采煤工作面顶板控制分析与事故防治(新编版).docx

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1、采煤工作面顶板控制分析与事故防治（新编版）Security technology is an industry that uses security technology to provide security servicesto society. Systematic design, service and management.（安全管理）单位：姓名：日期：编号：AQ-SN-0141矿山安全技术 I Mine Safety Technology矿山安全顶周期来压时导致工作面应力集中，在这种情况下就很容易发生大 面积冒顶事故【3】。大面积冒顶事故有着明显的预兆，比如顶板发 出断裂声，工作面

2、压力增大，煤质松软等。工作面大面积冒顶事故 的危害相当巨大，它直接影响到工作人员的安全和巨大的经济损失。 例如，2008年12月，神木后柳塔煤矿发生大面积冒顶事故，造成4 人死亡。因为工作面大面积冒顶事故危害的严重性，做好其防治工作是 必要的。在目前的技术条件下，应做好如下工作防治工作面大面积 冒顶事故：（1）提高支护强度，保证支架的稳定性；（2）做好监测监管工作；（3）严格控制采高。3.回采工作面局部冒顶事故防治在冒顶事故中，局部冒顶是工作人员和管理人员一直不太注意 的事故之一，根本原因在于其没有明显的预兆，但经验告诉我们， 只要仔细观察，是可以发现一些预兆的，比如煤壁发出声响、片帮矿山安全

3、技术 I Mine Safety Technology 矿山安全以及瓦斯涌出量增大等。由于人们的忽视而导致的局部冒顶事故屡见不鲜。比如，2007 年1月呼伦贝尔市莫力达瓦达斡尔族自治旗巴彦奎勒河办事处109 煤矿发生局部冒顶事故，2名矿工遇难。要做好局部冒顶事故防治工作，就得从根本出发，提高工作人 员和管理人员的技术水平，合理选择支护类型，做好监测工作。五、结语顶板事故是煤矿“五大灾害”之一，其事故发生率和人员伤亡 率一直很高。就目前的技术水平，在事故原因、顶板控制和事故防 治方面建立一套完整的顶板管理防治理论是必要的，它能在一定程 度上指导实际工作，从根本上降低事故发生率和人员伤亡率，减少

4、经济损失。随着科学技术水平的不断进步，在顶板管理方面可从一 下几个方面发展：（1）发展采煤工作面机械化、智能化理论技术。（2）提高监测水平，及时预报可能发生的灾害事故。（3）提高勘探技术，全面了解地层地质情况。第10页矿山安全技术Mine Safety Technology 矿山安全XXX图文设计本文档文字均可以自由修改矿山安全技术 I Mine Safety Technology 矿山安全采煤工作面顶板控制分析与事故防治（新 编版）说明：安全技术防范就是利用安全防范技术为社会公众提供一种安全服务的产 业。既然是一种产业，就要有产品的研制与开发，就要有系统的设计、工程的 施工、服务和管理。可以

5、下载修改后或直接打印使用。一、引言随着我国经济、技术的迅速发展，对能源的需求日益增大，煤 炭工业一直是我国国民经济的支柱产业，而煤矿事故对人们来说却 是一个非常沉重的话题。顶板事故是煤矿“五大灾害”之一，回采工作面顶板事故发生 比较频繁，人员伤亡率一直较高。据统计，回采工作面百万吨死亡 率中，顶板事故约占67%。如不对顶板加以及时、合理、有效的控制 和管理，就有可能影响“安全生产”，造成严重后果。导致回采工作面冒顶事故的直接原因是回采工作面上覆岩层受 采动影响而使应力重新分布，失去了原有的应力平衡，这就导致了 部分区域出现应力集中，当上覆岩层施加于下部岩层的载荷达到极矿山安全技术 I Mine

6、 Safety Technology 矿山安全限载荷时，岩层发生断裂而垮落。随着采煤技术的不断提高，理论方法的不断完善和成熟，近年 来，顶板事故率有所下降，但其危害仍然很巨大，顶板事故在煤矿 生产过程中不应被忽视。按事故发生地点统计排在前三位的是：采 煤工作面（63.18%）、掘进工作面（12.55%）、巷道（13.81%）。因此，准确掌握矿压显现规律，建立一套合理、有效的顶板管 理制度是非常必要的。（一）影响回采工作面矿山压力显现的主要原因.地质因素影响回采工作面矿山压力的主要因素是围岩性质，地质因素是 成煤过程中自然形成的，是不可改变的。在生产过程中，只能适应 和运用其特性服务生产。（1）

7、岩石力学性质实际观测表明，岩石的力学性质对矿山压力显现起关键性作用0 由于岩石自身的密度、矿物成分、颗粒大小等的不同，不同岩石或 同一种岩石的强度各异。测定表明，顶板岩石强度越高，矿压显现矿山安全技术 I Mine Safety Technology 矿山安全越明显。(2)开采深度开采深度直接影响着原岩应力的大小，对巷道矿山压力显现的 影响可能比较明显，特别是有煤岩突出矿井，这是一般规律。如在 松软岩层中开掘巷道，随着深度的增加，巷道围岩的“挤、压、鼓” 现象比较明显。但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，特别是对顶板下沉量的影响。在 目前的技术

8、条件下，开采深度可达600800m,实际测定表明，采深 对工作面顶板下沉量无直接影响。例如比利时的彼丘尔煤矿，开采 深度已达1415m,工作面采用工作助力为350kN的金属支柱，仍然可 以将顶板管理得很好。(3)煤层倾角煤层倾角对回采工作面矿山压力显现的影响比较大，实际观测 表明，煤层倾角越大，顶板下沉量越小。也就是说，近水平工作面 的顶板下沉量要比倾斜、急倾斜工作面大得多。矿山安全技术 I Mine Safety Technology矿山安全(4)断层、裂隙等一般来说，断层、裂隙较发育的岩层都比较破碎，这直接影响 了岩层的强度。这样的顶板非常容易垮落，从而释放了部分矿山压 力，使其得以缓和。

9、1 .开采技术因素开采技术因素是人为因素，也就是说，可以通过一定的技术手 段控制和改变矿压显现，这对顶板的控制和管理很有意义。(1)巷道的布置在矿井的建设、开采过程中，必定破坏了围岩原有的应力平衡, 使其重新分布。因此，合理的选择巷道位置对矿山压力显现是很重 要的。若巷道开掘在原岩应力区，则巷道受压小，易于维护；若开 掘在支撑压力影响区，巷道受压则比较大。2 (2)支护方法在巷道开掘后，巷道围岩与支架共同承担着上覆岩层所施加的 载荷，也就是“支架-围岩”相互作用关系。经验说明，支架稳定性好，矿压显现则不明显；支架稳定性越矿山安全技术 I Mine Safety Technology 矿山安全差

10、，矿压显现越明显。（3）工作面推进速度工作面推进速度越快，顶板下沉量越小，顶板下沉速度加剧， 矿压显现越明显。例如，前苏联某工作面推进速度由3. 5m/d上升到 13. 5m/d,顶板下沉速度增加了一倍，同时也消除了部分下沉量。采 高越高，工作面矿压显现越明显；采高越低，工作面矿压显现越缓 和。根据淮南矿区的测定，在开采单一煤层或厚煤层第一分层时， 采高与冒落带和裂缝带的总厚度成正比关系。二关键层对岩层移动的的影响众所周知，由于煤系地层的分层特性差异，因而各岩层在岩体 活动中的作用是不同的。有些坚硬的厚岩层在活动中起控制作用， 即起承载主体与骨架作用；有些较为软弱的薄岩层在岩层活动中只 起加载

11、作用，其自重大部分由坚硬的厚岩层承担。因而，我们把在 岩体活动中起主要控制作用的岩层称之为关键层。于是，关键层的 定义可做如下表述：在采场覆岩层中存在多个岩层时，对岩体活动 全部或局部起控制作用的岩层称为关键层。关键层判别的主要依据矿山安全技术 I Mine Safety Technology矿山安全是其变形和破断特征，在关键层破断时，其上部全部岩层或局部岩 层的下沉变形是相互协调一致的，前者称为岩层活动的主关键层， 后者称为亚关键层。也就是说，关键层的断裂将导致全部或相当部 分的上部岩层产生整体运动。显然，关键层的断裂步距即为上部岩 体部分或全部岩层的断裂步距，从而引起明显的岩层运动和矿压显

12、 现。关键层由其岩层厚度、强度和载荷大小而定。三、回采工作面顶板控制1 .全部垮落法控制顶板老顶达到极限跨距后，随着工作面的推 进，老顶发生初次断裂，垮落的岩石在采空区内重新胶结，形成“砌 体梁”结构，达到新的平衡关系，有效的缓解了上覆岩层的移动。 随着理论、技术的逐渐完善，采用全部垮落法控制顶板已得到广泛 使用，并在安全管理方面取得了显著成效。2 .单体支架支护工作面顶板控制单体支架由金属支柱和金属较接顶梁组合而成的支架，按其金 属支柱的特性有可分为：摩擦式金属支架和单体液压支架。(1)摩擦式金属支架：摩擦式金属支架曾在我国广泛使用，其矿山安全技术 I Mine Safety Technol

13、ogy 矿山安全支柱有急增阻式和微增阻式两种。它是通过调节控顶距来适应各类 顶板。由于其工作寿命过短，现已日渐被淘汰。（2）单体液压支架：单体液压支架的液压支柱是典型的恒阻式 支柱。安设支架以后，通过调节活柱使支架很快达到额定阻力，因 此，它始终可以保持工作助力不变，能对顶板较好的支撑和维护。由于单体支架没有较好的掩护性能，对外界的抵抗力也比较弱, 在来压时必需采取相关措施：（1）保证支柱有足够的初撑力。（2） 防止支柱钻底。（3）支设特种支护，起到双保险。（4）在老顶来压 时，尽量避免“回柱放顶”。（3）综采工作面顶板控制综采机械化标志着采煤技术达到了 “现代化”，实践表明，回采 工作面在采

14、用液压支架之后能较大的加强其控顶能力，若再加以科 学的管理，则能使工作面生产效益和安全系数大大增加。液压支架 按其特点可分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三类。（1）支撑式：通风面积大，切顶效果好，质量轻，工作阻力高, 支撑速度快。适用于倾角小于15 ,厚度为0.63. 6m,顶底板较矿山安全技术 I Mine Safety Technology 矿山安全为平整、稳定的煤层。(2)掩护式：对机道上方顶板进行支撑，对采空区冒落的砰石 进行掩护。适用于倾角小于15,厚度大于0.9m,采高较大，周期来 压步距稳定，顶板比较破碎的中厚煤层。(3)支撑掩护式：它兼有支撑式和掩护式支架的优点，适应性 较强。适用于倾角小于20。，顶板比较破碎的中厚以上煤层。四、回采工作面顶板事故防治.回采工作面冒顶事故的分类回采工作面冒顶事故按一次冒落范围大小可分为局部冒顶和大 面积冒顶；按力学因素可分为压垮型冒顶、漏垮型冒顶和推垮型冒 顶。统计数据显示，局部冒顶范围在35个支架范围内，伤亡人数 一般在12人左右，多发生于破碎顶板，占顶板事故的65%75%。 大面积冒顶则范围比较大，伤亡人数3人以上，多发生于坚硬顶板。1 .回采工作面大面积冒顶事故防治在工作面推进的过程中，直接顶垮落后未能充满采空区，在老