶板的概念 由软、硬薄岩层互层的直接顶就是由软、硬薄岩层互层的直接顶就是复合顶板复合顶板。这里的软岩层与硬岩层只是一个形象的说这里的软岩层与硬岩层只是一个形象的说法，法，实际是指实际是指:采动后下部岩层或因岩石强度低，采动后下部岩层或因岩石强度低，或因分层薄，其挠度比上部岩层大，向下弯曲或因分层薄，其挠度比上部岩层大，向下弯曲得多，而上下岩层间又没有多大的粘结力，因得多，而上下岩层间又没有多大的粘结力，因此下部岩层与上部岩层形成离层；此下部岩层与上部岩层形成离层；从外表看，从外表看，似平下部岩层较软，上部岩层较硬。似平下部岩层较软，上部岩层较硬。第38页/共81页6.4 压垮型冒顶的机理及预防1)1)老顶来压时的压垮型冒顶老顶来压时的压垮型冒顶a.a.顶板条件：顶板条件：当煤层上面有老顶、直接顶厚度又较小时，会因当煤层上面有老顶、直接顶厚度又较小时，会因老顶来压时可能发生压垮型冒顶。老顶来压时可能发生压垮型冒顶。第39页/共81页 老顶来压分为断裂下沉和台阶下沉两个阶段，这两个老顶来压分为断裂下沉和台阶下沉两个阶段，这两个阶段都有可能发生压垮型冒顶。阶段都有可能发生压垮型冒顶。第40页/共81页b.b.预防措施预防措施 合理设计采场支柱，使支柱具有足够的支撑力和可合理设计采场支柱，使支柱具有足够的支撑力和可缩量。缩量。要进行顶板断层情况的预测预报。要进行顶板断层情况的预测预报。当老顶来压比较强烈时，要选用可缩量较大的支柱，当老顶来压比较强烈时，要选用可缩量较大的支柱，并加强后排支柱的支撑强度。并加强后排支柱的支撑强度。遇断层时，要加强该段工作面的支护，不得正常回遇断层时，要加强该段工作面的支护，不得正常回柱，并扩大该段工作面的控顶距；如果工作面用的是金柱，并扩大该段工作面的控顶距；如果工作面用的是金属支柱，还要用木支柱替换金属支柱，待断层进入采空属支柱，还要用木支柱替换金属支柱，待断层进入采空区后再用绞车回柱。区后再用绞车回柱。第41页/共81页2)2)直接顶导致的压垮型冒顶直接顶导致的压垮型冒顶a.a.顶板条件顶板条件 由于构造、采动等原因，使采场工作空间上由于构造、采动等原因，使采场工作空间上方某部分直接顶与其周围岩体产生断裂，当这方某部分直接顶与其周围岩体产生断裂，当这部分直接顶整体向下运动时，有可能造成压垮部分直接顶整体向下运动时，有可能造成压垮型冒顶事故。型冒顶事故。b.b.机理机理 这种类型压垮型冒顶的机理很简单，就这种类型压垮型冒顶的机理很简单，就是当与岩体脱离的直接顶垂直层面方向向下是当与岩体脱离的直接顶垂直层面方向向下运动时，采场支架的支撑力不足，因而导致运动时，采场支架的支撑力不足，因而导致压垮型冒顶。压垮型冒顶。第42页/共81页c.c.预防措施预防措施 a)a)采场支护强度要能自始至终平衡直接顶或垮落带岩采场支护强度要能自始至终平衡直接顶或垮落带岩层的重量，底软时必须穿鞋，力求以支柱的初撑力就能层的重量，底软时必须穿鞋，力求以支柱的初撑力就能平衡直接顶或垮落带的岩重，以避免直接顶或垮落带离平衡直接顶或垮落带的岩重，以避免直接顶或垮落带离层；层；b)b)开采下分层时不要留煤皮，以免增加支架的载荷，开采下分层时不要留煤皮，以免增加支架的载荷，如因条件限制非留煤皮不可，要相应增加支柱的初撑力如因条件限制非留煤皮不可，要相应增加支柱的初撑力或支柱密度；或支柱密度；c)c)在构造或采动破坏严重的区域进行工作面收作时，在构造或采动破坏严重的区域进行工作面收作时，除应缩小控顶距及加强放顶支柱的初撑强度外，应采用绞除应缩小控顶距及加强放顶支柱的初撑强度外，应采用绞车远距离回柱。车远距离回柱。第43页/共81页6.6 漏垮型冒顶的机理及预防1 1）大面积漏垮型冒顶）大面积漏垮型冒顶a.a.顶板条件顶板条件当直接顶异常破碎，而煤层倾角又比较大时，可能发当直接顶异常破碎，而煤层倾角又比较大时，可能发生大面积漏垮型冒顶。生大面积漏垮型冒顶。第44页/共81页c.c.预防措施预防措施 1)1)选用合适的支护，使工作面支护系统有足够选用合适的支护，使工作面支护系统有足够的支撑力和可缩量；的支撑力和可缩量；2)2)顶板必须背严接实；顶板必须背严接实；3)3)严防放炮、移输送机等工序推倒支架，防止严防放炮、移输送机等工序推倒支架，防止出现局部冒顶。出现局部冒顶。第45页/共81页2 2）局部漏冒型冒顶）局部漏冒型冒顶局部漏冒型冒顶主要局部漏冒型冒顶主要有以下几种。有以下几种。a.a.靠煤帮附近的漏冒靠煤帮附近的漏冒预防靠煤帮附近局部漏冒的预防靠煤帮附近局部漏冒的主要措施主要措施有有:1)1)提高第一排支柱的初撑力，以减小机道上方提高第一排支柱的初撑力，以减小机道上方直接顶板的下沉量；直接顶板的下沉量；第46页/共81页 2)2)采用能及时支护悬露顶板并能减小端面采用能及时支护悬露顶板并能减小端面距的支架，例如采用错梁直线柱支架、沿工作距的支架，例如采用错梁直线柱支架、沿工作面铰接顶梁与盯型长钢梁交替配合支架、面铰接顶梁与盯型长钢梁交替配合支架、n n型长型长钢梁对栅迈步支架，以及铰接顶梁在机道上方钢梁对栅迈步支架，以及铰接顶梁在机道上方配合短顶梁支架；配合短顶梁支架；3)3)炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽量避免崩倒支架；量避免崩倒支架；4)4)尽量使工作面与煤层的主节理方向垂直尽量使工作面与煤层的主节理方向垂直或斜交，避免煤壁片帮，一旦片帮应超前支护，或斜交，避免煤壁片帮，一旦片帮应超前支护，防止冒顶。防止冒顶。第47页/共81页b.b.工作面两端的漏冒工作面两端的漏冒 工作面两端的漏冒，包括输送机机头机尾工作面两端的漏冒，包括输送机机头机尾处局部漏冒，也包括与工作面相接的一段巷道处局部漏冒，也包括与工作面相接的一段巷道中的局部漏冒。中的局部漏冒。工作面两端，经常要进行机头机尾的移置工作面两端，经常要进行机头机尾的移置工作。机头机尾处一般是架设抬棚支护，移置工作。机头机尾处一般是架设抬棚支护，移置机头机尾时需拆除抬栅下的支柱，如果造成直机头机尾时需拆除抬栅下的支柱，如果造成直接顶下沉，就可能导致破碎顶板或孤立岩块冒接顶下沉，就可能导致破碎顶板或孤立岩块冒落。落。第48页/共81页 为预防与工作面相接的这一段巷道发生漏冒为预防与工作面相接的这一段巷道发生漏冒事故事故:1)1)巷道与工作面出口相接的一侧要架设一对长巷道与工作面出口相接的一侧要架设一对长梁抬棚，托住原巷道支架的梁头，这一对抬棚也是梁抬棚，托住原巷道支架的梁头，这一对抬棚也是迈步前移；而且与工作面第一架抬栅梁距不应超过迈步前移；而且与工作面第一架抬栅梁距不应超过0.7m0.7m；2)2)距工作面煤壁距工作面煤壁lOmlOm范围内的巷道，要对巷道范围内的巷道，要对巷道支架加设双中柱；距工作面煤壁支架加设双中柱；距工作面煤壁10102Om2Om范围内的范围内的巷道，要对巷道支架加设单中心柱。这类措施，当巷道，要对巷道支架加设单中心柱。这类措施，当然也包含用于预防压垮型冒顶。然也包含用于预防压垮型冒顶。第49页/共81页c.c.放顶线附近的漏冒放顶线附近的漏冒 放顶线上支柱受力不是均匀的，人工放顶线上支柱受力不是均匀的，人工回拆受力回拆受力较大的柱子时较大的柱子时，往往柱子一倒下，顶板随即垮落，如，往往柱子一倒下，顶板随即垮落，如果回柱工人来不及退到安全地点躲避，就可能造成人果回柱工人来不及退到安全地点躲避，就可能造成人身事故。这种情况在分段回柱回拆最后一两根支柱时身事故。这种情况在分段回柱回拆最后一两根支柱时尤其容易发生。尤其容易发生。预防放顶线附近的漏冒，不在于护住顶板不让垮预防放顶线附近的漏冒，不在于护住顶板不让垮落，落，而在于保证回柱工人不因放顶工作而造成人身事而在于保证回柱工人不因放顶工作而造成人身事故。故。如果工作面用的是摩擦支柱，可以在这些柱子的如果工作面用的是摩擦支柱，可以在这些柱子的上下各支一根木支柱作为替柱，然后回拆摩擦支柱，上下各支一根木支柱作为替柱，然后回拆摩擦支柱，最后用绞车回木替柱。最后用绞车回木替柱。第50页/共81页d.d.地质破坏带附近的漏冒地质破坏带附近的漏冒 地质破坏带顶板往往较破碎，容易造成漏地质破坏带顶板往往较破碎，容易造成漏冒，因此要特别加强支护。冒，因此要特别加强支护。不仅该地段的支柱不仅该地段的支柱密度要增大，而且要视顶板破碎的程度加强护密度要增大，而且要视顶板破碎的程度加强护顶工作。顶工作。第51页/共81页 三、复合顶板推垮型冒顶的机理及预防三、复合顶板推垮型冒顶的机理及预防 1.1.复合顶板的概念复合顶板的概念由软、硬薄岩层互层的直接顶就是由软、硬薄岩层互层的直接顶就是复合顶板复合顶板。这里的软岩层与硬岩层只是一个形象的说这里的软岩层与硬岩层只是一个形象的说法，法，实际是指实际是指:采动后下部岩层或因岩石强度低，采动后下部岩层或因岩石强度低，或因分层薄，其挠度比上部岩层大，向下弯曲或因分层薄，其挠度比上部岩层大，向下弯曲得多，而上下岩层间又没有多大的粘结力，因得多，而上下岩层间又没有多大的粘结力，因此下部岩层与上部岩层形成离层；此下部岩层与上部岩层形成离层；从外表看，从外表看，似平下部岩层较软，上部岩层较硬。似平下部岩层较软，上部岩层较硬。第52页/共81页第53页/共81页第54页/共81页 3.3.复合顶板推垮型冒顶的特点复合顶板推垮型冒顶的特点 1)1)冒顶前采场顶板压力不大，支架没有压冒顶前采场顶板压力不大，支架没有压缩变形及损坏；缩变形及损坏；2)2)多数情况下，冒顶前采场顶板已沿煤帮多数情况下，冒顶前采场顶板已沿煤帮断裂；断裂；3)3)冒顶后支柱只是倾倒，多数是沿煤层倾冒顶后支柱只是倾倒，多数是沿煤层倾斜方向向下倾倒，也有向采空区倾倒的；斜方向向下倾倒，也有向采空区倾倒的；第55页/共81页4)4)冒顶后上部硬岩层大面积悬露不垮，个别冒顶后上部硬岩层大面积悬露不垮，个别情况是垮落几个大块；情况是垮落几个大块；阶冒顶在任何工序都可能发生，但多数是发阶冒顶在任何工序都可能发生，但多数是发生在回柱放顶过程；生在回柱放顶过程；6)6)冒顶多发生在开切眼附近；冒顶多发生在开切眼附近；7)7)多数情况是冒顶前没有明显征兆，推垮发多数情况是冒顶前没有明显征兆，推垮发生时速度快来势猛，有时推垮前有征兆，能生时速度快来势猛，有时推垮前有征兆，能发现靠采空区支柱向下倾斜，沿煤帮及采空发现靠采空区支柱向下倾斜，沿煤帮及采空区边顶板掉碴，因而来得及撤人。区边顶板掉碴，因而来得及撤人。第56页/共81页 4.4.采场中容易发生复合顶板推垮型冒顶的地点采场中容易发生复合顶板推垮型冒顶的地点 1)1)开切眼附近。开切眼附近。在这个区域，顶板上部硬岩层两侧在这个区域，顶板上部硬岩层两侧都有煤体支撑，不容易下沉，这就给下部软岩层的下沉都有煤体支撑，不容易下沉，这就给下部软岩层的下沉离层创造了有利条件。离层创造了有利条件。2)2)地质破坏带地质破坏带 (断层，裂隙等断层，裂隙等)附近。附近。在这些地点，在这些地点，顶板下部软岩层容易形成六面体。顶板下部软岩层容易形成六面体。3)3)尖灭构造附近。尖灭构造附近。采场顶板存在尖灭构造，既容易采场顶板存在尖灭构造，既容易形成六面体，又可能给六面体以去路。形成六面体，又可能给六面体以去路。4)4)旧巷旧巷 (走向的或倾斜的走向的或倾斜的)附近。附近。由于旧巷顶板已由于旧巷顶板已破坏，增加了在顶板岩层中形成六面体的可能性。破坏，增加了在顶板岩层中形成六面体的可能性。第57页/共81页 5)5)掘进工作面上下平巷时掘进工作面上下平巷时破坏了复合顶板的地点。破坏了复合顶板的地点。6)6)局部漏冒区附近。局部漏冒区附近。这些地点也存在增加形成六面这些地点也存在增加形成六面体的可能性与提供去路等问题。体的可能性与提供去路等问题。7)7)倾角大的地段。倾角大的地段。在这些地段，由重力作用而令六在这些地段，由重力作用而令六面体沿倾斜下推的力增大。面体沿倾斜下推的力增大。8)8)顶板淋水地段。顶板淋水地段。这些地段因有水导致岩块间摩擦这些地段因有水导致岩块间摩擦系数减小，总阻力将大为减小。系数减小，总阻力将大为减小。9)9)煤底或软底地段煤底或软底地段。这些地段支柱容易钻底，导致。这些地段支柱容易钻底，导致软硬岩层离层。软硬岩层离层。第58页/共81页5.5.预防复合顶板推垮型冒顶的措施预防复合顶板推垮型冒顶的措施1)1)提高单体支柱的初撑力提高单体支柱的初撑力2)2)选用稳定性能好的支架或选用稳定性能好的支架或加强支架的稳定性加强支架的稳定性 (1)(1)有条件时，用掩护式或支撑掩护式支架有条件时，用掩护式或支撑掩护式支架代替单体支架。代替单体支架。(2)(2)采用采用“整体支架整体支架”第59页/共81页第60页/共81页3)3)消除形成复合顶板推垮的条件消除形成复合顶板推垮的条件(1)(1)应用俯斜长壁工作面或应用伪俯斜工作面应用俯斜长壁工作面或应用伪俯斜工作面 ;(2)(2)掘进上下平巷及开切眼时尽可能不破坏复合顶板掘进上下平巷及开切眼时尽可能不破坏复合顶板;(3)(3)工作面初采时不要反推。在反推范围初次放顶时，极工作面初采时不要反推。在反推范围初次放顶时，极容易在原开切眼处诱发推垮型冒顶。容易在原开切眼处诱发推垮型冒顶。第61页/共81页(4)(4)控制采高，使软岩层垮落后能超过采高。控制采高，使软岩层垮落后能超过采高。(5)(5)灵活地应用戗柱戗棚，使它们迎着六面体可灵活地应用戗柱戗棚，使它们迎着六面体可能推移的方向。能推移的方向。(6)(6)在开切眼附近控顶区内，系统地布置树脂锚在开切眼附近控顶区内，系统地布置树脂锚杆。这个措施是把下位软岩层与上位硬岩层锚在杆。这个措施是把下位软岩层与上位硬岩层锚在一起而预防推垮型冒顶。一起而预防推垮型冒顶。第62页/共81页4 4、其他类型推垮型冒顶的机理及预防、其他类型推垮型冒顶的机理及预防(1)(1)大块孤立大块孤立直接顶板直接顶板旋转推垮型冒顶旋转推垮型冒顶第63页/共81页预防大范围孤立顶板或孤立岩块旋转推垮型冒预防大范围孤立顶板或孤立岩块旋转推垮型冒顶的措施有顶的措施有:1)1)提高工作面支架的初撑力和稳定性，尤其是提高工作面支架的初撑力和稳定性，尤其是后排支架的初撑力和稳定性；后排支架的初撑力和稳定性；2)2)加强地质及采场观测工作，判断孤立顶板或加强地质及采场观测工作，判断孤立顶板或孤立岩块的范围；孤立岩块的范围；3)3)在切顶线应用墩柱或特种支柱切顶。在切顶线应用墩柱或特种支柱切顶。第64页/共81页（2 2）冲击推垮型冒顶）冲击推垮型冒顶冲击推垮型冒顶又叫砸垮型冒顶。当煤层顶板冲击推垮型冒顶又叫砸垮型冒顶。当煤层顶板的下位岩层容易离层时，可能发生冲击推垮型的下位岩层容易离层时，可能发生冲击推垮型冒顶冒顶 预防冲击推垮型冒顶的主要措施有下列两点预防冲击推垮型冒顶的主要措施有下列两点:1)1)提高支柱的初撑力及支护系统刚度，避免下位岩层提高支柱的初撑力及支护系统刚度，避免下位岩层离层；离层；2)2)提高支护系统的稳定性，尤其是后排支护的稳定性，提高支护系统的稳定性，尤其是后排支护的稳定性，避免被推垮；在放顶线应用墩柱或特种支柱就是一个避免被推垮；在放顶线应用墩柱或特种支柱就是一个很好的办法很好的办法 第65页/共81页（三）采空区冒矸冲入采场推垮型冒顶（三）采空区冒矸冲入采场推垮型冒顶 如果煤层之上直接就是石灰岩等较坚硬岩层，如果煤层之上直接就是石灰岩等较坚硬岩层，当其呈大块在采空区垮落时，可能顺着己垮落的当其呈大块在采空区垮落时，可能顺着己垮落的矸石堆，冲入采场，推倒采场支架矸石堆，冲入采场，推倒采场支架(从根部推倒从根部推倒支柱而不是从顶部支柱而不是从顶部)，从而导致推垮型冒顶。，从而导致推垮型冒顶。第66页/共81页第67页/共81页预防这种类型冒顶事故的主要措施有如下预防这种类型冒顶事故的主要措施有如下:1)1)用挑顶等办法使采空区小块冒矸超过采高，从用挑顶等办法使采空区小块冒矸超过采高，从而使大块冒矸无法冲入采场；而使大块冒矸无法冲入采场；2)2)提高墩柱或特种支柱的初撑力及稳定性；提高墩柱或特种支柱的初撑力及稳定性；3)3)用墩柱或特种支柱切断顶板，一方面减小冒矸用墩柱或特种支柱切断顶板，一方面减小冒矸面积，一方面阻挡冒矸使其不得冲入采场。面积，一方面阻挡冒矸使其不得冲入采场。急斜煤层工作面应用走向密集支柱时，如果急斜煤层工作面应用走向密集支柱时，如果支柱初撑力不足、稳定性不好，采空区冒矸也可支柱初撑力不足、稳定性不好，采空区冒矸也可能冲倒密集支柱及采场支架，冲入采场，造成顶能冲倒密集支柱及采场支架，冲入采场，造成顶板事故板事故 。第68页/共81页七、采场顶板事故的处理七、采场顶板事故的处理1 1、顶板事故处理的一般原则、顶板事故处理的一般原则 处理顶板事故的首要任务，是抢救遇难人员及处理顶板事故的首要任务，是抢救遇难人员及恢复通风等。恢复通风等。其次，在抢救中，必须时刻注意救护人员的其次，在抢救中，必须时刻注意救护人员的安全。如果觉察到有再次冒顶危险时，应首先加安全。如果觉察到有再次冒顶危险时，应首先加强支护，准备好安全退路。强支护，准备好安全退路。在冒落区工作时，要派专人观察周围顶板变化，在冒落区工作时，要派专人观察周围顶板变化，注意检查瓦斯及其它有害气体情况。注意检查瓦斯及其它有害气体情况。第69页/共81页 再根据岩层冒落高度、冒落岩块、冒顶位置相范围再根据岩层冒落高度、冒落岩块、冒顶位置相范围大小以及围岩破碎相矿压等情况，采取不同的抢救方法。大小以及围岩破碎相矿压等情况，采取不同的抢救方法。2 2、采场冒顶事故的处理、采场冒顶事故的处理 采煤工作面冒顶的处理方法应根据冒顶区岩层冒采煤工作面冒顶的处理方法应根据冒顶区岩层冒落的高度、冒落岩石的块度、冒顶的位置和冒顶影响落的高度、冒落岩石的块度、冒顶的位置和冒顶影响范围的大小来决定。同时，还要根据煤层厚度、采煤范围的大小来决定。同时，还要根据煤层厚度、采煤方法等，采取相应的处理措施。方法等，采取相应的处理措施。第70页/共81页（1 1）采场局部小冒顶的处理方法）采场局部小冒顶的处理方法 （2 2）采场局部局顶范围较大的处理方法）采场局部局顶范围较大的处理方法1.1.伪顶冒落，直接顶没有冒落伪顶冒落，直接顶没有冒落 2.2.直接顶冒落直接顶冒落（3 3）采场大冒顶的处理方法）采场大冒顶的处理方法1.1.恢复工作面的方法处理冒顶恢复工作面的方法处理冒顶2.2.开补巷绕过冒顶区开补巷绕过冒顶区 3.3.分层假顶下冒顶处理方法分层假顶下冒顶处理方法第71页/共81页八、巷道冒顶事故的预防及处理八、巷道冒顶事故的预防及处理1 1、影响巷道冒顶事故的主要因素、影响巷道冒顶事故的主要因素影响巷道冒顶的因素很多；概括起来可分为两类影响巷道冒顶的因素很多；概括起来可分为两类:自然因自然因素和开采技术因素。素和开采技术因素。（一）自然因素（一）自然因素1 1）.巷道围岩性质及其构造巷道围岩性质及其构造 一般说来；软弱岩石的强度低，巷道掘进时容易一般说来；软弱岩石的强度低，巷道掘进时容易产生变形和破坏，如果支护形式和维护方法选用不当，产生变形和破坏，如果支护形式和维护方法选用不当，就容易发生冒顶，但一般规模较小。就容易发生冒顶，但一般规模较小。巷道围岩的构造特征也能影响巷道变形破坏性巷道围岩的构造特征也能影响巷道变形破坏性质及其规模的大小。质及其规模的大小。第72页/共81页2 2）.开采深度开采深度 随着开采深度的增大，港道上覆岩层重量也增大。随着开采深度的增大，港道上覆岩层重量也增大。随着开采深度增加岩石的温度也随之增加，温度随着开采深度增加岩石的温度也随之增加，温度升高促使岩石从脆性向塑性转化，易使巷道产生塑性升高促使岩石从脆性向塑性转化，易使巷道产生塑性变形。变形。3 3）.煤层倾角煤层倾角煤层倾角不同巷道破坏形式也不同。煤层倾角不同巷道破坏形式也不同。第73页/共81页4 4）.地质构造地质构造 如果巷道开掘在地质构造破坏带，则很容易发生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。各种规模的冒顶。在断层破碎带掘进巷道必须采取有效的施工技术措在断层破碎带掘进巷道必须采取有效的施工技术措施，否则很容易发生冒顶，冒顶的规模可能较大，还施，否则很容易发生冒顶，冒顶的规模可能较大，还可能连续多次发生。可能连续多次发生。第74页/共81页5 5）.水的影响水的影响 巷道围岩中含水较大时，将会加快和加剧巷道的变巷道围岩中含水较大时，将会加快和加剧巷道的变形和破坏。形和破坏。水能使破碎岩块之间的摩擦系数减小，并使岩石水能使破碎岩块之间的摩擦系数减小，并使岩石强度降低。甚至象砾岩、砂岩等一些坚硬岩石，被水浸强度降低。甚至象砾岩、砂岩等一些坚硬岩石，被水浸泡后强度也会降低。对于泥质类岩石遇水以后，往往会泡后强度也会降低。对于泥质类岩石遇水以后，往往会促使岩