煤礦頂板事故防治.ppt

1,礦山壓力與巖層控制,孫光中 河南工程學(xué)院（中國(guó) 新鄭）,2,一、有關(guān)礦山壓力的基本概念,原巖應(yīng)力；二次應(yīng)力場(chǎng)：礦山壓力； 礦山壓力顯現(xiàn)；礦山壓力控制； 自重應(yīng)力；構(gòu)造應(yīng)力；支承壓力。,3,二、礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律,4,老頂斷裂成巖塊后的轉(zhuǎn)動(dòng),1.老頂?shù)某醮蝸韷?定義 由于老頂?shù)某醮螖嗔咽Х€(wěn)引起工作面頂板來壓的現(xiàn)象。 形成過程 隨著工作面推進(jìn)還可能形成四、五不同數(shù)量巖塊的咬合平衡，直到巖塊間的咬合關(guān)系不能滿足平衡為止。,初次來壓特征 老頂初次來壓比較突然 來壓前回采工作空間上方的頂板壓力比較小 因而往往容易使人疏忽大意。初次來壓時(shí)，老頂垮距比較大，影響的范圍也比較廣，工作面易出現(xiàn)事故。,衡量指標(biāo) 來壓強(qiáng)度和初次來壓步距 頂板堅(jiān)硬、直接頂薄的工作面初次來壓強(qiáng)度大、來壓步距大。,采取對(duì)策 在來壓期間，必須加強(qiáng)支架的支撐力，尤其要加強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。 一般可以采用木垛、斜撐等特種支架加強(qiáng)回采工作空間的支護(hù)。,5,2.老頂?shù)闹芷趤韷?周期來壓的主要表現(xiàn)形式 頂板下沉速度急劇增加，頂板的下沉量變大； 支柱所受的載荷普遍增加；有時(shí)還可能引起煤壁片幫、支柱折損、頂板發(fā)生臺(tái)階下沉等現(xiàn)象。 如果支柱參數(shù)選擇不合適或者單體支柱穩(wěn)定性較差，則可能導(dǎo)致局部冒頂、甚至頂板沿工作面切落等事故。,由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來壓現(xiàn)象 隨著回采工作面的推進(jìn)，在老頂初次來壓以后，裂隙帶巖層形成的結(jié)構(gòu)，將始終經(jīng)歷“穩(wěn)定-失穩(wěn)-再穩(wěn)定”的變化，這種變化將呈現(xiàn)周而復(fù)始的過程。由于結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)導(dǎo)致了工作面頂板的來壓。這種來壓也將隨著工作面的推進(jìn)而呈周期性出現(xiàn)。,6,3、采場(chǎng)上覆巖層的豎三帶 （1）冒落帶：指直接頂巖層。冒落后成塊狀，彼此間失去了力的聯(lián)系，不規(guī)則地堆積在底板上。如果直接頂比較厚，冒落后由于其碎脹性，可以充滿采空區(qū)，對(duì)老頂巖層會(huì)起到支撐作用，這將大大減輕老頂?shù)膩韷簭?qiáng)度。 （2）裂隙帶：指老頂巖梁組合。工作面推過以后，老頂巖梁組合斷裂、下沉，但由于塊度很大，巖層斷裂后，各巖塊間并沒有失去力的聯(lián)系，而是彼此間相互咬合，形成諸如“砌體梁、懸臂梁、壓力拱、鉸結(jié)巖塊”等之類的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)將上覆巖層的重量一方面?zhèn)鬟f到工作面前方煤壁，另一方面?zhèn)鬟f給工作面后方冒落矸石，而工作面支護(hù)工作空間則在這種結(jié)構(gòu)的保護(hù)下，承受較小的壓力。 （3）彎曲下沉帶：裂隙帶之上至地表的巖層。采動(dòng)以后，這部分巖層只發(fā)生下沉和彎曲，并沒有斷裂。但下沉的結(jié)果會(huì)使地表產(chǎn)生下沉盆地，嚴(yán)重時(shí)可能使地表形成局部裂縫、塌陷或臺(tái)階下沉，給地表建筑物造成破壞。,4、采場(chǎng)上覆巖層的橫三區(qū) (1) 煤壁支撐影響區(qū)：煤層上方的巖層在開采的影響下，在工作面前方2030m處開始變形，其特點(diǎn)是水平移動(dòng)劇烈，垂直運(yùn)動(dòng)很小，當(dāng)工作面推過此區(qū)，才能引起垂直位移急劇增加。 (2) 離層區(qū)：此區(qū)垂直位移急劇增加，但各層位移速度不盡相同，特點(diǎn)是上位巖層移動(dòng)緩慢，下位巖層移動(dòng)較快，因此，此區(qū)內(nèi)會(huì)形成離層現(xiàn)象。 (3) 重新壓實(shí)區(qū)：工作面后方已斷裂的老頂遇到矸石支撐后，下位巖層下沉速度慢，上位巖層下沉速度快，原來發(fā)生離層的地方又重新被壓實(shí)，故該區(qū)叫重新壓實(shí)區(qū)。,7,1冒落帶; 2裂隙帶 a覆巖為軟巖層; b覆巖為中硬巖層; c覆巖為堅(jiān)硬巖層,5.不同類型覆巖開采后的破壞情況,8,6.回采工作面附近應(yīng)力集中,9,7.采場(chǎng)周圍支承壓力分布,A應(yīng)力增高區(qū); B應(yīng)力降低區(qū); C應(yīng)力不變區(qū),（1）工作面在正常推進(jìn)期間，上覆巖層所形成的結(jié)構(gòu)，由“煤壁已冒落矸石”支撐體系來支撐，下位巖層（直接頂）由“煤壁工作面支架已冒落矸石”所形成的支撐體系來支撐。 （2）由于上覆巖層的結(jié)構(gòu)大多是半拱式的，因此煤壁一端幾乎支撐著回采工作空間上方懸露巖層的大部分重量，而采空區(qū)后方只承受壓實(shí)區(qū)的重量。 （3）工作面前后方形成三個(gè)不同的支承壓力區(qū)。即工作面前方壓力增高區(qū)、工作面支護(hù)空間前后減壓區(qū)及工作面后方穩(wěn)壓區(qū)。 （4）隨著工作面不斷向前推進(jìn)，這三個(gè)區(qū)不斷向前移動(dòng)，使工作面承受的壓力顯現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的過程。,10,8.分層開采時(shí)的礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律,由于在第一分層回采時(shí)頂板巖層已經(jīng)歷了一次懸露、破裂、折斷和垮落的過程，完整性受到了破壞； 下分層工作面的老頂來壓將會(huì)顯著減弱或者不再顯現(xiàn)，即通常所說的在回采頂分層時(shí)可能出現(xiàn)“動(dòng)壓”，而在回采下分層時(shí)則主要表現(xiàn)為“靜壓”。 其基本表現(xiàn)為老頂來壓步距小，強(qiáng)度低; 支架載荷變小; 頂板下沉量變大。,11,放頂煤開采技術(shù) 由于放頂煤開采的支架上方存在一層厚而破碎且隨采隨放的頂煤，因而與分層開采相比，其礦壓顯現(xiàn)也有一些其自身的特點(diǎn),9.放頂煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)特征,12,巷道掘進(jìn)階段（） 掘進(jìn)巷道僅對(duì)小范圍巖體造成擾動(dòng)，故一般情況下礦壓顯現(xiàn)不會(huì)很劇烈.,無采掘影響階段（） 頂?shù)装逡平俣缺染蜻M(jìn)期間要小得多，故巷道基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)。,采動(dòng)影響階段（） 采動(dòng)影響是由于回采工作引起圍巖應(yīng)力再次重新分布而造成的。這階段中礦壓顯現(xiàn)也最強(qiáng)烈。,采動(dòng)影響穩(wěn)定階段（） 這是巷道圍巖經(jīng)受一次采動(dòng)影響后重新進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的階段，故其圍巖移動(dòng)特征基本上與無采掘影響階段類似。,二次采動(dòng)影響階段（） 二次采動(dòng)影響的時(shí)間和空間規(guī)律與一次采動(dòng)影響類似，但由于這種情況下巷道受到下區(qū)段工作面超前支承壓力和巷道煤體一側(cè)殘余支承壓力的疊加作用，二次采動(dòng)影響的劇烈程度和影響范圍都會(huì)比一次采動(dòng)影響稍大。,移近速度曲線,移近量曲線,10.巷道礦山壓力顯現(xiàn),13,斷層與褶曲,擠壓與破碎帶,節(jié)理、裂隙,煤層傾角,開采深度,上部煤層殘留煤柱,工作面推進(jìn)速度,采高與控頂距,8.影響工作面礦山壓力顯現(xiàn)的基本因素,14,三、采場(chǎng)頂板事故的致因及防治,15,頂板事故分類,按冒頂范圍分： 局部冒頂 大型冒頂 按發(fā)生冒頂事故的力學(xué)原因分： 壓垮型冒頂 漏冒型冒頂 推垮型冒頂,16,局部冒頂和大型冒頂,局部冒頂指范圍不大，有時(shí)僅在35支架范圍內(nèi)，傷亡人數(shù)不多(12人)的冒頂。 局部冒頂事故的次數(shù)遠(yuǎn)多于大型冒頂事故，約占采場(chǎng)冒頂事故的70%，總的危害比較大。 常發(fā)生在靠近煤壁附近、采場(chǎng)兩端、放頂線附近以及地質(zhì)破壞帶附近。 大型冒頂指范圍較大，傷亡人數(shù)較多（每次死亡3人以上）的冒頂。,17,壓垮型冒頂：老頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂； 厚層難冒頂板大面積冒落； 直接頂導(dǎo)致的壓垮型冒頂。 漏冒型冒頂：大面積漏垮型冒頂； 局部漏冒型冒頂。 推垮型冒頂：復(fù)合頂板推垮型冒頂； 金屬網(wǎng)下推垮型冒頂； 大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂； 采空區(qū)冒矸沖入采場(chǎng)的推垮型冒頂； 沖擊推垮型冒頂。 綜合類型冒頂,按力源劃分的采場(chǎng)頂板事故分類,18,1靠煤壁附近的局部冒頂,致因： 直接頂被密集裂隙切割，形成了游離巖塊； 采高過大，在老頂來壓期間，煤壁片幫，擴(kuò)大了無支護(hù)空間； 放頂煤開采，頂煤破碎。,19,鑲嵌型頂板局部冒頂,地質(zhì)及技術(shù)條件 煤層編號(hào)：11# 直接頂巖性：粉砂巖 底板：砂頁巖 采高：1.82.2m 采煤方式：炮采 支護(hù)方式：金屬摩擦支柱+1.0m金屬梁 事故發(fā)生經(jīng)過 靠近煤壁裝煤 直徑2m，厚0.9m巖塊掉落 死亡1人,20,頂板楔形巖塊冒落,地質(zhì)及技術(shù)條件 煤層編號(hào)：12# 直接頂巖性：細(xì)砂巖 底板：粉砂巖 采高：1.2m 采煤方式：80采煤機(jī)，截深0.6m 支護(hù)方式：金屬摩擦支柱+1.1m木板梁 事故發(fā)生經(jīng)過 靠近煤壁裝煤 2.7m長(zhǎng)、0.85m寬、1.04vm厚巖塊掉落 死亡1人,21,采用能及時(shí)支護(hù)懸露頂板的支架，并使端面距不大于200mm；,正懸臂交錯(cuò)頂梁支架 錯(cuò)梁直線柱支架布置,單體支柱工作面冒頂事故防治,22,炮采時(shí)，炮眼布置及裝藥量應(yīng)合理，盡量避免崩倒支架。 盡量使工作面與煤層的主要節(jié)理方向垂直或斜交，避免煤層片幫。 在金屬網(wǎng)下，還可以采用長(zhǎng)鋼梁對(duì)棚邁步支架。 在架設(shè)支架前還必須敲幫問頂，以防止掉巖塊傷人,23,綜采工作面的局部冒頂預(yù)防措施,支架設(shè)計(jì)上 采用長(zhǎng)側(cè)護(hù)板 整體頂梁 內(nèi)伸縮式前梁 增大支架向煤壁方向的水平推力 提高支架的初撐力； 工藝操作上，采煤機(jī)過后，及時(shí)伸出伸縮梁，及時(shí)擦頂帶壓移架，頂梁的俯視角不超過7。 當(dāng)碎頂范圍較大時(shí)（比如過斷層破碎帶等），則應(yīng)對(duì)破碎直接頂注入樹脂類粘結(jié)劑使其固化，以防止冒頂。,24,2采場(chǎng)兩端的局部冒頂,致因 暴露的空間大，支承壓力集中； 經(jīng)常要進(jìn)行機(jī)頭機(jī)尾的移置工作； 要拆掉原巷道支架的一個(gè)棚腿，換用抬棚支承棚梁。,25,在機(jī)頭機(jī)尾處各應(yīng)用四對(duì)一梁三柱的鋼梁抬棚支護(hù)，每對(duì)抬棚隨機(jī)頭機(jī)尾的推移邁步前移； 在機(jī)頭機(jī)尾處采用雙楔鉸接頂梁支護(hù)。 在采場(chǎng)兩端采用十字鉸接頂梁支護(hù)系統(tǒng)以防漏冒。 在超前工作面10m以內(nèi)，巷道支架應(yīng)加雙中心柱，超前工作面1020m，巷道支架應(yīng)加單中心柱以預(yù)防冒頂。,防治措施,26,27,3放頂線附近的局部冒頂,致因 回拆放頂線上“吃勁”的柱子； 當(dāng)頂板中存在被斷層、裂隙、層理等切割而形成的大塊游離巖塊時(shí)； 在金屬網(wǎng)假頂下，網(wǎng)上有大塊游離巖塊。,28,加強(qiáng)地質(zhì)及觀察工作，記載大巖塊的位置及尺寸； 在大巖塊范圍內(nèi)用木垛等加強(qiáng)支護(hù)； 當(dāng)大巖塊沿工作面推進(jìn)方向的長(zhǎng)度超過一次放頂步距離時(shí)，在大巖塊的范圍內(nèi)要延長(zhǎng)控頂距； 如果工作面用的是單體金屬支柱，在大巖塊范圍內(nèi)要用木支架替換金屬支架； 待大巖塊全部都處在放頂線以外的采空區(qū)時(shí)，再用絞車回木支柱。,防治措施,29,4地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂,致因 頂板裂隙發(fā)育、破碎； 斷層面間多充以粉狀或泥狀物； 斷層面都比較尖滑,使上、下盤之間的巖石無粘結(jié)力,尤其是斷層面成為導(dǎo)水裂隙時(shí)，更是彼此分離；,30,在斷層兩側(cè)加設(shè)木垛加強(qiáng)維護(hù)，并迎著巖塊可能滑下的方向支設(shè)戧棚或戧柱。 在煤壁的前方頂板和煤層特別破碎時(shí)，采用錨桿。 用樹脂注入煤巖裂隙中，進(jìn)行預(yù)加固。,防治措施,31,5.大型冒頂事故的致因及防治,1. 老頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂 致因 （1）垮落帶老頂巖塊壓壞采場(chǎng)支架導(dǎo)致冒頂；,32,（2）由于采場(chǎng)支架初撐力不足，在老頂巖塊未明顯運(yùn)動(dòng)之前，直接頂與老頂已發(fā)生離層。 （3）當(dāng)老頂巖塊向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，采場(chǎng)支架要承受沖擊載荷，支架容易被損壞，從而導(dǎo)致冒頂。,33,堅(jiān)硬頂板冒頂實(shí)例,地質(zhì)及技術(shù)條件 工作面長(zhǎng)度：75m 直接頂巖性：石英砂巖45m 老頂：白色石英砂巖8m 采煤方法：爆破 支護(hù)：木支柱 事故發(fā)生原因及經(jīng)過 支柱阻力低 在煤壁大面積片幫和支架折斷情況下，沒有采取措施 工作面推進(jìn)48m時(shí)，初次來壓 從煤壁處切頂 冒頂30m,34,壓垮型冒頂實(shí)例,地質(zhì)及技術(shù)條件 直接頂巖性：石英砂巖3.3m 采煤方法：爆破 支護(hù)：金屬摩擦支柱 事故發(fā)生原因及經(jīng)過 支柱阻力低，支護(hù)質(zhì)量不好 控頂5排，懸頂6m 回柱放頂 冒頂29m 回柱3人全部死亡,35,臺(tái)階下沉引起冒頂實(shí)例,地質(zhì)及技術(shù)條件 直接頂巖性：砂巖4m 采煤方法：爆破 支護(hù)：金屬摩擦支柱 事故發(fā)生原因及經(jīng)過 支柱阻力低，支架插底 控頂5排 臺(tái)階下沉 回柱放頂 冒頂12m 1人死亡,36,防治措施,提高支架支撐力和初撐力，保證直接頂與老頂之間不離層; 支架有足夠的可縮量，滿足裂隙帶老頂下沉的要求; 遇到平行工作面的斷層時(shí)： 單體支柱支護(hù)時(shí)要及時(shí)加強(qiáng)工作面支護(hù)（最好用木垛）; 液壓自移支架支護(hù)時(shí)，則應(yīng)考慮使工作面與斷層斜交或在采空區(qū)挑頂?shù)拇胧┻^斷層。,37,6. 厚層難冒頂板大面積冒頂,致因 煤層頂板是整體厚層硬巖層, 不易冒落。 征兆 頂板斷裂聲響的頻率和音響增大； 煤幫有明顯受壓與片幫現(xiàn)象； 底板出現(xiàn)底鼓或沿煤柱附近的底板發(fā)生裂縫； 巷道（上下平巷）超前壓力較明顯； 工作面中支柱載荷和頂板下沉速度明顯增大； 有時(shí)采空區(qū)頂板發(fā)生裂縫或淋水加大，向頂板中打的鉆孔原先流清水后變?yōu)榱靼缀隣畹囊后w。,38,監(jiān)測(cè) 微震儀 地音儀 超聲波地層應(yīng)力儀 防治方法 改變巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，以減小頂板懸露及冒落面積，減小頂板冒落高度，降低空氣排放速度。 具體防治措施 1頂板高壓注水 2強(qiáng)制放頂,39,40,7. 漏垮型冒頂?shù)闹乱蚣胺乐?致因 煤層傾角較大，直接頂又異常破碎； 某個(gè)地點(diǎn)失效先發(fā)生局部漏冒，造成支架失穩(wěn)，工作面頂板大面積漏垮。 預(yù)防措施 選用合適的支柱，使工作面支護(hù)系統(tǒng)有足夠的支撐力與可縮量； 頂板必須背嚴(yán)實(shí)； 嚴(yán)禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出現(xiàn)局部冒頂。,41,支架損壞漏頂實(shí)例,地質(zhì)及技術(shù)條件 煤層編號(hào)：9# 直接頂巖性：金屬網(wǎng)假頂 采高：2.2m 采煤方式：爆破，深1.6m 支護(hù)方式：木支柱+木板梁 事故發(fā)生經(jīng)過 靠近煤壁裝煤 裂網(wǎng)漏矸，冒頂兩個(gè)柱空 死亡1人,42,8. 復(fù)合頂板推垮型冒頂,致因 頂板離層 頂板巖層存在六面體 六面體有去路并有傾角 推力大于阻力,43,44,預(yù)防措施,應(yīng)用偽俯斜工作面; 掘進(jìn)上下順槽時(shí)不破壞復(fù)合頂板; 工作面初采時(shí)不要反推; 控制采高，使軟巖層冒落后能超過采高; 盡量避免上下順槽與工作面斜交; 應(yīng)用戧柱戧棚，使它們迎著六面體可能推移的方向支設(shè); 在開切眼附近于控頂區(qū)內(nèi)，系統(tǒng)地布置樹脂錨桿;,45,46,四、巷道冒頂事故的致因及防治,47,巷道冒頂事故分類,掘進(jìn)工作面冒頂 巷道交叉處冒頂 支架支護(hù)巷道冒頂 錨桿支護(hù)巷道冒頂,48,1.掘進(jìn)工作面冒頂事故的原因及防治措施,致因 頂部存在將與巖體失卻聯(lián)系的巖塊，支護(hù)不及時(shí)； 頂部存在與巖體完全失去聯(lián)系的巖塊，支護(hù)力不足或支護(hù)失效。,49,受節(jié)理切割頂板冒落,地質(zhì)及技術(shù)條件 煤層編號(hào)：9# 直接頂巖性：堅(jiān)硬頂板 底板：煤，f=3 支護(hù)方式：金屬拱形支架 事故發(fā)生經(jīng)過 5.0m長(zhǎng)、3.7m寬、1.7vm厚巖塊掉落 死亡1人，救出4人,50,過頂板巖性突變帶,地質(zhì)及技術(shù)條件 迎頭頂板出現(xiàn)板棱 頂板由砂頁巖變成煤頂 經(jīng)過 放炮崩板棱，空頂2.7m 沒有用點(diǎn)柱護(hù)頂 頂板掉矸2m*1.6m*0.6m 原因 巖性突變，連續(xù)性遭到破壞 炮崩板棱對(duì)頂板振動(dòng)大 迎頭空頂面積大,51,巖層節(jié)理裂隙及破碎帶影響,52,多發(fā)地點(diǎn),斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造破壞帶 層理裂隙發(fā)育的巖層中 放炮不慎崩倒附近支架 接頂不嚴(yán)實(shí)而導(dǎo)致巖塊砸壞支架 掘進(jìn)工作面無支護(hù)部分片幫冒頂推倒附近棚子,53,預(yù)防措施,（1）掘進(jìn)工作面遇到斷層褶曲等地質(zhì)構(gòu)造破壞帶或?qū)永砹严栋l(fā)育的巖層時(shí)，棚子支護(hù)時(shí)應(yīng)緊靠掘進(jìn)工作面，嚴(yán)格控制空頂距。 （2）嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。 （3）冒頂區(qū)及破碎帶必須背嚴(yán)接實(shí)，必要時(shí)要掛金屬網(wǎng)防止漏空。 （4）控制炮眼布置及裝藥量，防止放炮而崩倒棚子。,54,進(jìn)行臨時(shí)支護(hù),55,2.巷道交叉處冒頂事故的原因及預(yù)防措施,致因 巷道開岔時(shí)，頂部存在與巖體失卻聯(lián)系的巖塊，開岔口新支設(shè)抬棚的強(qiáng)度不足，或穩(wěn)定性不夠； 交叉點(diǎn)面積大，支護(hù)力不足。,56,交叉點(diǎn)處空頂,地質(zhì)及技術(shù)條件 煤層巷道 巷道凈斷面： 6.8 擴(kuò)大到10.5 無臨時(shí)支護(hù) 經(jīng)過 空頂作業(yè)，頂板突然冒頂 原因 交叉地點(diǎn)套修屬特殊作業(yè)，沒有制定詳細(xì)技術(shù)補(bǔ)充措施 麻痹大意，誤認(rèn)為頂板穩(wěn)定 先拆支架后支護(hù),57,交叉點(diǎn)處空頂,地質(zhì)及技術(shù)條件 頂?shù)装寰鶠閹r石 巷道凈斷面： 6.8 m*m 掘進(jìn)方式：炮掘 支護(hù)方式：u型鋼拱形支架臨時(shí)支護(hù) 背板：木板與木條 2#碹已掘進(jìn)9.6m，右邊3.6m已砌碹，斷面3.9m*3.6m 事故發(fā)生原因及經(jīng)過 2#碹向前打眼掘進(jìn)時(shí)局部冒頂 三架支架被推倒 交叉點(diǎn)懸頂面積大，沒有專人觀察頂板情況 支架穩(wěn)定性不好，臨時(shí)支護(hù)不起護(hù)頂作用,58,預(yù)防措施,（1）開岔口應(yīng)避開原來巷道冒頂?shù)姆秶?（2）必須在開口抬棚支設(shè)穩(wěn)定后再拆除原巷道棚腿。 （3）抬棚材料的質(zhì)量與規(guī)格符合要求； （4）當(dāng)開口處圍巖尖角被擠壓壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取加強(qiáng)抬棚穩(wěn)定性的措施。,59,3.支架支護(hù)巷道冒頂防治,致因 壓垮型：巷道壓力過大，損壞了支架，頂部已破碎的巖塊冒落； 漏垮型：無支護(hù)巷道或支護(hù)失效（非壓壞），巷道頂部游離巖塊在重力作用下冒落； 推垮型：巷道頂幫破碎巖石在運(yùn)動(dòng)過程中存在平行巷道軸線的分力，巷道支架的穩(wěn)定性不夠，被推倒而冒頂。,60,支架嚴(yán)重變形破壞,61,支架穩(wěn)定性差,62,工程因素影響,支架支設(shè)質(zhì)量差,63,替換支架時(shí)空頂空幫,地質(zhì)及技術(shù)條件 工作面出口處煤層巷道 將4.7m*m拱形支架替換為1.8*1.8m的木棚 經(jīng)過 木棚先支三架 回收第三架拱形支架時(shí)費(fèi)力 用錘猛擊，頂板突然冒落 原因 換棚前支架受力大 換棚后支架頂板和兩幫不接 回拱形支架時(shí)，木棚沒打中柱,64,預(yù)防措施,（1）巷道布置在穩(wěn)定的巖體中，避免采動(dòng)影響； （2）巷道支架應(yīng)有足夠的支護(hù)強(qiáng)度； （3）巷道支架有足夠的可縮量； （4）支架施工時(shí)要嚴(yán)格按工序質(zhì)量要求進(jìn)行，并特別注意頂與幫的背嚴(yán)背實(shí)問題； （5）凡因支護(hù)失效而空頂?shù)牡攸c(diǎn)，重新支護(hù)時(shí)應(yīng)先護(hù)頂，再施工； （6）巷道替換支架時(shí)，必須先支新支架，再拆老支架。,65,4.錨桿支護(hù)巷道冒頂防治,致因 巷道頂板出現(xiàn)離層 錨桿強(qiáng)度不足,66,巷道冒頂?shù)脑?巖層層理影響 鑲嵌性圍巖結(jié)構(gòu) 影響 巖層節(jié)理裂隙 及破碎帶影響 地下水影響,67,距頂板2.0m處存在軟弱夾層時(shí)剪應(yīng)力及頂板破壞過程,巖層結(jié)構(gòu),68,錨桿支護(hù)失效,69,防治措施,1.應(yīng)用地應(yīng)力為基礎(chǔ)的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法 2.鉆孔、錨桿、樹脂卷直徑進(jìn)行合理匹配 3.使用高強(qiáng)錨桿及全長(zhǎng)錨固 4.使用小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索加強(qiáng)支護(hù) 5.進(jìn)行煤巷錨桿支護(hù)監(jiān)測(cè),70,（1）高（超高）強(qiáng)度錨桿支護(hù)系統(tǒng),左旋螺紋桿體結(jié)構(gòu)，低稠度雙速錨固劑，鉆孔、桿體、樹脂卷三徑合理匹配所形成的全長(zhǎng)錨固技術(shù)，使巷道圍巖變形量比端錨錨桿減少50%以上。,71,（2）測(cè)力錨桿、頂板離層指示儀,72,(3)頂板巖層結(jié)構(gòu)探測(cè),很多巷道冒頂事故原因主要是非穩(wěn)定巖層變厚、穩(wěn)定巖層變薄、軟弱夾層使巖層組合劣化引起的，冒頂部分頂板圍巖結(jié)構(gòu)與其它穩(wěn)定區(qū)域的圍巖結(jié)構(gòu)不同，因此支護(hù)不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生冒頂,冒頂原因:直接頂板泥巖厚度由設(shè)計(jì)時(shí)的4.4m變?yōu)槊绊敃r(shí)的6.3m, 超過了設(shè)計(jì)的 錨索長(zhǎng)度(5m),冒頂原因:9與10煤層間設(shè)計(jì)時(shí)粉砂巖厚79m變?yōu)槊奥鋾r(shí)的4.06m。錨索錨在了煤層中,錨固能力大大降低.冒落長(zhǎng)40m，寬6m，高6.5m.,冒頂原因:直接頂板泥巖與基本頂砂巖間突然出現(xiàn)50mm厚的一層煤線。長(zhǎng)9.4m，寬4.2m，高2.35m，,73,頂板巖層結(jié)構(gòu)探測(cè),利用錨桿鉆機(jī)鉆孔這一施工過程，每0.8m1.0m對(duì)頂板地質(zhì)情況逐一查明，由此發(fā)現(xiàn)易冒頂頂板冒頂隱患，從而采取必要的支護(hù)措施。 本項(xiàng)技術(shù)是原創(chuàng)型的，屬于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)獨(dú)有技術(shù)。,74,(4)頂板巖層穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)分類,由于巷道頂事故是由巖層組合劣化引起的，冒頂部分頂板圍巖與其它穩(wěn)定區(qū)域的圍巖條件不同，一般不屬于同一類別，在這種不同類別的頂板中使用相同的錨桿支護(hù)參數(shù)必然造成一方面支護(hù)過剩（占60以上），另一方面支護(hù)不足（萬分之五）。 將巷道劃分為若干區(qū)域，利用頂板巖層結(jié)構(gòu)探測(cè)儀測(cè)得的頂板巖層參數(shù)進(jìn)行分類（每個(gè)區(qū)域的范圍可以達(dá)到足夠?。?。 煤巷頂板圍巖的動(dòng)態(tài)分類為首次。,75,（5）合理煤柱尺寸研究,留設(shè)煤柱護(hù)巷時(shí)的基本要求 盡量減少煤柱損失 煤柱寬度要符合采場(chǎng)頂板運(yùn)動(dòng)規(guī)律及支承壓力分布規(guī)律 煤柱寬度要有利于充分發(fā)揮先進(jìn)錨桿支護(hù)技術(shù)的作用,76,煤柱破壞機(jī)理分析 煤柱的幾種破壞形式 影響煤柱工作狀態(tài)的因素分析 錨桿加固煤柱機(jī)理,(a)煤柱頂部無軟夾層(b)煤柱頂部有軟夾層(c)煤柱高1/2處有軟夾層,a切破壞，b縱向劈裂，c沿弱面或斷層破壞，d煤柱壓入底板出現(xiàn)底臌 煤柱常見的幾種破壞形式,載荷大小 煤柱強(qiáng)度的尺寸-形狀效應(yīng) 承載時(shí)間 煤柱與圍巖的相互作用,77,可切割,78,柔性好,79,玻璃纖維過膠 拉擠成型 加熱固化 套管復(fù)合 尾部滾絲 二次固化,FRP錨桿成型工藝,80,（6）防斷頂板金屬錨桿,81,錨桿尾部斷裂的危害,82,普通錨桿的尾部破斷機(jī)制,對(duì)普通錨桿，其錨尾螺紋部位的有效斷面直徑小于桿體直徑是造成錨尾斷裂失效的內(nèi)