煤层顶底板
顶板分类
煤矿顶板分类根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。
不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。
可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。
1.1煤层的顶板1.1.1伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3～0.5m，多由页岩、炭质页岩等组成。
1.1.2直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一般在1～2m，多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落的岩石组成。
1.1.3基本顶：又叫老顶，是位于直接顶之上或直接位于煤层之上（此时无直接顶和伪顶）的厚而坚硬的岩层。
常在采空区上方悬露一段时间，直到达到相当面积之后才能垮落一次，通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组成。
1.2煤层底板1.2.1伪底：直接位于煤层之下的薄层软弱岩层，多为炭质页岩或泥岩，厚度一般为0.2～0.3m。
1.2.2直接底：直接位于煤层之下硬度较低的岩层，厚度一般由几十厘米到1米左右，通常由泥岩、页岩或粘土岩。
若直接底为粘土岩，则遇水后易膨胀，可能造成巷道底鼓与支架插底现象，轻者影响巷道运输与工作面支护，重者可使巷道遭受严重破坏。
1.2.3老底：指位于直接底之下，比较坚硬的岩层，多为砂层，石灰岩等。
2 采煤工作面顶板分类根据工作面顶板冒落的难易程度，将顶板分为五类。
2.1易冒落的松软顶板。
该类顶板的特点是煤层顶板是易垮落的松软岩层，回柱后顶板能立即冒落，且能填满采空区。
这类顶板由于冒落比较充分，使位于裂隙带的老顶岩层，在回采过程中，很容易取得平衡，因而老顶的开裂，弯曲下沉，对工作面几乎没有什么影响，工作面来压比较缓和，无明显的周期压力，靠采空区一侧的顶板下沉量较稳定，顶板容易管理。
2.2中等冒落性的顶板。
该类顶板的特点是直接顶，厚度一般小于煤层平等的6～8倍，其上部为比较坚硬的老顶，虽然回柱后直接顶随之垮落，但因厚度不大，不能填满采空区，老顶则置于悬露状态，当工作面推进一段距离后老顶才开始垮落，此时因采空区落差较大，致使工作面呈现周期来压状态，严重时可使采场切顶垮面。
顶板分类——精选推荐
一、五煤层：为复合顶板，极易离层脱落。
1、伪顶：分布于南三以南，南五石门以南无伪顶。
厚度0~1.3米，岩性破碎，夹有多层煤线。
与直接顶之间有煤线。
2、直接顶：为粉砂岩，水平层理，厚度稳定为3.0米。
强度指数为D=50.04，R=24.81 f=1.0，直接顶初次垮落步距L=14.2米，容重为2.45。
分类结果为2类中等稳定。
3、老顶：为硅质胶结的细砂岩，厚度4.0米。
老顶初次来压步距L=25.9米，充填系数N=1.36，周期来压步距L=9.5米。
分类结果为Ⅱ级来压明显。
二、七煤层：1、伪顶：厚度0.5~2.5米，一般在1.0米以下。
岩性为泥岩，局部可增厚达2.5米，并变相为粉砂岩或细砂岩，中间夹有一层煤线，顶部有一层煤线与直接顶相隔。
f=4.0 R=28.38 容重为2.62。
2、直接顶：厚度2.4~3.5米，为粉砂岩，水平层理。
直接顶初次垮落步距L=12.4米，强度指数为D=59.94，R=28.88 f=8.4，分类结果为2类中等稳定。
3、老顶：厚度0.5~6.0米，为中砂岩，硅质胶结。
老顶周期来压步距Lc=10.6米老顶初次来压步距L=27.55米，充填系数N=1.28。
分类结果为Ⅱ级来压明显。
三、八煤层：1、直接顶为七煤层底板，分类结果为1类不稳定。
2、老顶为七煤层采动顶板，分类结果为Ⅰ级来压不明显。
四、九煤层：无伪顶1、直接顶：厚度4.0米，为粉砂岩。
R=43.84 f=4.5，直接顶初次垮落步距L=10.9米，强度指数为D=41.8。
分类结果为2类中等稳定。
2、老顶：厚度4.5米，为细砂岩，水平层理。
R=90.61 f=9.2，容重为2.58，老顶周期来压步距Lc=11米，老顶初次来压步距L=33.8米，充填系数N=2.12。
分类结果为Ⅱ级来压明显。
五、十二煤层：无伪顶1、直接顶：厚度1.0~2.5米，为碳质泥岩，与老顶之间存在明显层间滑动。
强度指数为D=48.6，R=24.12 f=2.5，直接顶初次垮落步距L=13米，分类结果为2类中等稳定。
煤层顶底板的处理方法
煤层顶底板的处理方法一、煤层顶板概述1.煤层顶板概念位于煤层上面的岩层叫顶板，煤层下面的岩层叫底板。
煤层顶底板岩层一般是由砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、粘土岩或石灰岩等组成。
由于岩性和厚度等不同，在回采中破裂、冒落的情况也一样。
为此，按顶板与煤层相对位置及垮落难易程度，可将煤层顶板分为伪顶、直接顶和老顶；把底板分为直接底和老底。
⑴顶板①伪顶。
是指紧贴在煤层之上、极易垮落的薄岩层。
厚度一般为0.3m～0.5m，常由硬度较低的炭质页岩、泥质页岩等组成。
伪顶在回采时随着落煤而同时垮落，伪顶混入煤中，影响煤质。
②直接顶。
位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上，一般由一层或几层厚度不定的泥岩、页岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层组成，一般能够随回柱防顶在采空区及时垮落。
直接顶是采掘工作面支护的对象。
如果支护不好，会造成冒顶事故。
③老顶。
又叫基本顶，一般指位于直接顶之上（有时也直接位于煤层之上）厚而坚硬的岩石。
常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等岩层所组成。
老顶能在采空区维持很大的悬露面积而不随直接顶垮落。
老顶垮落会给采煤工作面带来很大压力，如果工作面支护不好，就会发生大面积冒顶事故。
多数煤层具有伪顶、直接顶和老顶，但有的煤层只有直接顶而没有伪顶和老顶，也有的煤层没有伪顶、直接顶，煤层上面就是老顶。
⑵底板①直接底。
直接位于煤层之下、厚度较低、厚度约为0.2m～0.4m的岩层。
常由泥岩、页岩、粘土岩等组成。
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所组成。
有的煤层下面没有直接底，紧贴着老底。
2.顶板类型顶板分为坚硬难冒顶板、破碎顶板和复合型顶板。
坚硬难冒顶板是指直接顶板岩石比较完整、坚硬（固），回柱后不能立即垮落的顶板。
一般为砂岩、砾岩和石灰岩。
破碎顶板指的岩层的强度低、节理裂隙十分发育、整体性差，自稳能力差低，并在工作面控顶区范围内维护困难的顶板。
煤层的顶板由厚度为0.5m～2.0m的下部软岩及上部硬岩组成，且它们之间有薄煤层软弱岩层，此时称为复合型顶板。
采煤工作面顶板管理基本知识
（一）顶板事故分类
按冒顶的力源进行分类： （1）压垮型：由垂直于层面方向的顶板力压坏采场支架而导致冒顶。 （2）漏冒型：因已破碎的顶板没有得到有效防护受重力作用冒落而导致
的冒顶。 （3）推垮型：由平行于层面方向的顶板力推倒采场支架而导致的冒顶。 （4）综合型：两种或三种综合出现。
1.压垮型冒顶
（主要发生在老顶来压时）
二、煤层顶底板岩层构成
直接顶的完好程度将直接影响工作面的安全及工作面的工 作效率，而且也影响到支护方式的选择。直接顶的完好程 度取决于两个因素：一是岩层的力学性质；二是直接顶岩 层内各种原因造成的层理和裂隙的发育情况。直接顶岩层 内各种层理或裂隙等“弱面”的存在将直接影响到直接顶 在悬露时的稳定性。常常把这些“弱面”简称“劈”。而 其中有些“劈”的组合形式，对直接顶的稳定性影响较大。 这类游离岩块的劈可能在顶板毫无预兆的情况下发生局部 冒顶。
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预防措施：
（1）尽量避免出现游离岩块 ①提高支架或支柱的初撑力，使下位顶板不离层， 并不沿煤壁断裂。 ②不在计划的工作面范围内开巷道。
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（2）已出现游离岩块时，在游离岩块范围内不正常回柱， 加强支护，用木支柱替换金属支柱，当游离岩块都进入采 空区时，再用绞车回柱。 （3）当游离岩块可能发生“复合顶板”推垮型冒顶时应 使用支架或支柱的初撑力防推。 （4）当工作面使用初撑力极低的摩擦支柱时，只能用 “整体支架”防“复合顶板”推垮型冒顶 （5）采用伪斜工作面布置。
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(二)压垮型冒顶的机理及预防措施 1.冒顶机理及预防措施
压垮型冒顶的顶板条件：
（1）直接顶薄，厚度小于采高的2~3倍。 （2）直接顶上面老顶分层厚度小于5~6m。
煤层顶板活动规律
第三节
一、老顶梁式结构分析：
老顶岩层力学分析
1、冒落区老顶支撑条件：
1）全部充填满回采空间
0
h
M K p 1
2）不能充填满回采空间 （老顶悬露，成梁式结构） M 0 h K p 1 h M h K P M hK P 1 （ ）
2、老顶梁式结构力学分析： （按固定支座） 1）支座反力：（对称）
且
384E2 J 2
bh13 J1 12
bh 3 J2 12
q h1
从而
E h 2 2 1 不离层最小支撑力 p h 1 E1 h1
显然： 及时增大支撑力可使顶板不离层。
三、直接顶的初次垮落： 初次垮落——直接顶第一次垮落（初次放顶） （标志：垮落高度＞1~1.5m，长度＞1/2 面长） 初次垮落距——第一次垮落时，直接顶的跨距。 直接顶垮落距受直接顶强度、厚度、节理裂隙影响， 是描述直接顶稳定性的综合指标。 直接顶垮落前，顶板完整性一般较好，支架载荷小， 稳定性差，初次垮落易发生大面积顶板事故。
2）计算第二层对第一层的作用；计算至第三层时第一层载荷…… 3）一直计算到第n+1层时，第一层载荷反而小于第n层时的载荷为止
4）取第n层时的计算载荷为 q ，此值为计算过程中得到的最大值。
三、老顶的板式破断：
1、板式结构边界支撑条件： 薄板：长150-200m
宽30m 厚2—4m
边界支撑条件： （a）四边固支——始采工作面； （b）三固一简——一面为已采区（老塘）； （c）二固二简——一面为已采区，一面为工作面采空区； （d）一固三简——三面临空，回采半岛区域。
煤矿顶板分类
煤矿顶板分类根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。
不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。
可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。
1.1煤层的顶板1.1.1伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3～0.5m，多由页岩、炭质页岩等组成。
1.1.2直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一般在1～2m，多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落的岩石组成。
1.1.3基本顶：又叫老顶，是位于直接顶之上或直接位于煤层之上（此时无直接顶和伪顶）的厚而坚硬的岩层。
常在采空区上方悬露一段时间，直到达到相当面积之后才能垮落一次，通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组成。
1.2煤层底板1.2.1伪底：直接位于煤层之下的薄层软弱岩层，多为炭质页岩或泥岩，厚度一般为0.2～0.3m。
1.2.2直接底：直接位于煤层之下硬度较低的岩层，厚度一般由几十厘米到1米左右，通常由泥岩、页岩或粘土岩。
若直接底为粘土岩，则遇水后易膨胀，可能造成巷道底鼓与支架插底现象，轻者影响巷道运输与工作面支护，重者可使巷道遭受严重破坏。
1.2.3老底：指位于直接底之下，比较坚硬的岩层，多为砂层，石灰岩等。
2 采煤工作面顶板分类根据工作面顶板冒落的难易程度，将顶板分为五类。
2.1易冒落的松软顶板。
该类顶板的特点是煤层顶板是易垮落的松软岩层，回柱后顶板能立即冒落，且能填满采空区。
这类顶板由于冒落比较充分，使位于裂隙带的老顶岩层，在回采过程中，很容易取得平衡，因而老顶的开裂，弯曲下沉，对工作面几乎没有什么影响，工作面来压比较缓和，无明显的周期压力，靠采空区一侧的顶板下沉量较稳定，顶板容易管理。
2.2中等冒落性的顶板。
该类顶板的特点是直接顶，厚度一般小于煤层平等的6～8倍，其上部为比较坚硬的老顶，虽然回柱后直接顶随之垮落，但因厚度不大，不能填满采空区，老顶则置于悬露状态，当工作面推进一段距离后老顶才开始垮落，此时因采空区落差较大，致使工作面呈现周期来压状态，严重时可使采场切顶垮面。
煤层顶底板分类
煤层顶底板概念与分类
注意： 注意： 并不是所有煤层的顶底板都是由这三部分组成， 并不是所有煤层的顶底板都是由这三部分组成， 可能在煤系沉积过程中，受沉积环境变化的影响， 可能在煤系沉积过程中，受沉积环境变化的影响， 会出现有的煤层的顶底板发育不全， 会出现有的煤层的顶底板发育不全，有的煤层可 能缺失某一个或几个顶底板组成部分的岩层。 能缺失某一个或几个顶底板组成部分的岩层。例 如山西大同等地的侏罗纪煤层的顶板就只出现老 顶。
分 级 Ⅰ 不明显 明 Ⅱ 显 Ⅲa Ⅲb 强 Ⅲ 烈 0.3＜ 0.3＜N≤3～5 L＞50 N≤0.3 ≤0.3 L=25～ L=25～50 Ⅳ 极强烈 N≤0.3 ≤0.3 L＞50 初次和周期来压
指 标
N＞3～5
0.3＜ 0.3＜N≤3～5 L=25～ L=25～50
N：直接顶与采高的比值，表示采空区冒落矸石的自行充填能力； ：直接顶与采高的比值，表示采空区冒落矸石的自行充填能力； L：老顶初次来压步距，反映老顶岩石的强度特性，m。 ：老顶初次来压步距，反映老顶岩石的强度特性， 。
煤层顶底板概念与分类
煤层底板分类
由煤层向下，煤层底板分为伪底、直接底和老底三部分： 由煤层向下，煤层底板分为伪底、直接底和老底三部分： 直接位于煤层之下的薄而软弱的岩层， 伪 底：直接位于煤层之下的薄而软弱的岩层，岩性多为 炭质页岩或泥岩，厚度不大。 炭质页岩或泥岩，厚度不大。 直接底：位于煤层之下与煤层直接接触的硬度较低的岩层， 直接底：位于煤层之下与煤层直接接触的硬度较低的岩层， 一般无明显的层理，直接底的厚度一般不大， 一般无明显的层理，直接底的厚度一般不大，常 见的几十厘米，通常为泥岩、页岩或粘土岩。 见的几十厘米，通常为泥岩、页岩或粘土岩。若 直接底为粘土岩，遇水后则会发生膨胀，造成巷 直接底为粘土岩，遇水后则会发生膨胀， 道底板隆起现象，轻者影响巷道运输与支护， 道底板隆起现象，轻者影响巷道运输与支护，重 者可使巷道遭受严重破坏。 者可使巷道遭受严重破坏。 位于直接底之下的比较坚硬的岩层，常为粉砂岩、 老 底：位于直接底之下的比较坚硬的岩层，常为粉砂岩、 砂岩和石灰岩等。 砂岩和石灰岩等。
煤矿知识
1、顶、底板的概念： 答：煤层上面的岩层叫做顶板，煤层下面的岩层叫做底板。
2、了解顶、底板的分类，并掌握本矿分煤层各工作面的顶、底板的所属类型。
答：顶板分为伪顶、直接顶、老顶 伪顶是直接位于煤层之上的一层极易垮落的薄岩层，常随采随落，多由炭质页岩或泥质页岩组成，厚度一般在0.3～0.5以下，有些煤层没有伪顶。
直接顶是直接位于伪顶或煤层之上的一层或数层岩层，常有页岩或砂质页岩等组成，厚度为几米至十余米不等，不很坚硬。
老顶是位于直接顶上方的厚而坚硬的岩层，常有砂岩、石灰岩或砾岩组成。
有些煤层上方没有伪顶和直接顶而只有老顶。
3、采煤工作面顶板控制的主要对象是什么？ 答：采煤工作面顶板控制的主要对象是直接顶，管理顶板主要是管理好直接顶，包括煤壁和老塘。
4、掌握初撑力、工作阻力的概念以及本矿对支柱初撑力指标要求。
答：初撑力是指单体支护顶、底板时的主动支撑力。
工作阻力：当底板来压后，支柱被压，此时支柱所能承受的力。
本矿对初撑力的要求：≥50KN/棵5、了解单体支柱的结构及主要性能。
答：外注式单体液压支柱主要结构：柱缸、活柱、三用阀、顶盖、手把、弹簧； 柱缸：自由伸缩以产生对顶板支护的初撑力和工作阻力； 活柱：在柱缸内自由运行，升起可产生初撑力； 三用阀：卸载阀、单向阀、安全阀组成； 工作原理：（1）、升柱、（2）、承载、（3）、回柱6、了解采煤工作面顶板事故的分类，能够分析各种顶板事故的发生原因，制定预防措施： 答：采煤工作面顶板事故可分为：漏顶、冒顶、垮掌子面三类。
局部冒顶主要分为靠煤帮附近的局部冒顶，放顶线附近局部冒顶及上、下出口局部冒顶三种。
1）、靠煤帮附近局部冒顶原因： 直接顶裂隙发育形成游离岩块；采煤爆破后支护不及时；炮眼布置不当，装药量过多，放炮崩倒支架；煤层强度较低，老顶来压片帮，扩大无支护空间。
2）、放顶线附近局部冒顶原因： 顶板存在由断层、裂隙、层理等切割形成的大块游离岩块；金属网假顶网上有大块岩块，回收后失稳旋转；支柱质量差。
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煤层顶底板（示意图）
•
• • • •
• 顶板
老顶
直接顶 伪顶
ห้องสมุดไป่ตู้
中砂岩
粉砂岩 泥岩 煤层
- ----- ---------- ---- ------ -------··· · ··· ·· -··· ····· · · · · · · ·—— —— —— —— —— —— —— —— — — 、、、、、、、、、 、、、、、、、、 、、、、、、、、
煤层底板 基本底（粉砂岩或砂岩）
煤层顶底板的稳定性及其影响
• 对巷道、采面的维护和正常生产循环影响很大 如果顶板松软，容易发生冒顶事故；如果顶板过 于坚硬则会造成放顶困难。 灰岩、砂岩为顶板，它们是矿井充水的重要来源。 如底板为遇水膨胀的粘土岩，会引起底鼓或软岩 涌入巷道，破坏巷道，影响运输。 因此，在煤田地质勘查和煤矿生产过程中，应加 强对煤层顶底板岩性和岩石力学性质的研究
•
• 底板
•
直接底
泥岩
老底
细砂岩
煤层顶板分类
伪顶
• （1）直接位于煤层之上，在采煤过程中与
煤层同时下落的薄层岩层。 • （2）多为炭质泥岩和泥岩，或页岩 • （3）厚度多在0.5m以下。 •
煤层顶板分类
直接顶
• （1）位于伪顶之上或没有伪顶时直接位于 煤层之上的一层或几层岩石。 • （2）常为数米厚的粉砂岩、泥岩或砂岩、 页岩、石灰岩等。 • （3）较伪顶稳定，在采煤过程中经常是煤 层采过一段时间后自行垮落，有时需要人 工放顶。
煤层顶板分类
基本顶
• （1）基本顶又称为“老顶”。 • （2）位于直接顶之上，或直接位于煤层之 上、不易垮落的坚硬岩层。 • （3）大面积的缓慢沉降。 • （4）一般由厚度较大的砂岩、石灰岩、砾 岩等坚硬岩层组成。
煤层顶板的三 种类型是否在 所有煤层中都 出现？
煤层底板分类
• 底板：位于煤层下方一定距离的岩层。 • 直接底（直接位于煤层之下、 厚度不大、粘土岩）
课堂知识小结
伪顶---页岩、泥岩 • 顶板 直接顶--粉砂岩、石灰岩 • 基本顶-粗砂岩、石灰岩、砾岩 • • • 直接底---粘土岩 • 底板 • 基本底---粉砂岩、砂岩
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课堂作业
• 1、煤层顶板分为哪几类？ • 2、哪类顶板需进行人工放顶？哪类顶 板会发生大面积的沉降或冒顶？