【采矿课件】第六章煤矿顶板灾害防治技术

【采矿课件】第六章煤矿顶板灾害防治技术教学时数：（11 ）学时，其中理论（11 ）学时教学目的与要求：使学生把握煤矿顶板灾难防治差不多理论、回采工作面顶板的日常治理、回采工作面顶板灾难防治技术、巷道顶板灾难的防治、顶板事故处理。

要紧教学内容：第二节回采工作面顶板的日常治理（2学时）第三节回采工作面顶板灾难防治技术（3学时）第五节顶板事故处理（2学时）教学重点与难点：重点把握顶板事故的形式和特点、阻碍顶板事故的要紧因素、支护原理等差不多理论；回采工作面顶板情形和来压的推测、回采工作面顶板治理的技术要求、回采工作面顶板治理的制度要求等回采工作面顶板的日常治理；局部冒顶事故预防措施等回采工作面顶板灾难防治技术；掘进工作面顶板治理的制度要求及注意事项、常见巷道顶板事故的预防等巷道顶板灾难的防治技术；顶板事故处理差不多原则、采煤工作面冒顶事故处理、巷道冒顶事故处理、抢救队处理冒顶事故的行动等顶板事故处理技术；难点是巷道顶板灾难的防治技术措施。

课后作业：复习题课后体会：一、项板事故的形式和特点（一）采煤工作面顶板事故图6-1-1 直截了当顶运动引起的推垮型事故a-顶板沿倾斜方向推垮前；b-顶板顶板沿倾斜方向推垮后；c-顶板向采空区方向推垮前；d-顶板向采空区方向推垮后图6-1-2 直截了当顶运动引起的压垮型事故 a-顶板向煤壁方向压垮前；b-顶板向煤壁方向压垮后；c-顶板向采空区方向压垮前；d-顶板向采空区方向压垮后1. 局部冒顶事故局部冒顶事故实质上是已被坏的顶板失去依靠而造成。

就其触发缘故而言能够大致分为两部分：一部分是采煤工作（包话破煤、装煤等）过程中发生的局部冒顶事故，即在采煤过程中未能及时支护已出露的破裂顶板；另一部分则是单体支护回柱和整体支护的移架操作过程中发生的局部冒顶事故。

2. 大冒顶事故`采煤工作面的大冒顶事故也叫采场大面积切顶、落大顶、垮面。

1）由直截了当顶运动所造成的垮面事故就其作用力的始动方向可分为以下两大类：（1）推垮型事故。

包括走向推进工作面常发生的倾向推垮型事故，如图6-1-1a 、 b所示，及倾斜推进工作面容易发生的向采空区方向推垮型事故，如图 6-1-1c 、d 所示。

（2）压垮型事故。

包括向煤壁方向压垮，如图 6-1-2a 、b 所示，及向采空区方向压垮型事故，如图 6-1-2c 、d 所示。

2）由老顶运动所造成的垮面事故(1)冲击推垮型（即砸垮型）事故。

这类事故发生时，开始运动的老顶第一将其作用力施加于靠近煤壁处已离层的直截了当顶上，造成煤壁片塌和顶板下切，紧接着高速运动的老顶把直截了当顶推垮。

这类事故进展的简单过程如图6-1-3所示。

（2）压垮型事故。

这种事故发生在采纳木支架支护的采场。

事故过程如图 6-1-4 所示。

3）大冒顶事故发生的时刻地点图6-1-3 老顶运动引起的冲击推垮（砸垮）型事故a-煤壁片塌和顶板下切；b-老顶把直截了当顶推垮 图6-1-4 老顶运动引起的压垮型事故a-靠近采空区支柱先压断；b-支柱全部压断而垮面从工作面倾斜方一直看，距离上出口 10 m范畴内的事故比例通常是临近下出口部位所发生事故比例的两倍多。

其要紧缘故是受上侧工作面支承压力作用的阻碍，顶板的完整性容易受到破坏的结果。

从工作面推进方一直看，采煤工作面从开切眼推进开始到回采终止，就顶板运动和矿压显现特点的差不而言，能够分为两个进展时期，即老顶各岩梁初次来压完成前的初次来压时期，以及老顶来压完成后的正常推进时期。

（二）巷道顶板事故巷道的变形和破坏形式是多种多样的，巷道中常见的顶板事故按照围岩破坏部位可分为：巷道顶部冒顶掉矸、巷道壁片帮以及巷道顶、帮三面大冒落三种类型。

按照围岩结构及冒落特点又可分为：镶嵌型围岩坠矸事故、离层型围岩片帮冒顶事故、松散破裂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、阻碍顶板事故的要紧因素（一）阻碍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阻碍是专门大的。

（2）采煤工作面的围岩组成。

采煤工作面的围岩，一样是指直截了当顶、老顶以及直截了当底的岩层。

这三者对采煤工作面的安全生产有着直截了当的阻碍。

其中直截了当顶的稳固性直截了当决定着支架的选型、支护方式的确定，是引起工作面局部冒顶的主导缘故。

（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样规律，造成突然来压和冒顶。

（4）开采深度。

开采深度直截了当阻碍着原岩应力大小，同时也阻碍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，支承压力必定增加，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治理的阻碍是多方面的，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阻碍。

通常，综采工作面的顶板治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）阻碍巷道顶板事故的因素1.自然因素(1)岩石性质及其构造特点。

(2)开采深度。

采深大时，由于上覆岩层重量大，形成的支承压力较大。

在底板脆弱时，巷道容易显现底鼓现象。

(3)煤层倾角。

煤层倾角不同往往使巷道破坏形式有差不。

(4)地质构造因素。

假如巷道开掘在地质构造破坏带，则专门容易发生各种规模的冒顶。

(5)水的阻碍。

巷道围岩中含水较大时，将会加剧巷道的变形和破坏。

(6)时刻因素的阻碍。

各种岩石都有一定的时刻效应，专门井下巷道的围岩，在时刻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依旧两侧采动的条件下，是受初次采动依旧受多次采动阻碍；(2)巷道的爱护方法，如巷道是依靠留煤柱爱护依旧在巷旁用专门的刚性充填带爱护；(3)巷道本身采纳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依照矿山压力的理论，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”力学平稳系统中，围岩通常承担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，使得围岩在承担一定支架阻力的条件下有限制地（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治理一、采煤工作面顶板情形和来压的推测（一）破裂情形的推测预报工作（1）构造破裂的推断。

（2）支承压力阻碍分析。

（3）推测预报顶板情形。

（二）老顶来压的推测预报1．在生产中反映老顶动态情形的要紧现象有：（1）顶板下沉速度的变化，老顶在两次强烈运动之间，专门是临近再次运动前夕，将有一个十分沉静的时期，在这一时期的顶板下沉速度小而稳固，采煤过程如此，放顶过程中能够更明显的看到。

而当靠煤壁顶板下沉速度大幅度上升，甚至显现动压冲击现象，讲明直截了当顶板被迫使挠曲，老顶活动差不多开始。

图6-1-6 采煤工作面裂隙带岩梁“大结构” A- 煤壁支撑阻碍区（a-b ）；B-离层区（b- c ）；C-重新压实区（c-d ）； I-冒落带；II-裂隙带；III-弯曲下沉带；a-支撑阻碍角（2）支柱的承载情形，支柱受力是顶板运动的结果。

（3）直截了当顶中强度较高、支承压力破坏不严峻的部分，在上覆岩层相对静止时期，可能顶板放不下来而显现悬顶现象。

（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（专门是靠近煤壁排的支柱“放炮”，是顶板大面积运动差不多开始的标志）。

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，超前支撑压力将逐步达到高蜂。

（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）支柱钻底。

二、采煤工作面顶板治理的技术要求1．单体支护密度在确定了必要的支护强度P T 后，支护密度 n 即可由下式求出，即：式中 R T －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：假如运算出支护密度（n ）超过实际所承诺的数值，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，专门是在直截了当顶松软或者是采底分层的情形下，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，单体支护工作面一样应适当加大控顶步距。

3．采煤、控顶之间的时、控关系组织1）关于周期来压不明显的采场，专门是直截了当顶本身岩性强度不高，顶板稳固性差的情形下，单体支护工作面应当强调跟随机后架设临时支柱、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）关于周期来压明显，来压较大，顶板稳固性好的采场，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，专门是直截了当顶板强度不高，采空区无悬顶（或悬顶专门小）的情形下，只要差不多支柱的承载能力满足要求，一样无需增设辅助性支护。

2 ）关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治理，直截了当顶强度高（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（底板比较松软的情形下）或直截了当改为密集（底板强度大时），来压强度专门大的采场，能够在采场内加设对柱、丛柱加强操纵。

5．来压前顶板的治理1）保证支柱有足够的初撑力，架设时打紧水平楔。

T TR P n =（ 6-2-1 ）BZ B T R K K R =（ 6-2-2 ）2 ）防止支柱钻底。

关于支承压力大（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）提早打好戗柱、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幸免在采场同时进行采煤和放顶工作。

三、采煤工作面顶板治理的制度要求(一)《煤矿安全规程》对顶板治理的总体要求(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）严格执行敲帮咨询顶制度。

(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时禁止采煤。