煤矿掘进顶板管理课件
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采煤工作面顶板管理基本知识 ppt课件
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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。
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冒顶的前兆：
（1）煤壁片帮。 （2）顶板下沉速度急剧增加。 （3）支柱载荷急剧增加。 （4）靠煤壁顶板断裂。 （5）靠煤壁顶板掉渣。 （6）摩擦支柱放炮。
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三、采煤工作面顶板管理
多数采煤工作面直接顶是呈不规则跨落的。
当工作面自开切眼推进后，直接顶一般并不立即跨落下 来，而是待工作面推进一定距离以后，才会大面积跨落， 这称为直接顶初次跨落。直接顶初次跨落时，工作面放 顶线与开切眼之间的距离称为直接顶初次跨落步距，它 是反映直接顶稳定程度的一个综合指标，对顶板事故有 着直接影响。直接顶初次跨落后，就要进行第一次放顶， 称为工作面的初次放顶。由于初次放顶是直接顶的大面 积跨落，容易发生冒顶事故。为此《煤矿安全规程》规 定了采煤工作面的初次放顶必须制定安全措施，报矿总 工程师批准。
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4.老顶来压的两个问题：
（1）当初撑力较低时，老顶往往断裂在煤壁之内。（剪切力 为零点在煤壁内，对应弯矩最大点。）
当老顶在采空区受剪力时；当老顶上位岩层对老顶施加力时；老顶 的断裂性质不变，而且位置更深入煤体内。
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（2）老顶，若位于垮落带中，则在采空区中多以悬臂梁状态存在；若在 裂隙带中，则以砌体梁结构存在。
有些煤层同时存在伪顶、直接顶和老顶；也有些煤层上面， 没有伪顶，只有直接顶和老顶；有的缺少伪顶、直接顶， 煤层上面就是老顶。这样也就增加了顶板管理的难度，判 断和处理不对，就会造成顶板事故的隐患，严重影响了采 场支护质量，易造成顶板事故。
煤矿顶板管理技术培训课件
一
煤矿顶板支护基本情况
二
金属支架支护原理与技术
三
锚杆（索）支护理论与技术
一、煤矿顶板支护基本情况
（一）煤矿顶板灾害形势严峻
巷道是井工煤矿开采的必要通道，巷道围岩的稳定与否直
接影响着煤矿的安全高效生产；
我国煤矿新掘巷道长度约
，其中
，规模巨大，居世界第一位。
井工煤矿开采示意图
巷 道
一、煤矿顶板支护基本情况
在松散体安装锚杆，能够形成以锚头和紧固端为顶点的锥形 压缩区，压缩区内松散体由于受挤压而保持稳定； 间排距足够小，锥形压缩体重叠连接。
锚杆组合拱原理
三、锚杆（索）支护理论与技术
巷道冒顶隐患分级指标体系和分级方法
将巷道冒顶隐患分级分为Ⅳ级
将巷道顶板分为四级，其中Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级顶板的最大冒顶高度分别为 1.5m、3.5m、5.5m，Ⅳ级顶板最大冒顶高度不确定，冒顶隐患级别最高。
在顶板上部有稳定岩层，将破坏区载荷悬吊于稳定岩层(图a)； 在比较软弱的围岩中，巷道开掘后应力重新分布，出现松动破碎区，在 其上部形成自然平衡拱，将松动破碎区载荷悬吊于巷道冒落拱上 (图b)。
图a
图b
三、锚杆（索）支护理论与技术
组合梁理论
锚杆作用实质在于锚杆将邻近顶板的若干岩层锚固成一个较厚的 组合岩梁，这种组合梁在上覆岩层载荷作用下，最大弯曲应变和应力 大大减小，挠度也显著减小。
巷道跨度为5m时锚杆支护参数（无锚索支护）
三、锚杆（索）支护理论与技术
底臌的处理方式
底臌成因复杂，找到根源，实施对策，一般原则： “强帮固顶治底臌”
底臌处理常用技术手段。（1）可采用注浆锚杆（索），或注浆锚杆与注浆锚索联合支 护，能有效地提高底板强度，防止底臌或减小底臌量；（2）采用加长底角锚杆及底角注 浆锚杆（扎角锚杆），也能有效地控制巷道底臌；（3）遇水泥化或无法在巷道底板打注 浆孔时，采用封闭型可缩性U型钢支架控制底臌。
煤矿顶板支护基本情况
二
金属支架支护原理与技术
三
锚杆（索）支护理论与技术
一、煤矿顶板支护基本情况
（一）煤矿顶板灾害形势严峻
巷道是井工煤矿开采的必要通道，巷道围岩的稳定与否直
接影响着煤矿的安全高效生产；
我国煤矿新掘巷道长度约
，其中
，规模巨大，居世界第一位。
井工煤矿开采示意图
巷 道
一、煤矿顶板支护基本情况
在松散体安装锚杆，能够形成以锚头和紧固端为顶点的锥形 压缩区，压缩区内松散体由于受挤压而保持稳定； 间排距足够小，锥形压缩体重叠连接。
锚杆组合拱原理
三、锚杆（索）支护理论与技术
巷道冒顶隐患分级指标体系和分级方法
将巷道冒顶隐患分级分为Ⅳ级
将巷道顶板分为四级，其中Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级顶板的最大冒顶高度分别为 1.5m、3.5m、5.5m，Ⅳ级顶板最大冒顶高度不确定，冒顶隐患级别最高。
在顶板上部有稳定岩层，将破坏区载荷悬吊于稳定岩层(图a)； 在比较软弱的围岩中，巷道开掘后应力重新分布，出现松动破碎区，在 其上部形成自然平衡拱，将松动破碎区载荷悬吊于巷道冒落拱上 (图b)。
图a
图b
三、锚杆（索）支护理论与技术
组合梁理论
锚杆作用实质在于锚杆将邻近顶板的若干岩层锚固成一个较厚的 组合岩梁，这种组合梁在上覆岩层载荷作用下，最大弯曲应变和应力 大大减小，挠度也显著减小。
巷道跨度为5m时锚杆支护参数（无锚索支护）
三、锚杆（索）支护理论与技术
底臌的处理方式
底臌成因复杂，找到根源，实施对策，一般原则： “强帮固顶治底臌”
底臌处理常用技术手段。（1）可采用注浆锚杆（索），或注浆锚杆与注浆锚索联合支 护，能有效地提高底板强度，防止底臌或减小底臌量；（2）采用加长底角锚杆及底角注 浆锚杆（扎角锚杆），也能有效地控制巷道底臌；（3）遇水泥化或无法在巷道底板打注 浆孔时，采用封闭型可缩性U型钢支架控制底臌。
顶板管理课件
煤矿地质构造对安全生产的影响
煤矿地质构造对安全生产的影响
煤层倾角的大小反映煤层的倾斜程度，煤层倾角越大， 开采难度越大。煤层倾角对开采技术和运输设备的选择有 较大的影响。 煤层按其倾角大小可分为三类， 缓倾斜煤层（倾角在25º 以下） 倾斜煤层（倾角在25º ~45º ） 急倾斜煤层（倾角在45º 以上） 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。
煤矿安全生产的基本条件
3、齐全可靠的通风设施，符合《规程》要求的 风量风速 最低风速： 全岩巷：0.15m/s； 半煤巷及煤巷： 0.25m/s ； 最高风速：不得超过4m/s。 4、齐全的防瓦斯设备和完善的措施与制度 采用“三专” ，实现“两闭锁” 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
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。 根据成因，节理可分为原生节理、风化节理和构造节理。 构造节理是指岩层受力后产生的破裂面。
煤矿地质构造对安全生产的影响
二、地质构造
岩层是由两个平行或近于平行的界面所限制的同 一岩性的层状岩体。由沉积作用形成的岩层叫沉积岩层。 沉积岩层在一开始形成时一般都是水平或近于水平的，在 一定范围内是连续完整的。但是，由于地壳运动的影响， 往往使它的空间位子和形态发生了变化，由水平变成倾斜、 出现褶皱，甚至发生断裂和倒转。这种由地壳运动所造成 的煤岩层空间位置和形态的变化结果就叫地质构造。地质 构造一般包括单斜构造、褶皱构造和断裂构造。地质构造 是影响煤矿安全和生产的各种地质因素中最为重要的因素。
煤矿掘进工培训教案ppt课件
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四、岩石斜巷施工 倾斜巷道有斜井、上山、下山、溜煤眼等。斜井、下山一般由上而下
施工；上山、溜煤眼多由下向上施工。由于巷道的倾斜角度和掘进方向不 同，与平巷施工相比，在钻眼爆破、装岩运输、通风、排水、支护等方面 具有不同的特点。
使用拉线法延设中、腰线时，每次必须选3个以上原线点，并应校正 无误后，方能延线。
2．腰线的使用和延设方法 (1)拉线法。如图2所示，在原腰线1点上系线绳，拉到工作面4点上、下 移动，使之与原腰线2、3点重合一致时，4点即为工作面的腰线点。
图1 拉线法延设中心线
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图2 拉线法延设腰线 图3 半圆仪延设腰线
(2)建立钻工岗位责任制，合理分区作业。多台凿岩机作业容易产生拥挤和干 扰，采用定人、定机、定位、定任务、定时间的钻工岗位责任制是一项行之有效的 措施。另外，将工作面以中心为基准，分为左右两部和中心区，然后将每区内的炮 眼以由上到下的顺序划分成若干组，并尽量使各组的炮眼数目相等。再将同时工作 的凿岩机编号并使其在各自的固定区域里进行钻眼。这样做既有利于工人熟悉炮眼 的设计位置、深度、角度，又有利于凿岩机的保养。
(2)建立钻工岗位责任制，合理分区作业。多台凿岩机作业容易产生拥挤和干 扰，采用定人、定机、定位、定任务、定时间的钻工岗位责任制是一项行之有效的 措施。另外，将工作面以中心为基准，分为左右两部和中心区，然后将每区内的炮 眼以由上到下的顺序划分成若干组，并尽量使各组的炮眼数目相等。再将同时工作 的凿岩机编号并使其在各自的固定区域里进行钻眼。这样做既有利于工人熟悉炮眼 的设计位置、深度、角度，又有利于凿岩机的保养。
为了缩短钻眼时间，加快掘进速度，采用多台凿岩机作业是行之有效的措施。 一般每2～3m2工作面配备一台凿岩机，在坚硬岩石中每台凿岩机所占面积可缩减至 1～1.5m2。
四、岩石斜巷施工 倾斜巷道有斜井、上山、下山、溜煤眼等。斜井、下山一般由上而下
施工；上山、溜煤眼多由下向上施工。由于巷道的倾斜角度和掘进方向不 同，与平巷施工相比，在钻眼爆破、装岩运输、通风、排水、支护等方面 具有不同的特点。
使用拉线法延设中、腰线时，每次必须选3个以上原线点，并应校正 无误后，方能延线。
2．腰线的使用和延设方法 (1)拉线法。如图2所示，在原腰线1点上系线绳，拉到工作面4点上、下 移动，使之与原腰线2、3点重合一致时，4点即为工作面的腰线点。
图1 拉线法延设中心线
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图2 拉线法延设腰线 图3 半圆仪延设腰线
(2)建立钻工岗位责任制，合理分区作业。多台凿岩机作业容易产生拥挤和干 扰，采用定人、定机、定位、定任务、定时间的钻工岗位责任制是一项行之有效的 措施。另外，将工作面以中心为基准，分为左右两部和中心区，然后将每区内的炮 眼以由上到下的顺序划分成若干组，并尽量使各组的炮眼数目相等。再将同时工作 的凿岩机编号并使其在各自的固定区域里进行钻眼。这样做既有利于工人熟悉炮眼 的设计位置、深度、角度，又有利于凿岩机的保养。
(2)建立钻工岗位责任制，合理分区作业。多台凿岩机作业容易产生拥挤和干 扰，采用定人、定机、定位、定任务、定时间的钻工岗位责任制是一项行之有效的 措施。另外，将工作面以中心为基准，分为左右两部和中心区，然后将每区内的炮 眼以由上到下的顺序划分成若干组，并尽量使各组的炮眼数目相等。再将同时工作 的凿岩机编号并使其在各自的固定区域里进行钻眼。这样做既有利于工人熟悉炮眼 的设计位置、深度、角度，又有利于凿岩机的保养。
为了缩短钻眼时间，加快掘进速度，采用多台凿岩机作业是行之有效的措施。 一般每2～3m2工作面配备一台凿岩机，在坚硬岩石中每台凿岩机所占面积可缩减至 1～1.5m2。
煤矿顶板管理专题培训课件
道时，必须采取超前支护或者其他措施。
一、《煤矿安全规程》（2016版）
➢第102条：采用锚杆、锚索、锚喷、锚网喷等支护形式时，应遵守下列
规定：
锚杆（索）的形式、规格、安设角度，混凝土强度等级、喷体厚度，
挂网规格、搭接方式，以及围岩涌水的处理等，必须在施工组织设计 或者作业规程中明确。
采用钻爆法掘进的岩石巷道，应当采用光面爆破。打锚杆眼前，必
须采取敲帮问顶等措施。
锚杆拉拔力、锚索预紧力必须符合设计。煤巷、半煤岩巷支护必须
进行顶板离层监测，并将监测结果记录在牌板上。对喷体必须做厚度 和强度检查并形成检查记录。在井下做锚固力试验时，必须有安全措 施。
遇顶板破碎、淋水，过断层、老空区、高应力区等情况时，应加强
支护。
(四)液压支架必须接顶。顶板破碎时必须超前支护。在处理
液压支架上方冒顶时，必须制定安全措施。
(五)采煤机采煤时必须及时移架。移架滞后采煤机的距离，
应当根据顶板的具体情况在作业规程中明确规定；超过规定距 离或者发生冒顶、片帮时，必须停止采煤。
(六)严格控制采高，严禁采高大于支架的最大有效支护高度。
当煤层变薄时，采高不得小于支架的最小有效支护高度。
一、《煤矿安全规程》（2016版）
➢第98条：采煤工作面不得任意留顶煤和底煤，伞檐不得超过作业规程
的规定。采煤工作面的作面必须存有一定数量的备用支护材料。严禁使用折
损的坑木、损坏的金属顶梁、失效的单体液压支柱。
在同一采煤工作面中，不得使用不同类型和不同性能的支柱。在地质
作业的安全距离，放顶区内支架、支柱等的回收方法，必须在 作业规程中明确规定。
放顶人员必须站在支架完整，无崩绳、崩柱、甩钩、断绳抽
人等危险的安全地点工作。
一、《煤矿安全规程》（2016版）
➢第102条：采用锚杆、锚索、锚喷、锚网喷等支护形式时，应遵守下列
规定：
锚杆（索）的形式、规格、安设角度，混凝土强度等级、喷体厚度，
挂网规格、搭接方式，以及围岩涌水的处理等，必须在施工组织设计 或者作业规程中明确。
采用钻爆法掘进的岩石巷道，应当采用光面爆破。打锚杆眼前，必
须采取敲帮问顶等措施。
锚杆拉拔力、锚索预紧力必须符合设计。煤巷、半煤岩巷支护必须
进行顶板离层监测，并将监测结果记录在牌板上。对喷体必须做厚度 和强度检查并形成检查记录。在井下做锚固力试验时，必须有安全措 施。
遇顶板破碎、淋水，过断层、老空区、高应力区等情况时，应加强
支护。
(四)液压支架必须接顶。顶板破碎时必须超前支护。在处理
液压支架上方冒顶时，必须制定安全措施。
(五)采煤机采煤时必须及时移架。移架滞后采煤机的距离，
应当根据顶板的具体情况在作业规程中明确规定；超过规定距 离或者发生冒顶、片帮时，必须停止采煤。
(六)严格控制采高，严禁采高大于支架的最大有效支护高度。
当煤层变薄时，采高不得小于支架的最小有效支护高度。
一、《煤矿安全规程》（2016版）
➢第98条：采煤工作面不得任意留顶煤和底煤，伞檐不得超过作业规程
的规定。采煤工作面的作面必须存有一定数量的备用支护材料。严禁使用折
损的坑木、损坏的金属顶梁、失效的单体液压支柱。
在同一采煤工作面中，不得使用不同类型和不同性能的支柱。在地质
作业的安全距离，放顶区内支架、支柱等的回收方法，必须在 作业规程中明确规定。
放顶人员必须站在支架完整，无崩绳、崩柱、甩钩、断绳抽
人等危险的安全地点工作。
最新煤矿巷道顶板课件ppt
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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
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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
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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
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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
煤矿企业顶板管理 PPT课件
（十）单体液压支柱工作面顶板破碎带背网或背顶 不严。
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监管人员对煤矿企业顶板管理的监管工作
（十一）液压支架存在挤咬现象，高低错差、支架间距 超过规定值，支架歪扭不正。
（十二）液压支架端面距超过规定是否采取其他支护措 施。
（十三）采面顶板有无台阶下沉现象。 （十四）容易片帮采面是否采取防片帮措施、煤帮柱数
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监管人员对煤矿企业顶板管理的监管工作
一、顶板管理相关制度检查 （一）煤矿企业是否成立顶板管理领导小组，是否明
确五职矿长岗位责任制。 （二）是否编制巷道维修计划、巷道巡视制度和巷道
顶板管理隐患排查制度的。 （三）煤矿企业是否编制掘进作业规程和采面回采、
安装、回收作业规程、并向职工贯彻学习而进行相关作业 的。
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二、掘进巷道的顶板管理
二、掘进巷道的顶板管理 （一）巷道掘进前必须根据矿山压力的大小、顶板岩
性及完整情况、掘进方式选择合理的巷道支护形式，满足 通风、行人和运输要求。
（二）掘进过程中需更换支护形式、更改断面大小、 形状时必须制定安全技术措施报矿总工程师审批。
（三）掘进工作面严禁空顶、空帮作业。 （四）掘进工作面必须选择合理的前探支护。前探支 护形式及工艺必须在掘进作业规程中有明确规定。
（八）锚网巷道顶板破碎、压力增大地段必须施工锚 索或顶柱作为加强支护，且必须对锚索规格、顶柱规格进 行规定。
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二、掘进巷道的顶板管理
（九）锚杆、锚索预紧力必须符合要求，紧固时间在 作业规程中应有明确规定。
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监管人员对煤矿企业顶板管理的监管工作
（十一）液压支架存在挤咬现象，高低错差、支架间距 超过规定值，支架歪扭不正。
（十二）液压支架端面距超过规定是否采取其他支护措 施。
（十三）采面顶板有无台阶下沉现象。 （十四）容易片帮采面是否采取防片帮措施、煤帮柱数
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监管人员对煤矿企业顶板管理的监管工作
一、顶板管理相关制度检查 （一）煤矿企业是否成立顶板管理领导小组，是否明
确五职矿长岗位责任制。 （二）是否编制巷道维修计划、巷道巡视制度和巷道
顶板管理隐患排查制度的。 （三）煤矿企业是否编制掘进作业规程和采面回采、
安装、回收作业规程、并向职工贯彻学习而进行相关作业 的。
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二、掘进巷道的顶板管理
二、掘进巷道的顶板管理 （一）巷道掘进前必须根据矿山压力的大小、顶板岩
性及完整情况、掘进方式选择合理的巷道支护形式，满足 通风、行人和运输要求。
（二）掘进过程中需更换支护形式、更改断面大小、 形状时必须制定安全技术措施报矿总工程师审批。
（三）掘进工作面严禁空顶、空帮作业。 （四）掘进工作面必须选择合理的前探支护。前探支 护形式及工艺必须在掘进作业规程中有明确规定。
（八）锚网巷道顶板破碎、压力增大地段必须施工锚 索或顶柱作为加强支护，且必须对锚索规格、顶柱规格进 行规定。
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二、掘进巷道的顶板管理
（九）锚杆、锚索预紧力必须符合要求，紧固时间在 作业规程中应有明确规定。
顶板管理培训课件(科级)
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案例四：长沟公司“11.8”冒顶事故 1、事故经过 2010年11月8日八点班，长沟采煤队在15105工作面生产，工长雷月军安排周 太生带领杜吉、冯晓伟两人负责在工作面回进风退锚放顶。周、杜二人回掉3根密 柱，其中第二排钢带下支设了两根，在第三排钢带下支设了一根柱。10时左右， 冯晓伟在密柱外观察顶板，周某进入落山开始退锚。在退完4个主锚索锁具（落山 侧第一排钢带的3个和第二排钢带巷帮的1个）后，11时25分，准备安退锚器退第 一排钢带的补强锚索时，突然响了一声厥炮，落山侧冒落的碎矸涌出将其埋压。 12时03分周太生被救出来，但已窒息死亡。 2、事故原因 （1）死者违章进入落山作业，被涌出的矸石埋压窒息，是造成事故的直接原 因。 （2）上一班违反作业规程要求，没有“先退锚、后回柱”，而是只回柱不退 锚，形成2.4米长的悬顶，是造成事故的主要原因。 3、违反规定 违反了《回采操作规程》第371条：“锚杆锚索的卸载和退锚要在密柱放顶步 距内进行，严禁进入密柱以里或超前支架切顶线1m以外卸载和退锚。”；第385条： “回柱放顶要由里向外、由难到易逐渐进行。同时要看好退路，退路必须畅通， 坚持“先支后回”的原则。”
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（三）末采顶板事故
案例一：一矿末采顶板事故 1、事故经过： 一矿81203末采工作面，拆架巷采用的支护为木棚支护，棚梁为20cm*4.2m一 面平木梁，棚腿为20cm*2.6m木梁。事故发生时，支架已停架，拆架巷已截割了两 排，采煤机割第三排时，由于支架工操作失误，应操作顶溜手把，误操作了立柱 手把，加上煤帮空顶面积较大，造成其中10架支架的4.2m木梁栽头，几乎搭到工 作溜电缆槽边。
采煤工作面顶板管理知识培训 （科级）生产技术部1一部分工作面顶板管理知识
主讲内容： 一、概述 二、职责及管理程序 三、事故案例 四、顶板管理规定 五、过地质构造顶板管理程序
案例四：长沟公司“11.8”冒顶事故 1、事故经过 2010年11月8日八点班，长沟采煤队在15105工作面生产，工长雷月军安排周 太生带领杜吉、冯晓伟两人负责在工作面回进风退锚放顶。周、杜二人回掉3根密 柱，其中第二排钢带下支设了两根，在第三排钢带下支设了一根柱。10时左右， 冯晓伟在密柱外观察顶板，周某进入落山开始退锚。在退完4个主锚索锁具（落山 侧第一排钢带的3个和第二排钢带巷帮的1个）后，11时25分，准备安退锚器退第 一排钢带的补强锚索时，突然响了一声厥炮，落山侧冒落的碎矸涌出将其埋压。 12时03分周太生被救出来，但已窒息死亡。 2、事故原因 （1）死者违章进入落山作业，被涌出的矸石埋压窒息，是造成事故的直接原 因。 （2）上一班违反作业规程要求，没有“先退锚、后回柱”，而是只回柱不退 锚，形成2.4米长的悬顶，是造成事故的主要原因。 3、违反规定 违反了《回采操作规程》第371条：“锚杆锚索的卸载和退锚要在密柱放顶步 距内进行，严禁进入密柱以里或超前支架切顶线1m以外卸载和退锚。”；第385条： “回柱放顶要由里向外、由难到易逐渐进行。同时要看好退路，退路必须畅通， 坚持“先支后回”的原则。”
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（三）末采顶板事故
案例一：一矿末采顶板事故 1、事故经过： 一矿81203末采工作面，拆架巷采用的支护为木棚支护，棚梁为20cm*4.2m一 面平木梁，棚腿为20cm*2.6m木梁。事故发生时，支架已停架，拆架巷已截割了两 排，采煤机割第三排时，由于支架工操作失误，应操作顶溜手把，误操作了立柱 手把，加上煤帮空顶面积较大，造成其中10架支架的4.2m木梁栽头，几乎搭到工 作溜电缆槽边。
采煤工作面顶板管理知识培训 （科级）生产技术部1一部分工作面顶板管理知识
主讲内容： 一、概述 二、职责及管理程序 三、事故案例 四、顶板管理规定 五、过地质构造顶板管理程序
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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
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
难易程度。
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
•
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。
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
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
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）
（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。
2.各类破碎岩层
围岩很容易产生冒顶片帮
炭质页岩、 煤
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。
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。
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
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。
U型钢可缩性支架的力学性能及适用条件
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。
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。
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。
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
硬岩
f=8-10
•
坚硬岩石 f=12-14
•
最坚硬岩石 f=15-20
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。