煤矿顶板灾害防治20090514.ppt

《煤矿顶板灾害防治20090514.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿顶板灾害防治20090514.ppt（98页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、煤矿顶板灾害防治20090514 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望煤矿顶板灾害致因与预防煤矿顶板灾害致因与预防 一、顶板事故及其危害一、顶板事故及其危害二、顶板与矿压规律二、顶板与矿压规律三、顶板事故的统计分析三、顶板事故的统计分析四、顶板灾害致因分析与技术措施四、顶板灾害致因分析与技术措施五、顶板事故预防的管理对策五、顶板事故预防的管理对策 一、顶板事故的危害一、顶板事故的危害 顶板事故在煤矿事故中占顶板事故在煤矿事故中占40%。（一）我省煤矿近年

2、顶板事故情况（一）我省煤矿近年顶板事故情况 1.19952001年年 （7年）全省煤矿伤亡事故全省煤矿伤亡事故2802起，死亡起，死亡5232人。人。其中：顶板事故其中：顶板事故1245起，死亡起，死亡1474人，平均每年人，平均每年178起，死亡起，死亡210人，死亡事故次数和死亡人数分人，死亡事故次数和死亡人数分别占总量的别占总量的44和和28(较较2001年全国顶板死亡年全国顶板死亡人数高出人数高出3个百分点）。个百分点）。瓦斯事故瓦斯事故826起，死亡起，死亡2660人，分别占人，分别占30和和51。一、顶板事故的危害一、顶板事故的危害 2.20022004年年 （3年）全省煤矿伤亡事

3、故全省煤矿伤亡事故1179起，死亡起，死亡1921人。人。其中：顶板事故其中：顶板事故653起，死亡起，死亡751人人,平均每平均每年年218起，死亡起，死亡250人，死亡事故次数和死亡人数人，死亡事故次数和死亡人数分别占总量的分别占总量的55和和 39。瓦斯事故瓦斯事故237起，死亡起，死亡733人，分别占人，分别占20和和 38。一、顶板事故的危害一、顶板事故的危害 3.2004年年 全省伤亡事故全省伤亡事故344起，死亡起，死亡554人。其中人。其中顶板顶板189起，死亡起，死亡218人，分别占总数的人，分别占总数的55和和39.4。瓦斯事故瓦斯事故68起，死亡起，死亡202人，分别占人

4、，分别占20和和 36.5。一、顶板事故的危害一、顶板事故的危害 4.20012004年顶板重大事故年顶板重大事故19起，死亡起，死亡67人，平均每年人，平均每年4.75起，死亡起，死亡16.75人，死亡人人，死亡人数占重大事故死亡人数的数占重大事故死亡人数的10。5.2005全省煤矿发生死亡事故全省煤矿发生死亡事故339起起,死亡死亡561人，其中顶板事故人，其中顶板事故189起，占死亡事故总次起，占死亡事故总次数的数的55.75%；死亡；死亡226人，占死亡事故总人数人，占死亡事故总人数的的43%；较；较2004年有所上升。年有所上升。瓦斯事故瓦斯事故63起，死亡起，死亡149人，分别占事

5、故总人，分别占事故总次数和事故死亡总人数的次数和事故死亡总人数的19%和和29%。一、顶板事故的危害一、顶板事故的危害 6.2006全省煤矿发生死亡事故全省煤矿发生死亡事故304起起,死亡死亡484人，其中顶板事故人，其中顶板事故146起，占死亡起，占死亡事故总次数的事故总次数的48.0%，较，较2005年略有下年略有下降；死亡降；死亡217人，占死亡事故总人数的人，占死亡事故总人数的44.8%，较，较2005年上升年上升1.5%。瓦斯事故瓦斯事故52起，死亡起，死亡171人，分别占事人，分别占事故总次数和事故死亡总人数的故总次数和事故死亡总人数的17.1%和和35.3%。一、顶板事故的危害一

6、、顶板事故的危害 2007 2007年全省煤矿累计发生伤亡事故年全省煤矿累计发生伤亡事故248248起，死亡起，死亡390390人。发生顶板事故人。发生顶板事故139139起，死亡起，死亡165165人。顶板事故起数占人。顶板事故起数占所有煤矿事故起数的所有煤矿事故起数的56.056.0，死亡人数占所有煤矿事故死亡人数占所有煤矿事故死亡人数的死亡人数的42.342.3；发生瓦斯事故发生瓦斯事故3737起，死亡起，死亡110110人。瓦斯事故起数占人。瓦斯事故起数占所有煤矿事故起数的所有煤矿事故起数的14.914.9，死亡人数占所有煤矿事故，死亡人数占所有煤矿事故死亡人数的死亡人数的28.228

7、.2。2007 2007年我省煤矿发生的年我省煤矿发生的2 2起重大事故均为瓦斯事故，起重大事故均为瓦斯事故，共导致共导致2828人死亡。一是人死亡。一是3 3月月6 6日邵阳市邵东县牛马司镇宏日邵阳市邵东县牛马司镇宏发煤矿发生的瓦斯爆炸事故，导致发煤矿发生的瓦斯爆炸事故，导致1515人死亡；二是人死亡；二是5 5月月2424日郴州市临武县金江镇凤凰岭煤矿发生的瓦斯突出日郴州市临武县金江镇凤凰岭煤矿发生的瓦斯突出事故事故,导致导致1313人死亡。人死亡。半个世纪以来中国煤炭工业产量增长情况半个世纪以来中国煤炭工业产量增长情况时间时间（年）（年）产量产量（亿（亿t）19490.32419796.

8、3554199010.79199512.92199613.74时间时间（年）（年）产量产量（亿（亿t）199910.4420009.99200111.06200213.93200316.4200419.605/06/07/0821.5/23.25/25/27.2199713.25199812.33 全省顶板和瓦斯事故统计表全省顶板和瓦斯事故统计表年度年度事故事故总次总次数数(次次)死亡死亡总人总人数数(人人)顶板事故顶板事故 瓦斯事故瓦斯事故死亡事故次数死亡事故次数 死亡人数死亡人数死亡事故次数死亡事故次数 死亡人数死亡人数(次次)占总占总数数(%)(人人)占总占总数数(%)(次次)占总占总数

9、数(%)(人人)占总占总数数(%)49954884537.1195012802/4005232/7471245/179 441474/21128826/118302660/3805102041179/3931921/640652/217 55751/25139237/7920733/244380331950519962.3823045.54802522744.9043445541895521839.4682020936.50533956118955.7522043631914929063044841464821744.85217.117135.3072483901395616542.33714

10、.911028.2081822731025611441.731179735.5一、顶板事故的危害一、顶板事故的危害 结论结论：1.长期以来，在湖南煤矿伤亡事故中，顶长期以来，在湖南煤矿伤亡事故中，顶板事故次数总是位居第一。板事故次数总是位居第一。2.近年来，随着近年来，随着“一通三防一通三防”管理的加强管理的加强和瓦斯治理力度的加大，瓦斯事故次数及其死和瓦斯治理力度的加大，瓦斯事故次数及其死亡人数均有所减少。顶板事故次数约占煤矿事亡人数均有所减少。顶板事故次数约占煤矿事故总次数的一半，死亡人数达到故总次数的一半，死亡人数达到 40以上，均以上，均居第一位。居第一位。3.顶板事故一般表现为零打碎

11、敲，顶板事故一般表现为零打碎敲，事故严事故严重度重度1.15人；但也时有较大和重大事故发生人；但也时有较大和重大事故发生。4.顶板事故对于所有的煤矿都有可能发生，顶板事故对于所有的煤矿都有可能发生，但也都有可能避免，关键在于加强顶板管理。但也都有可能避免，关键在于加强顶板管理。铁箕山矿顶板事故案例铁箕山矿顶板事故案例二、顶板与矿压规律二、顶板与矿压规律 1.1.煤层顶底板概述煤层顶底板概述 煤层顶、底板分别指位于煤层之上和煤层之下煤层顶、底板分别指位于煤层之上和煤层之下一定一定范围内范围内(受开采影响的层段受开采影响的层段)的岩层。的岩层。2.2.顶板分类顶板分类 按岩性和与煤层的相对位置将顶

12、板划分为：按岩性和与煤层的相对位置将顶板划分为：伪顶伪顶厚度小于厚度小于0.5m0.5m，极易垮落，随采随冒，直接，极易垮落，随采随冒，直接位于煤层之上。位于煤层之上。直接顶直接顶岩层较稳定，位于煤层或伪顶之上，一般岩层较稳定，位于煤层或伪顶之上，一般随放顶可垮落。随放顶可垮落。基本顶基本顶在直接顶之上，岩层厚度在在直接顶之上，岩层厚度在1.5m1.5m以上，坚以上，坚硬难冒落，有时呈规律性折断。硬难冒落，有时呈规律性折断。典型柱状如下图所示。典型柱状如下图所示。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规

13、律 煤层顶、底板岩性，即煤层顶底板的坚硬和煤层顶、底板岩性，即煤层顶底板的坚硬和松软破碎程度直接影响到开采时采场支护的安全松软破碎程度直接影响到开采时采场支护的安全性，是开采的重要安全条件。人们据此对煤层顶性，是开采的重要安全条件。人们据此对煤层顶板进行分级，作为工作面顶板管理的依据。板进行分级，作为工作面顶板管理的依据。3.直接顶的分类直接顶的分类 影响直接顶完整性的三个因素影响直接顶完整性的三个因素(分类依据分类依据)岩层本身的力学性质；岩层本身的力学性质；直接顶岩层内直接顶岩层内层理和节理裂隙的层理和节理裂隙的发育程发育程度；度；上覆基本顶来压的影响。上覆基本顶来压的影响。二、煤矿顶板与

14、矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 直接顶的分类直接顶的分类 综合上述综合上述、两个因素，我国将直接顶按稳定性分为三种类两个因素，我国将直接顶按稳定性分为三种类型型：破碎顶板破碎顶板 如页岩、再生顶板和煤顶等，回采时这种顶板如页岩、再生顶板和煤顶等，回采时这种顶板如不及时支护，很容易造成局部冒顶。如不及时支护，很容易造成局部冒顶。中等稳定顶板中等稳定顶板 此类直接顶的岩层力学强度较大有些岩层此类直接顶的岩层力学强度较大有些岩层（如砂页岩和粉砂岩）虽受到一系列裂隙所切（如砂页岩和粉砂岩）虽受到一系列裂隙所切割，但局部较完整，仍属中等稳定型。割，但局部较完整，仍属中等稳定型。完整顶板完整顶板 这种顶板

15、允许悬露面积大，稳定性好不易发生这种顶板允许悬露面积大，稳定性好不易发生局部冒顶，如砂岩、坚硬的砂页岩等。局部冒顶，如砂岩、坚硬的砂页岩等。以上是以上是定性定性划分划分 定量划分定量划分:直接顶直接顶初次垮落步距初次垮落步距大于大于161620m20m的顶板称为稳定的顶板称为稳定顶板；直接顶初次垮落步距小于顶板；直接顶初次垮落步距小于8m8m的顶板称为不稳定的顶板称为不稳定(或破碎或破碎)顶顶板；直接顶初次垮落步距介于板；直接顶初次垮落步距介于9 915m15m之间的顶板称为中等稳定顶之间的顶板称为中等稳定顶板。板。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 科学的分类可为顶板控制、支架选型

16、、合理确定支科学的分类可为顶板控制、支架选型、合理确定支护参数以及为采空区处理方法提供依据。护参数以及为采空区处理方法提供依据。3.3.直接顶分类直接顶分类（见下表）（见下表）D D10R10Rc cC C1 1C C2 2式中式中 DD强度指数；强度指数；R Rc c岩石单向抗压强度，岩石单向抗压强度，MPaMPa；C C1 1节理裂隙影响系数，裂隙间距节理裂隙影响系数，裂隙间距0.10.11.2m1.2m，C C1 1为为0.30.30.550.55；C C2 2分层厚度影响系数，分层厚度分层厚度影响系数，分层厚度0.10.11.2m1.2m，C C2 2为为0.240.240.420.4

17、2；直接顶稳定性分类表直接顶稳定性分类表 类类别别 指标指标不稳不稳定顶定顶 板板中等稳中等稳定顶板定顶板 稳定稳定 顶板顶板坚硬顶板坚硬顶板主要主要指标指标强度指数强度指数D D3030313170707171120120120120无直接顶。岩无直接顶。岩层厚度在层厚度在2 25m5m以上，以上，R Rc c606080MPa80MPa，I(I(节理节理裂隙间距裂隙间距)和和h(h(分层厚度分层厚度)大大于于1m1m的整体岩的整体岩层，即基本层，即基本顶。顶。参考参考指标指标 直接顶直接顶初次垮初次垮落步距落步距 L/mL/m8 89 91818 19192525 2525 二、煤矿顶板与

18、矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 4.基本顶分级基本顶分级 基本顶来压强度主要决定于直接顶厚度基本顶来压强度主要决定于直接顶厚度h h与采高与采高m m的比值的比值N N及基本顶初及基本顶初次来压步距次来压步距L L初初。根据。根据N N和和L L初初两个指标，将基本顶分为四级。两个指标，将基本顶分为四级。分级分级 基本顶基本顶来压显现来压显现不明显不明显 明显明显 强烈强烈 非常非常 强烈强烈指标指标N350.3N35，L25500.350N 0.3，L2550N0.3 L50 塑性弯曲的顶板塑性弯曲的顶板 是指赋存在煤层之上随着工作面的推进能缓慢

19、下沉，而后逐是指赋存在煤层之上随着工作面的推进能缓慢下沉，而后逐渐与煤层底板方向接触。这一般在薄煤层或厚度不大的中厚煤层的石灰岩顶板中才渐与煤层底板方向接触。这一般在薄煤层或厚度不大的中厚煤层的石灰岩顶板中才可能出现。可能出现。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 4.基本顶分级基本顶分级 基本顶距煤层越远，采高越小，则基本顶来压越不明显基本顶距煤层越远，采高越小，则基本顶来压越不明显。通通常，把直接顶厚度常，把直接顶厚度h与采高与采高M之比之比N（Nh/M，N又叫直接顶充填又叫直接顶充填系数）作为系数）作为基本顶分类指标基本顶分类指标。据此将基本顶分类如下：。据此将基本顶分类如下：级

20、基本顶级基本顶 N5，称无周期来压或周期来压不明显的顶，称无周期来压或周期来压不明显的顶板，这时基本顶的垮落与错动对工作面的支架无多大影响。板，这时基本顶的垮落与错动对工作面的支架无多大影响。级基本顶级基本顶 2N5，为有周期来压顶板，基本顶的失稳，为有周期来压顶板，基本顶的失稳对工作面支架有较为严重的影响。对工作面支架有较为严重的影响。级基本顶级基本顶 N350.3N35，L25500.350N 0.3，L2550N0.3 L50 塑性弯曲的顶板塑性弯曲的顶板 是指赋存在煤层之上随着工作面的推进能缓慢下沉，而后逐是指赋存在煤层之上随着工作面的推进能缓慢下沉，而后逐渐与煤层底板方向接触。这一般

21、在薄煤层或厚度不大的中厚煤层的石灰岩顶板中才渐与煤层底板方向接触。这一般在薄煤层或厚度不大的中厚煤层的石灰岩顶板中才可能出现。可能出现。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 5.矿山压力基本知识矿山压力基本知识 原岩应力原岩应力 在地下某一深处岩层未被开挖前在地下某一深处岩层未被开挖前岩体内所具有的力。包括上覆岩层的自重应力、岩体内所具有的力。包括上覆岩层的自重应力、构造应力和构造应力和膨胀应力膨胀应力等。其特点等。其特点:三向平衡三向平衡。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 矿山压力矿山压力由由开采引起开采引起的井巷和工作面的井巷和工作面周围岩体内的力。周围岩体内的力。支承

22、压力支承压力围岩应力升高区的压力。围岩应力升高区的压力。矿山压力显现矿山压力显现在矿山压力作用下生产在矿山压力作用下生产的一系列力学现象。如：的一系列力学现象。如：顶板下沉、垮顶板下沉、垮落，底板隆起，煤壁片帮，支架变形和损落，底板隆起，煤壁片帮，支架变形和损坏、支架钻底坏、支架钻底等。等。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 6.回采工作面矿压的显现与规律回采工作面矿压的显现与规律二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 （1）工作面初次放顶）工作面初次放顶当工作面自开切眼推当工作面自开切眼推进一段距离后，工作面开始第一次大面积的放顶进一段距离后，工作面开始第一次大面积的放顶叫做

23、初次放顶。叫做初次放顶。工作面初次放顶需要制定并采取相应的安全工作面初次放顶需要制定并采取相应的安全技术措施，以策安全。技术措施，以策安全。初次放顶主要安技措施初次放顶主要安技措施 （2）直接顶初次垮落）直接顶初次垮落初次放顶后，随工作初次放顶后，随工作面推进，直接顶首次大面积的垮落称为初次垮落面推进，直接顶首次大面积的垮落称为初次垮落 其标志是：其标志是：直接顶冒落高度超过直接顶冒落高度超过1m，冒落长，冒落长度达工作面倾斜长度度达工作面倾斜长度1/2以上。如下图所示。以上。如下图所示。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 （3）基本顶初

24、次来压）基本顶初次来压当基本顶悬露达当基本顶悬露达到极限时，基本顶第一次断裂，同时发生破断到极限时，基本顶第一次断裂，同时发生破断岩块的回转失稳。从而导致工作面顶板急剧下岩块的回转失稳。从而导致工作面顶板急剧下沉，此时工作面支架显现压力普遍增大现象，沉，此时工作面支架显现压力普遍增大现象，即称为基本顶初次来压。即称为基本顶初次来压。直接顶垮落后，垮落的岩石与基本顶之间直接顶垮落后，垮落的岩石与基本顶之间有一个小的空间，这是造成基本顶的弯曲、断有一个小的空间，这是造成基本顶的弯曲、断裂、回转，冒落的原因。如下图所示。裂、回转，冒落的原因。如下图所示。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律

25、二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 （4）基本顶初次垮落步距）基本顶初次垮落步距基本顶初次垮落基本顶初次垮落时，工作面煤壁至开切眼的距离叫做基本顶初次时，工作面煤壁至开切眼的距离叫做基本顶初次垮落步距。垮落步距。基本顶初次垮落步距的相关因素有：基本顶初次垮落步距的相关因素有：基本顶的岩石力学性质基本顶的岩石力学性质 基本顶的厚度基本顶的厚度 岩块之间的咬合条件等岩块之间的咬合条件等 基本顶初次来压步距：基本顶初次来压步距：一般为一般为2035m，有，有的可达的可达5070m不等，持续时间不等，持续时间23天。天。二、煤矿顶板与矿压规律二、

26、煤矿顶板与矿压规律 （5）基本顶周期来压）基本顶周期来压 基本顶初次来压后随工作面的推进，基本顶初次来压后随工作面的推进，基本顶呈规律性折断基本顶呈规律性折断，工作面显现周期，工作面显现周期性的来压，称为周期来压。性的来压，称为周期来压。每一次周期来压，基本顶经历了稳每一次周期来压，基本顶经历了稳定定失稳失稳再稳定的变化。如下图所示。再稳定的变化。如下图所示。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 周期来压时矿压显现：周期来压时矿压显现：顶板下沉速度增大顶板下沉速度增大 下沉量增大下沉量增大 支柱载

27、荷增加、钻底支柱载荷增加、钻底 煤壁片帮煤壁片帮 支柱折损支柱折损 台阶下沉台阶下沉 周期来压步距周期来压步距工作面推进过程中连续两工作面推进过程中连续两次周期来压间的距离。周期来压步距：次周期来压间的距离。周期来压步距：L周周=（1/2-1/4）L初初 或或 L初初=(24）L周周 L初初基本顶初次来压步距。基本顶初次来压步距。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 实例：实例：资兴唐洞煤矿八一井资兴唐洞煤矿八一井1222工作面矿压观测资料：工作面矿压观测资料：1.工作面初次垮落步距为工作面初次垮落步距为813m（属中等稳定顶（属中等稳定顶板），垮落前支柱最大工作阻力为板），垮落前支柱

28、最大工作阻力为84.7KN，活柱最大压，活柱最大压缩量为缩量为9mm。2.基本顶初次来压步距为基本顶初次来压步距为1922m（前述：（前述：一般为一般为2035m），顶板下沉量为），顶板下沉量为100202mm，下沉速度为，下沉速度为147mm/h，支柱工作阻力为，支柱工作阻力为120KN。3.基本顶周期来压步距为基本顶周期来压步距为610m，顶板下沉量为，顶板下沉量为60100mm，下沉速度为，下沉速度为55mm/h，支柱工作阻力为，支柱工作阻力为80100KN。4.工作面超前支承压力影响范围工作面超前支承压力影响范围1220m，最强烈的，最强烈的为为812m。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿

29、顶板与矿压规律 （6）三带）三带 回采工作面初次来压后，随着工作面的继推回采工作面初次来压后，随着工作面的继推进，工作面上复岩层的活动将逐渐形成所谓的进，工作面上复岩层的活动将逐渐形成所谓的“三带三带”，即：，即：冒落带（垮落带）冒落带（垮落带）岩块不规则垮落和堆岩块不规则垮落和堆积积 Kp（岩石松散系数）（岩石松散系数）=1.3.5，压实后，压实后1.03左右。左右。裂隙带裂隙带在冒落带之上，岩块断裂但整齐在冒落带之上，岩块断裂但整齐排裂。排裂。弯曲下沉带弯曲下沉带裂隙带之上直到地表，岩层裂隙带之上直到地表，岩层裂隙较少，但有下沉。如裂隙较少，但有下沉。如下图下图所示。所示。二、煤矿顶板与矿

30、压规律二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 （7）采场围岩应力分布）采场围岩应力分布 由于开采，引起工作面附近围岩应力重新分由于开采，引起工作面附近围岩应力重新分布，在布，在工作面前方工作面前方形成了支承压力带，它的影响形成了支承压力带，它的影响范围达范围达3040m或更远或更远,其最大峰值在煤壁前方其最大峰值在煤壁前方710m处处(前述前述唐洞矿为唐洞矿为812m)。应力集中系。应力集中系数数K可达可达23，且随工作面推进向前移动。，且随工作面推进向前移动。工作工作面后方面后方冒落矸石被压实，一般只恢复到冒落矸石被压实，一般只恢复到h或比或比h稍高一点。如稍高一

31、点。如下图下图所示。所示。此外，在工作面风、机巷两侧将形成一个固此外，在工作面风、机巷两侧将形成一个固定支承压力带。定支承压力带。二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律（8）影响矿山压力显现的因素）影响矿山压力显现的因素 影响矿山压力显现的因素有地质和开采技术因素影响矿山压力显现的因素有地质和开采技术因素地质因素地质因素断层的影响断层的影响 顶板失去连续性，容易冒顶顶板失去连续性，容易冒顶 构造应力存在使巷道难以维护构造应力存在使巷道难以维护 伴有其他灾害因素存在伴有其他灾害因素存在褶曲的影响褶曲的影响 构造应力使顶板难以维护构造应力使顶板难

32、以维护 顶板破碎，易冒顶和底鼓顶板破碎，易冒顶和底鼓 如下图所示如下图所示 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 节理、裂隙的影响节理、裂隙的影响 直接顶被切割，易冒顶直接顶被切割，易冒顶 影响基本顶的稳定性影响基本顶的稳定性如下图所示如下图所示 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 开采技术因素开采技术因素采高与控顶距采高与控顶距 采高和控顶距越大，顶板下沉量越大采高和控顶距越大，顶板下沉量越大

33、采高越大，冒落带越高，上复岩层破坏越严采高越大，冒落带越高，上复岩层破坏越严重重 采高越大，煤壁越易片帮采高越大，煤壁越易片帮 采高越大，老顶越难取得平衡采高越大，老顶越难取得平衡 工作面推进速度工作面推进速度增大增大顶板下沉量小；顶板下沉量小；反之反之顶板下沉量加大顶板下沉量加大；二、煤矿顶板与矿压规律二、煤矿顶板与矿压规律 开采深度开采深度（增大）（增大）原岩应力增大，工作面压力增大原岩应力增大，工作面压力增大 支承压力影响范围增大支承压力影响范围增大 支柱载荷增大，顶板难维护支柱载荷增大，顶板难维护 矿压显现加剧、片帮、压出矿压显现加剧、片帮、压出 易诱发冲击地压和煤与瓦斯突出易诱发冲击

34、地压和煤与瓦斯突出 三、煤矿顶板事故的统计分析三、煤矿顶板事故的统计分析常见顶板事故统计分析常见顶板事故统计分析四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施 （一）顶板控制（一）顶板控制 顶板的控制目标：顶板的控制目标：“支支”、“护护”、“稳稳”、“让让”。支支支柱的工作阻力应能支撑住冒落带岩层的重量。支柱的工作阻力应能支撑住冒落带岩层的重量。一般来说，冒落带岩层的厚度约为采高的一般来说，冒落带岩层的厚度约为采高的3倍。支护系统倍。支护系统要支住这部分岩层的重量，防止冒落带与裂隙带之间发要支住这部分岩层的重量，防止冒落带与裂隙带之间发生离层。生离层。初撑力初撑力(初撑力支

35、架支设时，将活柱升起，托住顶梁，利用升柱工具使支柱对顶板产生一个主动力。这个主动力称支柱的初撑力。对于液压支柱，即是泵压形成的支柱对顶板的撑力)必必须足够。须足够。护护是指防止工作面漏冒型冒顶和防止支柱钻底。是指防止工作面漏冒型冒顶和防止支柱钻底。解决钻底的方法是给支柱穿木鞋或辅设地梁。解决钻底的方法是给支柱穿木鞋或辅设地梁。四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施 稳稳为防止发生复合顶板推垮型冒顶和冲击为防止发生复合顶板推垮型冒顶和冲击推垮型冒顶，应保证冒落带与裂隙带之间不离推垮型冒顶，应保证冒落带与裂隙带之间不离层，保证整个直接顶板的整体性和稳固性。层，保证整个直接

36、顶板的整体性和稳固性。让让就是对工作面基本顶的下沉要采取就是对工作面基本顶的下沉要采取“让让”的管理原则，支柱的可缩量应能适应裂隙带及冒的管理原则，支柱的可缩量应能适应裂隙带及冒落带基本顶岩层的下沉。落带基本顶岩层的下沉。要达到上述目的，要求支架既要有一定的要达到上述目的，要求支架既要有一定的支支撑力撑力，同时还要有一定的，同时还要有一定的可缩量可缩量。四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施 (二二)支护材料与支护形式支护材料与支护形式 1.1.支护材料支护材料 回采工作面支护材料和形式有：木支回采工作面支护材料和形式有：木支柱、金属摩擦支架、铰接顶梁、单体液压柱、金

37、属摩擦支架、铰接顶梁、单体液压支柱、支柱、型梁等、液压支架等。型梁等、液压支架等。2.2.支护形式支护形式 戴帽点柱（木支柱或单体支柱）、走戴帽点柱（木支柱或单体支柱）、走向棚子支护、倾斜棚子支护、特种支架、向棚子支护、倾斜棚子支护、特种支架、液压支架等。液压支架等。戴帽点柱戴帽点柱 矩形布置矩形布置 三角形布置三角形布置 帽厚帽厚50100mm，长长0.3m 走向棚子支护走向棚子支护 特种支护特种支护 加强放顶处对顶板的支撑，回柱前在放顶排加强放顶处对顶板的支撑，回柱前在放顶排处另外架设的支架处另外架设的支架（a）丛柱；（丛柱；（b）密集；（）密集；（c）木垛；（）木垛；（d）斜撑）斜撑 端

38、头四对八梁端头四对八梁 普采工作面支护普采工作面支护 高档普采工作面支护高档普采工作面支护 综采工作面综采工作面 综采工作面综采工作面 综采工作面综采工作面四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施 (三三)顶板事故的致因分析顶板事故的致因分析 1.采煤工作面顶板事故分类采煤工作面顶板事故分类 按冒顶范围可将顶板事故分为局部冒顶和按冒顶范围可将顶板事故分为局部冒顶和大面积冒顶；按发生冒顶事故的力学原因可将大面积冒顶；按发生冒顶事故的力学原因可将顶板事故分为压垮型冒顶、漏垮型冒顶和推垮顶板事故分为压垮型冒顶、漏垮型冒顶和推垮型冒顶。型冒顶。工作面局部冒顶事故工作面局部冒顶事

39、故 局部冒顶事故发生的次数约占采煤工作面局部冒顶事故发生的次数约占采煤工作面冒顶事故的冒顶事故的70%70%。局部冒顶造成的人员伤亡占冒。局部冒顶造成的人员伤亡占冒顶事故总人数的顶事故总人数的606070%70%。四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施 工作面大面积冒顶事故工作面大面积冒顶事故 直接顶、基本顶推垮型冒顶直接顶、基本顶推垮型冒顶 直接顶、基本顶压垮型冒顶直接顶、基本顶压垮型冒顶 漏冒型冒顶漏冒型冒顶 综合类型冒顶综合类型冒顶回采工作面顶板事故分类小范围局部冒顶大 面 积 切 顶直 接 顶 破 碎直 接 顶 运 动老 顶 运 动推 垮 型压 垮 型采煤过程

40、中事故放顶过程中事故沿 倾 斜 方 向向 煤 壁 方 向向 老 塘 方 向向 煤 壁 方 向向 老 塘 方 向冲击推垮型（砸垮型）压 垮 型四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施 2.2.不同采煤方法和工艺条件下的采面冒顶事故不同采煤方法和工艺条件下的采面冒顶事故 (1)(1)普采一次采全高工作面普采一次采全高工作面 1 1）经常发生冒顶的地点）经常发生冒顶的地点 煤壁附近的冒落煤壁附近的冒落 工作面两端的冒落工作面两端的冒落 放顶线附近的冒

41、落放顶线附近的冒落 地质破坏带附近的冒落地质破坏带附近的冒落 开切眼附近地带（初次放顶）冒落开切眼附近地带（初次放顶）冒落 四四、顶板灾害的致因分析与技术措施、顶板灾害的致因分析与技术措施 2 2）发生原因分析）发生原因分析 顶板破碎、离层、基本顶作用。顶板破碎、离层、基本顶作用。煤层倾角较大，支架稳定性不好，背顶不严煤层倾角较大，支架稳定性不好，背顶不严 支架阻力不够，工作面支护强度不够。支架阻力不够，工作面支护强度不够。放炮，移溜等其他工序推倒支架造成局部冒放炮，移溜等其他工序推倒支架造成局部冒顶。顶。放顶无特种支护设计，无密集、戗柱和木垛放顶无特种支护设计，无密集、戗柱和木垛等。等。多工

42、种同时同地点违章操作等。多工种同时同地点违章操作等。工作面推进度太慢等。工作面推进度太慢等。四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施 3 3）防治措施）防治措施 加强工作面支护，逐渐采用单体压支柱加强工作面支护，逐渐采用单体压支柱 增加支柱初撑力增加支柱初撑力(50KN/摩擦、摩擦、60KN/80mm、90KN/100mm）缩小控顶距缩小控顶距 正确安全回柱放顶，加设必要的特种支护正确安全回柱放顶，加设必要的特种支护 严禁不同工种同时同地平行作业严禁不同工种同时同地平行作业 加快工作面推进速度加快工作面推进速度 加强矿压观测，摸清顶板活动规律加强矿压观测，摸清顶板活动规

43、律 加强对初次放顶的监控与管理加强对初次放顶的监控与管理 增加支架的稳定性增加支架的稳定性（支架联锁）（支架联锁）加强安全教育，提高自身安全意识加强安全教育，提高自身安全意识 四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施 （2 2）普采分层开采工作面普采分层开采工作面 1 1）冒顶事故的特点）冒顶事故的特点 开切眼附近，初次放顶前后开切眼附近，初次放顶前后 有明显前兆，多数推垮突然有明显前兆，多数推垮突然 推垮前支柱受力不大推垮前支柱受力不大 上位岩层大面积悬露，有大块冒下上位岩层大面积悬露，有大块冒下 支柱多数向下向采空区方向倾倒支柱多数向下向采空区方向倾倒 推垮型速度快

44、，人力无法抗拒推垮型速度快，人力无法抗拒 易发生在回柱时易发生在回柱时 事故多发生在摩擦支柱工作面事故多发生在摩擦支柱工作面 如如下图下图所示所示四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施2 2）原因分析）原因分析：由于支护不到位、不及时或失效而出现网兜由于支护不到位、不及时或失效而出现网兜碎矸石与上位断裂硬岩大块岩石产生离层碎矸石与上位断裂硬岩大块岩石产生离层网兜漏冒造成顶板整体运动，推倒工作面支网兜漏冒造成顶板整体运动，推倒工作面支架架假顶铺设不严，灌浆注水不充分假顶铺设不严，灌浆注水不充分工作面支护质量

45、不好，密度不当，稳定性差工作面支护质量不好，密度不当，稳定性差对网兜现象处理不及时对网兜现象处理不及时其他工序导致冒顶（放炮等）其他工序导致冒顶（放炮等）四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施3)3)防治措施防治措施控制控顶距，提高支柱初撑力，防止控制控顶距，提高支柱初撑力，防止网兜出现，防止碰倒支架网兜出现，防止碰倒支架增加支架的稳定性，十字顶梁增加支架的稳定性，十字顶梁工作面开切眼，内错布置，初次放顶，工作面开切眼，内错布置，初次放顶，将网剪断将网剪断加强工作面质量管理，机采及时挂梁，加强工作面质量管理，机采及时挂梁，缩小截深缩小截深灌浆灌水充分灌浆灌水充分回柱放

46、顶采取严密安全防范措施回柱放顶采取严密安全防范措施 四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施 （3 3）炮采一次采全高工作面炮采一次采全高工作面 1 1）复合顶板的概念）复合顶板的概念复合顶板就是离层型复合顶板就是离层型顶板顶板复合顶板的三个特征：复合顶板的三个特征：煤层顶板由下软上硬不同岩性的岩层组成。煤层顶板由下软上硬不同岩性的岩层组成。软、硬岩层间夹有煤线或软弱岩层。软、硬岩层间夹有煤线或软弱岩层。下部软岩层的厚度通常不小于下部软岩层的厚度通常不小于0.5m，且不大，且不大于于3m。此外当伪顶厚度超过此外当伪顶厚度超过0.5m时，该顶板就是复合时，该顶板就是复合顶

47、板。顶板。四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施2 2）炮采工作面冒顶发生地点）炮采工作面冒顶发生地点 开切眼附近开切眼附近 地质破坏带地质破坏带 旧巷附近旧巷附近 上下出口附近上下出口附近 放顶线附近放顶线附近 煤壁炮道附近煤壁炮道附近四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施3 3）炮采工作面冒顶致因分析）炮采工作面冒顶致因分析 支架支设质量不高，支在浮煤软底上支架支设质量不高，支在浮煤软底上 初撑力不够，稳定性不好初撑力不够，稳定性不好 支护密度和支护强度不够支护密度和支护强度不够 放炮药量大，顶眼距顶板近，震动顶放炮药量大，顶眼距顶板近，

48、震动顶板，使顶板断裂板，使顶板断裂 放炮后不能及时支护，使顶板下沉量放炮后不能及时支护，使顶板下沉量加大，离层严重加大，离层严重 推进度慢，造成顶板情况恶化推进度慢，造成顶板情况恶化 控顶距过大控顶距过大 放顶特殊支护不到位，操作工序错误放顶特殊支护不到位，操作工序错误 四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施 4）炮采工作面防冒顶措施）炮采工作面防冒顶措施 支柱支在硬底上，勾顶严密支柱支在硬底上，勾顶严密 增加初撑力，增加支柱稳定性增加初撑力，增加支柱稳定性 合理支护密度和支护强度，排距柱距合理支护密度和支护强度，排距柱距 放炮严格按设计要求，小炮多茬，分放炮严格按设

49、计要求，小炮多茬，分段，最小抵抗线在两柱之间，而且高于运段，最小抵抗线在两柱之间，而且高于运输机。输机。及时拉梁，打临时柱及时拉梁，打临时柱 保持正常推进度保持正常推进度 严格按设计作业，控顶距不能过大。严格按设计作业，控顶距不能过大。四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施（4）炮采分层开采工作面炮采分层开采工作面基本情况同普采分层开采，但有其特殊性基本情况同普采分层开采，但有其特殊性1 1）特点及预防措施）特点及预防措施减少放炮对上分层的破坏及震动，放小炮，减少放炮对上分层的破坏及震动，放小炮，小进度，药量小。小进度，药量小。及时支护裸露假顶及时支护裸露假顶选好炮眼

50、方向，防止崩倒支柱，崩翻设备选好炮眼方向，防止崩倒支柱，崩翻设备注意安全躲炮，安全放炮注意安全躲炮，安全放炮四、顶板灾害的致因分析与技术措施四、顶板灾害的致因分析与技术措施(5)残采工作面残采工作面A.A.残采的特点残采的特点 残采即矿井将要报废，为延长服务年限而开残采即矿井将要报废，为延长服务年限而开采原来丢失的或留下的边角煤、煤柱或工作面丢采原来丢失的或留下的边角煤、煤柱或工作面丢掉的煤皮，有的地方叫复采等。掉的煤皮，有的地方叫复采等。残采时条件远不如初始的条件，工作条件复残采时条件远不如初始的条件，工作条件复杂。矿山压力依残留煤炭条件而异，变得复杂，杂。矿山压力依残留煤炭条件而异，变得复