煤矿掘进顶板管理(课堂PPT)
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《煤矿顶板管理》课件
某煤矿通过科学管理，顶板问题得到及时解决，生 产安全得到有效保障。
失败案例
未注重顶板管理的煤矿发生严重顶板事故，造成重 大人员伤亡和经济损失。
煤矿顶板管理的未来发展
技术创新
• 应用先进技术进行顶板 监测和治理
• 发展智能化顶板管理系统
管理模式创新
适应环保要求
• 探索适合本地情况的顶 板管理模式
• 加强与相关部门的联动合作
《煤矿顶板管理》PPT课 件
本课件介绍煤矿顶板管理的定义、目的以及重要性，展示煤矿顶板管理的主 要内容和实施步骤，通过案例分析探讨未来发展，并提出建议。
什么是煤矿顶板管理
1 定义
煤矿顶板管理是指对煤矿开采过程中的顶板进行科学管理和有效控制的措施。
2 目的
旨在保证矿井顶板的稳定和安全，防范地质灾害和矿井事故的发生。
煤矿顶板管理的重要性
1 风险防范
科学管理顶板，减少地质灾害和矿井事故的风险，确保矿工的人身安全。
2 事故化解
能够及时发现和处理潜在的顶板问题，防止事故因顶板失稳而导致。
煤矿顶板管理的主要内容
规范管理
• 制定严格的顶板管理规 章制度
• 落实安全生产责任制
安全预防
维护修理
• 加强煤矿顶板稳定性监测 • 进行及时有效的治理和防护
• 推动煤矿顶板治理与环 境保护相结合
• 提升绿色矿山建设水平
煤矿顶板管理的建议
1 强化监管
建立完善的监督机制，加大对煤矿顶板管理的监管力度。
2 加强培训
提高煤矿从业人员顶板管理的技能和意识。
3 推广先进技术
将先进的顶板管理技术和理念推广到全行业。
结语
煤矿顶板管理对于确保矿井安全和稳定具有重要性和必要性。通过科学实施 的步骤和不断创新的发展方向，能够有效预防地质灾害和事故的发生。
失败案例
未注重顶板管理的煤矿发生严重顶板事故，造成重 大人员伤亡和经济损失。
煤矿顶板管理的未来发展
技术创新
• 应用先进技术进行顶板 监测和治理
• 发展智能化顶板管理系统
管理模式创新
适应环保要求
• 探索适合本地情况的顶 板管理模式
• 加强与相关部门的联动合作
《煤矿顶板管理》PPT课 件
本课件介绍煤矿顶板管理的定义、目的以及重要性，展示煤矿顶板管理的主 要内容和实施步骤，通过案例分析探讨未来发展，并提出建议。
什么是煤矿顶板管理
1 定义
煤矿顶板管理是指对煤矿开采过程中的顶板进行科学管理和有效控制的措施。
2 目的
旨在保证矿井顶板的稳定和安全，防范地质灾害和矿井事故的发生。
煤矿顶板管理的重要性
1 风险防范
科学管理顶板，减少地质灾害和矿井事故的风险，确保矿工的人身安全。
2 事故化解
能够及时发现和处理潜在的顶板问题，防止事故因顶板失稳而导致。
煤矿顶板管理的主要内容
规范管理
• 制定严格的顶板管理规 章制度
• 落实安全生产责任制
安全预防
维护修理
• 加强煤矿顶板稳定性监测 • 进行及时有效的治理和防护
• 推动煤矿顶板治理与环 境保护相结合
• 提升绿色矿山建设水平
煤矿顶板管理的建议
1 强化监管
建立完善的监督机制，加大对煤矿顶板管理的监管力度。
2 加强培训
提高煤矿从业人员顶板管理的技能和意识。
3 推广先进技术
将先进的顶板管理技术和理念推广到全行业。
结语
煤矿顶板管理对于确保矿井安全和稳定具有重要性和必要性。通过科学实施 的步骤和不断创新的发展方向，能够有效预防地质灾害和事故的发生。
顶板管理完整ppt课件
➢ 煤矿应依法取得采矿许可证、煤炭生产许可证和营业执照；具有及时 填绘反映实际情况的井上下对照图、采掘工程平面图、通风系统图和避灾路 线图等图纸资料，采、掘工作面有作业规程。 ➢ 煤矿矿长须经培训考核，依法取得矿长资格证和矿长安全资格证；煤 矿应当对从业人员进行安全生产教育和培训，合格的方可上岗；特种作业人 员须经专门培训合格，取得特种作业操作资格证书后方可持证上岗。建立健 全安全生产责任制，安全生产管理人员经考核合格后方可任职。
褶曲对煤矿安全生产的影响：
⑴增大开采难度 大型的向斜由于其核部煤层埋藏较深，使开采技术复杂化。深部煤层暂
时难以回采的,如果两翼煤炭储量可达到一定井型时,可以把向斜枢纽作为井田边 界。有些大型宽缓背斜，以枢纽线作为井田边界，两翼煤层作为单斜构造可以 分别考虑。 ⑵给顶板管理带来困难
由于褶曲轴部裂隙发育较为破碎，顶板管理不好，很容易发生冒顶事故。 对于大型向斜轴部，顶板压力常有增大的现象，必须加强支护，否则容易发生 跨塌、切掌子面事故。 ⑶容易引起瓦斯事故
煤矿地质构造对安全生产的影响
3.断裂构造
当岩层受力超过其本身强度时，即产生断裂，破坏了煤 岩层的连续完整性，煤岩层的这种构造形态叫断裂构造。
断裂构造往往是水和瓦斯涌出的通道，也是影响煤矿生 产与安全的重要地质因素。断裂构造包括节理和断层。 ⑴节理 节理又称为裂隙，岩层断裂后，断裂面两侧的岩块没发生 明显位移的称为节理。
三专——专用变压器、专用开关、专用电缆 两闭锁——风电闭锁、瓦斯电闭锁
精选课件
6
第二节 煤矿地质构造对安全生产的影响
一、煤层埋藏特征
1.煤层的顶底板
根据顶底板岩层与煤层相对的位置、垮落性能和强度
等特征的不同，从上至下，顶板可划分为老顶、直接顶、
褶曲对煤矿安全生产的影响：
⑴增大开采难度 大型的向斜由于其核部煤层埋藏较深，使开采技术复杂化。深部煤层暂
时难以回采的,如果两翼煤炭储量可达到一定井型时,可以把向斜枢纽作为井田边 界。有些大型宽缓背斜，以枢纽线作为井田边界，两翼煤层作为单斜构造可以 分别考虑。 ⑵给顶板管理带来困难
由于褶曲轴部裂隙发育较为破碎，顶板管理不好，很容易发生冒顶事故。 对于大型向斜轴部，顶板压力常有增大的现象，必须加强支护，否则容易发生 跨塌、切掌子面事故。 ⑶容易引起瓦斯事故
煤矿地质构造对安全生产的影响
3.断裂构造
当岩层受力超过其本身强度时，即产生断裂，破坏了煤 岩层的连续完整性，煤岩层的这种构造形态叫断裂构造。
断裂构造往往是水和瓦斯涌出的通道，也是影响煤矿生 产与安全的重要地质因素。断裂构造包括节理和断层。 ⑴节理 节理又称为裂隙，岩层断裂后，断裂面两侧的岩块没发生 明显位移的称为节理。
三专——专用变压器、专用开关、专用电缆 两闭锁——风电闭锁、瓦斯电闭锁
精选课件
6
第二节 煤矿地质构造对安全生产的影响
一、煤层埋藏特征
1.煤层的顶底板
根据顶底板岩层与煤层相对的位置、垮落性能和强度
等特征的不同，从上至下，顶板可划分为老顶、直接顶、
顶板管理ppt课件
煤矿基本知识培训
采煤工作面顶板管理
1
讲课提纲
第一章 煤矿开采安全 第二章 煤矿采煤技术 第三章 煤矿顶板事故预防 第四章 事故案例分析
2
第一章 煤矿开采安全
3
第一节 煤矿安全生产的基本条件
煤矿生产是一种特殊条件下的作业生产，由于工作场所的 特殊性、客观因素的不确定性，再加上诸多主观因素的影响， 致使生产事故不断发生。国家安监局对煤矿安全生产的基本条 件作出了明文规定，煤矿主要稍应具备以下安全生产基本条件： 1、齐全的证件与资料、合格的机构人员
的煤层叫复杂结构煤层。夹矸的层数、层位、厚度和岩性 一般变化较大。
10
煤矿地质构造对安全生产的影响
3.煤层厚度
根据煤层的产状、煤质、开采方法以及当地对煤需求情 况，综合当代煤炭开采技术和经济条件，确定出可采的最小的 煤层厚度叫最低可采厚度。低于最低可采厚度的煤层一般叫不 可采煤层，大于最低可采厚度的煤层叫可采煤层。在复杂结构 煤层中，煤层厚度可分为总厚度和有益厚度。总厚度是指包括 夹石在内煤层的全厚；有益厚度是指除去夹石的纯厚度。
9
煤矿地质构造对安全生产的影响
⑵煤层的结构
煤层的结构是指煤层中夹石层的数量和分布特征。根据煤 层是否有较稳定的夹矸，可将煤层分为两类。 ①简单结构煤层
煤层中没有或很少呈层状分布的较稳定夹石层的煤层叫 简单结构煤层。通常厚度较小的煤层往往是简单结构煤层。
②复杂结构煤层 煤层中含有数目不等呈层状分布的且较为稳定夹石层
在缓倾斜煤层中，一般将倾角在8º以下的煤层叫近水 平煤层，在急倾斜煤层中习惯上把倾角大于60º的煤层叫立 槽煤。
⑹老底：
位于直接底下面的比较坚硬的岩层，多为砂岩、石灰岩等。
8
采煤工作面顶板管理
1
讲课提纲
第一章 煤矿开采安全 第二章 煤矿采煤技术 第三章 煤矿顶板事故预防 第四章 事故案例分析
2
第一章 煤矿开采安全
3
第一节 煤矿安全生产的基本条件
煤矿生产是一种特殊条件下的作业生产，由于工作场所的 特殊性、客观因素的不确定性，再加上诸多主观因素的影响， 致使生产事故不断发生。国家安监局对煤矿安全生产的基本条 件作出了明文规定，煤矿主要稍应具备以下安全生产基本条件： 1、齐全的证件与资料、合格的机构人员
的煤层叫复杂结构煤层。夹矸的层数、层位、厚度和岩性 一般变化较大。
10
煤矿地质构造对安全生产的影响
3.煤层厚度
根据煤层的产状、煤质、开采方法以及当地对煤需求情 况，综合当代煤炭开采技术和经济条件，确定出可采的最小的 煤层厚度叫最低可采厚度。低于最低可采厚度的煤层一般叫不 可采煤层，大于最低可采厚度的煤层叫可采煤层。在复杂结构 煤层中，煤层厚度可分为总厚度和有益厚度。总厚度是指包括 夹石在内煤层的全厚；有益厚度是指除去夹石的纯厚度。
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煤矿地质构造对安全生产的影响
⑵煤层的结构
煤层的结构是指煤层中夹石层的数量和分布特征。根据煤 层是否有较稳定的夹矸，可将煤层分为两类。 ①简单结构煤层
煤层中没有或很少呈层状分布的较稳定夹石层的煤层叫 简单结构煤层。通常厚度较小的煤层往往是简单结构煤层。
②复杂结构煤层 煤层中含有数目不等呈层状分布的且较为稳定夹石层
在缓倾斜煤层中，一般将倾角在8º以下的煤层叫近水 平煤层，在急倾斜煤层中习惯上把倾角大于60º的煤层叫立 槽煤。
⑹老底：
位于直接底下面的比较坚硬的岩层，多为砂岩、石灰岩等。
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最新煤矿巷道顶板课件ppt
2020/12/22
14
超 前 支 护 采 用 DW － 2500/ DW － 2800/ DW － 3200/ DW － 3500 单 体 液 压 支 柱 配 合 HDJA － 1200型金属铰接顶梁支护顶板，一梁一柱，柱 距1.2m。工作面轨顺打三排（距两帮及排间距 均为1.0m）；皮顺破碎机以里打三排，破碎机 以外打两排（距上帮、下帮均为1.0m，两排单 体排距为2.5m）。原支护的锚杆、钢筋梯和锚 索必须在放顶线排回撤，以加强顶板支护。见下 图1306轨道顺槽超前支护.JPG
2020/12/22
23
3、如果靠近端头的支架不能有效地维护好刮板运 输机头、机尾上方的顶板，机头（尾）超出过渡
液压支架0.6m时，则在机头、机尾上方分别加设 4.2m的“∏”型钢梁维护顶板，“∏”型钢梁成 对交错使用，一梁三柱，迈步前移，且距液压支
架侧护板的距离不大于0.6m。成对使用的对内的 两根“∏”型钢梁中～中不大于0.6m，且“∏” 型钢梁沿倾向到最近一排铰接顶梁的距离不大于
2020/12/22
8
一、正常工作时期顶板支护方式：
• 采用追机移架的方法对顶板进行及时支护，在采 煤机割煤后，先移支架，后移运输机。
• 正常情况下，采用及时移架少降快移一次到位的 方式移架，正常移架滞后采煤机后滚筒3～5架， 端面距不大于340mm，工艺为：割煤→移架→ 推移运输机。顶板破碎及过断层时，要紧跟采煤 机前滚筒带压移架或超前移架控制顶板,即：当
煤矿巷道顶板管理
一、采煤工作面顶板管理 二、掘进工作面顶板管理
2020/12/22
2
第一部分 采煤工作面顶板管理
第一节 支护设计 第二节 工作面顶板管理 第三节 顺槽及端头顶板管理
巷道掘进技术及顶板管理培训课件 PPT
1. 锚索长度的确定
X= X1 + X 2 + X 3 =0.3+1.3+1.8=3.4m 式中 X 1——锚索外露长度，取0.3m； X3——锚索锚固长度，取1.8m； X2——潜在不稳定煤层高度，m；
2. 锚索排距
s=3σ/4B2γk=3*400/（4*5.4*2*14.7*0.5）=3.78 式中 σ——每根锚索最低破断载荷，400 kN； γ——煤岩体积力，kN/m3；（14.7） B——巷道宽度m； k——安全系数，取0.5；
三、锚杆支护
锚杆支护是使围岩加固而主动承受地压的一种支护方 式，具有快速、安全、经济的特点、是当今世界巷道支护技 术的主要发展方向。
1、锚杆支护作用原理
1．悬吊作用 悬吊理论认为：锚杆支护的作用是将巷道顶板较软
弱的岩层悬吊在上部坚硬稳定岩层上。这样就能控制 和减弱岩层的下沉和离层、保持顶板的稳定。 2．组合梁理论
； L2——锚杆在巷道中的外漏长度，一般取0.1m。
2、锚杆间距、排距计算：
设计令间距a、排距b，则 a*b=Q/KHγ=70/2*1.2*14.7=1.98
式中a*b——锚杆间排距，m； Q——锚杆设计锚固力，70KN/根 H——冒落拱高度，取1.2m； γ——被悬吊煤层的重力密度，取14.7KN/m³； K——安全系数，一般取K=2。 3、锚杆直径：d=L/110=2200/110=20
在坚硬和稳定的煤、岩层中、确定巷道不设支护时、必须制定安全措施。
2、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、必要时还应采取临时支
护措施。在倾斜巷道中、必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。
巷道掘进与顶板管理培训PPT课件
2021/9/10
选用掘进临时支护方式注意事项
前探梁： 1）每根前探梁至少2个专用前探梁卡（吊环），并固定牢靠。前探梁后 端固定处外露长度不少于200mm，前端距迎头煤（岩）壁不大于 200mm； 2）倾斜巷道内前探梁应安设防滑装置； 3）前探梁前端网或棚梁与顶板要接实，前探梁尾部用板梁、背板、道木、 木楔等背实。
2021/9/10
20
掘进作业规程编制、审批与贯彻执行
常见问题
总工程师不能按月对作业规程组织复审 审批手续不全，存在补手续现象 规程贯彻、考核和学习签字记录不规范 编制施工安全技术措施代替作业规程
特别要求
在作业规程执行过程中，当工作面地质条件、生产组织、掘进
工艺、掘进装备等发生较大变化，或作业规程不能有效指导现场 安全作业时，应及时修改、完善作业规程。
2021/9/10
选用掘进临时支护方式注意事项
一般规定： D.前探梁临时支护遇到下列情况时应采用π型梁（槽钢式前探梁）加单 体柱联合加强支护措施：
①顶板破碎、裂隙发育、围岩自稳性差； ②前探梁不能及时推进或无法推进时； ③当有悬岩、悬顶或伞檐，经敲帮问顶不能找掉时； ④当施工巷道超宽时 E.机掘巷道采用单体柱+板梁临时支护方式应与托梁器配合使用，炮掘 工作面使用该临时支护方式应与前探梁临时支护配套使用 F.优先使用可靠性较高的临时支护。
工程质量
材料质量 品种、规格、强度 符合使用要求
工程观感
符合GB502132010要求
附属工程
符合GB502132010要求
2021/9/10
6
掘进安全质量标准化检查的主要项目
健全顶板管理体系
顶板巡查制度 工程移交验收制度 零星工程和临时工程管理制度 矿压观测制度 支护质量与顶板动态监测制度 顶板管理例会制度 小班施工质量验收制度以及锚杆终身负责制 变化管理制度 掘进工作面进入煤帮作业安全确认制度
选用掘进临时支护方式注意事项
前探梁： 1）每根前探梁至少2个专用前探梁卡（吊环），并固定牢靠。前探梁后 端固定处外露长度不少于200mm，前端距迎头煤（岩）壁不大于 200mm； 2）倾斜巷道内前探梁应安设防滑装置； 3）前探梁前端网或棚梁与顶板要接实，前探梁尾部用板梁、背板、道木、 木楔等背实。
2021/9/10
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掘进作业规程编制、审批与贯彻执行
常见问题
总工程师不能按月对作业规程组织复审 审批手续不全，存在补手续现象 规程贯彻、考核和学习签字记录不规范 编制施工安全技术措施代替作业规程
特别要求
在作业规程执行过程中，当工作面地质条件、生产组织、掘进
工艺、掘进装备等发生较大变化，或作业规程不能有效指导现场 安全作业时，应及时修改、完善作业规程。
2021/9/10
选用掘进临时支护方式注意事项
一般规定： D.前探梁临时支护遇到下列情况时应采用π型梁（槽钢式前探梁）加单 体柱联合加强支护措施：
①顶板破碎、裂隙发育、围岩自稳性差； ②前探梁不能及时推进或无法推进时； ③当有悬岩、悬顶或伞檐，经敲帮问顶不能找掉时； ④当施工巷道超宽时 E.机掘巷道采用单体柱+板梁临时支护方式应与托梁器配合使用，炮掘 工作面使用该临时支护方式应与前探梁临时支护配套使用 F.优先使用可靠性较高的临时支护。
工程质量
材料质量 品种、规格、强度 符合使用要求
工程观感
符合GB502132010要求
附属工程
符合GB502132010要求
2021/9/10
6
掘进安全质量标准化检查的主要项目
健全顶板管理体系
顶板巡查制度 工程移交验收制度 零星工程和临时工程管理制度 矿压观测制度 支护质量与顶板动态监测制度 顶板管理例会制度 小班施工质量验收制度以及锚杆终身负责制 变化管理制度 掘进工作面进入煤帮作业安全确认制度
煤矿掘进顶板管理课件
小于10m2的炮采工作面两巷及综
采工作面的回风平巷
2 梯形可缩性支 垂直可缩承载 围岩较稳定、顶压较大、侧压较
架
能力小
小、多用于巷道净端面小于10m2
的炮采工作面回风平巷。其顶底
板相对移近率在10%～35%之间
2. 拱形金属支架
主要有半圆拱可缩性支架、三心拱直 腿可缩性支架、三心拱曲腿可缩性支架 三种、其力学特性和适用条件见下表。
围岩分类 类别 名称
Ⅰ
稳定 岩层
稳定性 Ⅱ 较好的
岩层
Ⅲ
中等稳 定岩层
稳定性 Ⅳ 较差的
岩层
围岩分类
岩层描述
巷道开掘后围岩的稳定状态
1.岩层完整坚硬、不易风化 2.层状岩层层间胶结好、无 软弱夹层
1.完整比较坚硬 2.层状岩层层间胶结好 3.坚硬块状岩层、裂隙面闭 合、无泥质充填物
1.岩层完整中硬 2.层状岩层以坚硬岩层为主 ，夹有少数的软岩层 3.比较坚硬的块状岩层
1.较软的完整岩层 2.中硬的层状岩层 3.中硬的块状岩层
围岩长期不支护无碎块掉落现象
围岩较长时间不支护会出现小 块掉落现象
能维持一个月以上的稳定、会产 生局部岩块掉落
围岩的稳定时间仅有几天
岩种举例 完整的玄
武岩
胶结好的砂 岩、砾岩
砂岩、砂质 页岩
页岩、泥岩
Ⅴ
不稳定 岩层
1.易风化潮解剥落的松ຫໍສະໝຸດ 岩 层（二） 金属支架金属支架主要有梯形、拱形、封闭曲线 形支架。
1. 金属梯形支架 主要有梯形刚性和梯形可缩性支架两种、 其力学特征和适用条件见下表。
梯形支架的力学特征及适用条件
序号
支架架型 主要力学特征
使用条件
煤矿掘进顶板管理课件
及时支护
02
在掘进过程中，应及时进行永久支护，以防止顶板长时间暴露在空气中。永久支护可以采用锚杆、锚索、钢带、钢筋网等材料进行联合支护。
循环作业
03
在掘进过程中，应采用循环作业的方式，即按照掘进、支护、检查的顺序进行循环，以确保顶板的稳定性和作业安全。
掘进中的顶板管理
在掘进结束后，应对已完成的巷道进行质量检测，检查巷道的断面尺寸、支护质量等是否符合设计要求。
支护设计
根据调查结果，进行支护设计。选择适当的锚杆、锚索、钢带、钢筋网等支护材料，设计合理的支护参数，以确保顶板的稳定。
临时支护
在掘进前，应设置临时支护，以防止顶板突然坍塌。临时支护可以采用木支柱、金属支柱或液压支柱等。
监测监控
01
在掘进过程中，应实时监测顶板的稳定性，如发现异常情况应及时采取措施进行处理。同时，应使用各种传感器和监测仪器对顶板进行实时监控，以获取顶板的动态信息。
智能化顶板监测技术
随着科技的发展，智能化顶板监测技术逐渐应用于煤矿掘进顶板管理中。通过安装智能传感器和监测系统，可以实时监测顶板的应力分布、位移变化和裂缝发展等情况，为预防顶板事故提供科学依据。
实时预警与自动控制
智能化顶板监测技术具备实时预警和自动控制功能。当监测到异常情况时，系统能够及时发出警报，并自动采取控制措施，如调整支护参数或启动应急预案，确保安全生产。
某矿掘进工作面面临顶板破碎、稳定性差的问题，为确保安全生产，决定采取顶板加固措施。
工程背景
采用注浆、锚杆（索）等加固方法，提高顶板岩体的整体性和承载能力。
加固方案
加固工程实施后，顶板稳定性得到显著提高，有效降低了冒顶、片帮等事故的发生率。
实施效果Biblioteka 案例二：某矿掘进工作面顶板加固工程实践
02
在掘进过程中，应及时进行永久支护，以防止顶板长时间暴露在空气中。永久支护可以采用锚杆、锚索、钢带、钢筋网等材料进行联合支护。
循环作业
03
在掘进过程中，应采用循环作业的方式，即按照掘进、支护、检查的顺序进行循环，以确保顶板的稳定性和作业安全。
掘进中的顶板管理
在掘进结束后，应对已完成的巷道进行质量检测，检查巷道的断面尺寸、支护质量等是否符合设计要求。
支护设计
根据调查结果，进行支护设计。选择适当的锚杆、锚索、钢带、钢筋网等支护材料，设计合理的支护参数，以确保顶板的稳定。
临时支护
在掘进前，应设置临时支护，以防止顶板突然坍塌。临时支护可以采用木支柱、金属支柱或液压支柱等。
监测监控
01
在掘进过程中，应实时监测顶板的稳定性，如发现异常情况应及时采取措施进行处理。同时，应使用各种传感器和监测仪器对顶板进行实时监控，以获取顶板的动态信息。
智能化顶板监测技术
随着科技的发展，智能化顶板监测技术逐渐应用于煤矿掘进顶板管理中。通过安装智能传感器和监测系统，可以实时监测顶板的应力分布、位移变化和裂缝发展等情况，为预防顶板事故提供科学依据。
实时预警与自动控制
智能化顶板监测技术具备实时预警和自动控制功能。当监测到异常情况时，系统能够及时发出警报，并自动采取控制措施，如调整支护参数或启动应急预案，确保安全生产。
某矿掘进工作面面临顶板破碎、稳定性差的问题，为确保安全生产，决定采取顶板加固措施。
工程背景
采用注浆、锚杆（索）等加固方法，提高顶板岩体的整体性和承载能力。
加固方案
加固工程实施后，顶板稳定性得到显著提高，有效降低了冒顶、片帮等事故的发生率。
实施效果Biblioteka 案例二：某矿掘进工作面顶板加固工程实践
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难易程度。
.
8
坚固性系数的基本概念
• 岩石的坚固性是指岩石的爆破和凿岩的难易程度。分 级指标f 称普氏岩石坚固性系数。
• 这个分法将岩石按坚固性分为10级15种，在现场使用 不方便。为了简化，我国煤炭系统按坚固性将煤、岩 分类为：
•
软煤
f=1-1.5
•
硬煤
f=2-3
•
软岩
f=2-3
•
中硬岩
f=4-6
.
6
3. 岩石的破坏类型
研究表明：不论加载方式如何，岩石总是被拉坏或剪坏。
拉坏（岩石断裂面明显离开，断裂面间没有错动） 剪坏（岩石断裂不离开，断裂面一定发生错动）
岩石被压坏的原因是因为与压应力不垂直的平面上出 现剪应力，当剪应力达到极限时被剪切破坏。
.
7
4.岩石的硬度（坚固性）
岩石的硬度、一般理解为岩石抵抗其他 较硬物体侵入的能力。硬度与抗压强度有联 系又有区别。对于凿岩、岩石的硬度比单向 抗压强度更具有实际意义、因为钻具对孔底 岩石的破碎方式多数情况下是局部压碎。所 以，硬度指标更接近反映钻凿岩石的实质和
小于10m2的炮采工作面两巷及综
采工作面的回风平巷
2 梯形可缩性支 垂直可缩承载 围岩较稳定、顶压较大、侧压较
架
能力小
小、多用于巷道净端面小于10m2
的炮采工作面回风平巷。其顶底
板相对移近率在10%～35%之间
.
19
2. 拱形金属支架
主要有半圆拱可缩性支架、三心拱直 腿可缩性支架、三心拱曲腿可缩性支架 三种、其力学特性和适用条件见下表。
.
17
（二） 金属支架
金属支架主要有梯形、拱形、封闭曲线 形支架。
1. 金属梯形支架 主要有梯形刚性和梯形可缩性支架两种、 其力学特征和适用条件见下表。
.
18
梯形支架的力学特征及适用条件
序号
支架架型 主要力学特征
使用条件
1 梯形刚性支架 不可缩承载能 围岩较稳定、变形量较小、在
力较小
200mm左右、多用于巷道净端面
按成因：岩浆岩、沉积岩、变质岩 按固体矿物颗粒间的结合特征：
固结性、粘结性、散粒状
按力学强度和坚实性：坚硬岩石、松软岩石
煤矿中常见：砂岩、石灰岩、砂质页岩、泥质页岩、粉砂 岩等
.
3
.
4
2. 岩石的强度：
在载荷作用下岩石变形，达到一定程度就会破坏。 （1） 抗压强度——岩石试件在压缩时所能承受的最大压 应力值。分单向、双向、三向抗压强度。 （2） 抗拉强度——岩石试件在拉伸时所能承受的最大拉 应力值。 （3） 抗剪强度——岩石抵抗剪切的极限强度。
.
5
实验研究结论：
• 岩石在不同受力状态下的各种强度值、一般符合下 列由大到小的顺序： 三向等压抗压强度＞三向不等压抗压强度＞双向抗 压强度＞单向抗压强度＞抗剪强度＞抗拉强度
• 岩石的强度越高、其抵抗外力使其变形、破坏的能 力越强、则巷道越稳定。有的巷道可以利用围岩本身的 强度而不支护、就可以维持巷道的稳定。
•
硬岩
f=8-10
•
坚硬岩石 f=12-14
•
最坚硬岩石 f=15-20
.
9
5.围岩的分类
• 根据成因的不同、岩石分为岩浆岩、沉积岩、 变质岩。对于采掘工程来说、还要对岩石进行定量 的区分、以便能正确地进行工程设计、合理地选用 施工方法、施工设备、机具与器材。
• 工程实践与理论研究得出、围岩的稳定性主要 取决于岩体的结构和岩体强度、煤矿部门根据锚喷 支护与施工的需要、根据煤矿岩层的特点、制定了 围岩分类表。
.
10
围岩分类 类别 名称
Ⅰ
稳定 岩层
稳定性 Ⅱ 较好的
岩层
Ⅲ
中等稳 定岩层
稳定性 Ⅳ 较差的
岩层
围岩分类
岩层描述
巷道开掘后围岩的稳定状态
1.岩层完整坚硬、不易风化 2.层状岩层层间胶结好、无 软弱夹层
1.完整比较坚硬 2.层状岩层层间胶结好 3.坚硬块状岩层、裂隙面闭 合、无泥质充填物
1.岩层完整中硬 2.层状岩层以坚硬岩层为主 ，夹有少数的软岩层 3.比较坚硬的块状岩层
.
16
（一） 支架的形式
巷道支护的支架形式有：木支架、金属支架、锚杆 支护、锚喷支护和料石混凝土砌碹等。
支架、砌碹等支护方式是着重改善围岩运动状况； 锚杆支护侧重于提高围岩本身强度；锚杆喷浆等支 护方法是将提高围岩本身强度和改善围岩运动状况 这二者结合起来。
支护方式的选择、决定于围岩稳定状况。对受工作 面采动影响小的巷道、可采用沉缩量小的刚性支护。 对受工作面采动影响大的不稳定巷道、应选用可缩 性支护。
1.较软的完整岩层 2.中硬的层状岩层 3.中硬的块状岩层
围岩长期不支护无碎块掉落现象
围岩较长时间不支护会出现小 块掉落现象
能维持一个月以上的稳定、会产 生局部岩块掉落
围岩的稳定时间仅有几天
岩种举例 完整的玄
武岩
胶结好的砂 岩、砾岩
砂岩、砂质 页岩
页岩、泥岩
Ⅴ
不稳定 岩层
1.易风化潮解剥落的松软岩 层
2.各类破碎岩层
围岩很容易产生冒顶片帮
炭质页岩、 煤
.
11
二、顶、底板有关概念
位于煤层上面的岩层叫顶板，位于煤层下面的岩石叫 底板。
.
12
.
13
1.顶板
（1）伪顶——紧贴煤层，随采随落，厚度一般0.3m～ 0.5m。 （2）直接顶——位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上，由 一层或几层岩层组成，一般能随回柱放顶及时垮落。 （3）基本顶——位于直接顶之上（有时直接位于煤层之 上）厚而坚硬的岩层。能维持很大的悬露面积而不随直接 顶垮落。
.
14
2. 底板
（1）直接底——位于煤层之下、厚度较小（约0.2m～ 0.4m），常由泥岩、页岩、粘土岩组成。 （2）老底——位于直接底或煤层（无直接底时）之下， 一般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层组成。
.
15
三、巷道支护技术
支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制 围岩运动的发展速度、以维护安全的工作空间。 围岩是承受地压的主要结构、设置人工支护只 是为了改善和提高围岩自身支持能力。围岩不 仅是施载物体、又是承载结构体、围岩承载圈 和支护体是组构巷道的统一体、是一个力学体 系、是同时承受铅垂与水平作用力的厚壁圆筒、 巷道的开掘与支护都要为保持与改善围岩的自 持能力服务。
南屯煤矿掘进班组长强化培训
掘进顶板管理
授课人：高 雷 南屯煤矿生产技术科
.
1
目录
• 一、矿山岩石基本性质 • 二、顶、底板有关概念 • 三、巷道支护技术 • 四、巷道顶板事故及防治技术 • 五、煤矿顶板事故案例分析
.
2
一、 矿山岩石基本性质
1. 岩石——是矿物的凝聚体（由各种造岩矿物或岩屑在地 质作用下按一定规律组合而成）
.
8
坚固性系数的基本概念
• 岩石的坚固性是指岩石的爆破和凿岩的难易程度。分 级指标f 称普氏岩石坚固性系数。
• 这个分法将岩石按坚固性分为10级15种，在现场使用 不方便。为了简化，我国煤炭系统按坚固性将煤、岩 分类为：
•
软煤
f=1-1.5
•
硬煤
f=2-3
•
软岩
f=2-3
•
中硬岩
f=4-6
.
6
3. 岩石的破坏类型
研究表明：不论加载方式如何，岩石总是被拉坏或剪坏。
拉坏（岩石断裂面明显离开，断裂面间没有错动） 剪坏（岩石断裂不离开，断裂面一定发生错动）
岩石被压坏的原因是因为与压应力不垂直的平面上出 现剪应力，当剪应力达到极限时被剪切破坏。
.
7
4.岩石的硬度（坚固性）
岩石的硬度、一般理解为岩石抵抗其他 较硬物体侵入的能力。硬度与抗压强度有联 系又有区别。对于凿岩、岩石的硬度比单向 抗压强度更具有实际意义、因为钻具对孔底 岩石的破碎方式多数情况下是局部压碎。所 以，硬度指标更接近反映钻凿岩石的实质和
小于10m2的炮采工作面两巷及综
采工作面的回风平巷
2 梯形可缩性支 垂直可缩承载 围岩较稳定、顶压较大、侧压较
架
能力小
小、多用于巷道净端面小于10m2
的炮采工作面回风平巷。其顶底
板相对移近率在10%～35%之间
.
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2. 拱形金属支架
主要有半圆拱可缩性支架、三心拱直 腿可缩性支架、三心拱曲腿可缩性支架 三种、其力学特性和适用条件见下表。
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（二） 金属支架
金属支架主要有梯形、拱形、封闭曲线 形支架。
1. 金属梯形支架 主要有梯形刚性和梯形可缩性支架两种、 其力学特征和适用条件见下表。
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梯形支架的力学特征及适用条件
序号
支架架型 主要力学特征
使用条件
1 梯形刚性支架 不可缩承载能 围岩较稳定、变形量较小、在
力较小
200mm左右、多用于巷道净端面
按成因：岩浆岩、沉积岩、变质岩 按固体矿物颗粒间的结合特征：
固结性、粘结性、散粒状
按力学强度和坚实性：坚硬岩石、松软岩石
煤矿中常见：砂岩、石灰岩、砂质页岩、泥质页岩、粉砂 岩等
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2. 岩石的强度：
在载荷作用下岩石变形，达到一定程度就会破坏。 （1） 抗压强度——岩石试件在压缩时所能承受的最大压 应力值。分单向、双向、三向抗压强度。 （2） 抗拉强度——岩石试件在拉伸时所能承受的最大拉 应力值。 （3） 抗剪强度——岩石抵抗剪切的极限强度。
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实验研究结论：
• 岩石在不同受力状态下的各种强度值、一般符合下 列由大到小的顺序： 三向等压抗压强度＞三向不等压抗压强度＞双向抗 压强度＞单向抗压强度＞抗剪强度＞抗拉强度
• 岩石的强度越高、其抵抗外力使其变形、破坏的能 力越强、则巷道越稳定。有的巷道可以利用围岩本身的 强度而不支护、就可以维持巷道的稳定。
•
硬岩
f=8-10
•
坚硬岩石 f=12-14
•
最坚硬岩石 f=15-20
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5.围岩的分类
• 根据成因的不同、岩石分为岩浆岩、沉积岩、 变质岩。对于采掘工程来说、还要对岩石进行定量 的区分、以便能正确地进行工程设计、合理地选用 施工方法、施工设备、机具与器材。
• 工程实践与理论研究得出、围岩的稳定性主要 取决于岩体的结构和岩体强度、煤矿部门根据锚喷 支护与施工的需要、根据煤矿岩层的特点、制定了 围岩分类表。
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围岩分类 类别 名称
Ⅰ
稳定 岩层
稳定性 Ⅱ 较好的
岩层
Ⅲ
中等稳 定岩层
稳定性 Ⅳ 较差的
岩层
围岩分类
岩层描述
巷道开掘后围岩的稳定状态
1.岩层完整坚硬、不易风化 2.层状岩层层间胶结好、无 软弱夹层
1.完整比较坚硬 2.层状岩层层间胶结好 3.坚硬块状岩层、裂隙面闭 合、无泥质充填物
1.岩层完整中硬 2.层状岩层以坚硬岩层为主 ，夹有少数的软岩层 3.比较坚硬的块状岩层
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（一） 支架的形式
巷道支护的支架形式有：木支架、金属支架、锚杆 支护、锚喷支护和料石混凝土砌碹等。
支架、砌碹等支护方式是着重改善围岩运动状况； 锚杆支护侧重于提高围岩本身强度；锚杆喷浆等支 护方法是将提高围岩本身强度和改善围岩运动状况 这二者结合起来。
支护方式的选择、决定于围岩稳定状况。对受工作 面采动影响小的巷道、可采用沉缩量小的刚性支护。 对受工作面采动影响大的不稳定巷道、应选用可缩 性支护。
1.较软的完整岩层 2.中硬的层状岩层 3.中硬的块状岩层
围岩长期不支护无碎块掉落现象
围岩较长时间不支护会出现小 块掉落现象
能维持一个月以上的稳定、会产 生局部岩块掉落
围岩的稳定时间仅有几天
岩种举例 完整的玄
武岩
胶结好的砂 岩、砾岩
砂岩、砂质 页岩
页岩、泥岩
Ⅴ
不稳定 岩层
1.易风化潮解剥落的松软岩 层
2.各类破碎岩层
围岩很容易产生冒顶片帮
炭质页岩、 煤
.
11
二、顶、底板有关概念
位于煤层上面的岩层叫顶板，位于煤层下面的岩石叫 底板。
.
12
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13
1.顶板
（1）伪顶——紧贴煤层，随采随落，厚度一般0.3m～ 0.5m。 （2）直接顶——位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上，由 一层或几层岩层组成，一般能随回柱放顶及时垮落。 （3）基本顶——位于直接顶之上（有时直接位于煤层之 上）厚而坚硬的岩层。能维持很大的悬露面积而不随直接 顶垮落。
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14
2. 底板
（1）直接底——位于煤层之下、厚度较小（约0.2m～ 0.4m），常由泥岩、页岩、粘土岩组成。 （2）老底——位于直接底或煤层（无直接底时）之下， 一般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层组成。
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三、巷道支护技术
支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制 围岩运动的发展速度、以维护安全的工作空间。 围岩是承受地压的主要结构、设置人工支护只 是为了改善和提高围岩自身支持能力。围岩不 仅是施载物体、又是承载结构体、围岩承载圈 和支护体是组构巷道的统一体、是一个力学体 系、是同时承受铅垂与水平作用力的厚壁圆筒、 巷道的开掘与支护都要为保持与改善围岩的自 持能力服务。
南屯煤矿掘进班组长强化培训
掘进顶板管理
授课人：高 雷 南屯煤矿生产技术科
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目录
• 一、矿山岩石基本性质 • 二、顶、底板有关概念 • 三、巷道支护技术 • 四、巷道顶板事故及防治技术 • 五、煤矿顶板事故案例分析
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一、 矿山岩石基本性质
1. 岩石——是矿物的凝聚体（由各种造岩矿物或岩屑在地 质作用下按一定规律组合而成）