煤礦頂板管理概述(ppt 57頁(yè)).ppt

1、掘進(jìn)頂板管理,主要內(nèi)容,一、近年頂板事故概況 二、礦山壓力概括 三、巷道支護(hù) 四、掘進(jìn)頂板管理 五、頂板事故的致因及防治 六、頂板事故的處理,第一章 近年頂板事故概況,一）2004-2008年頂板事故統(tǒng)計(jì),通過(guò)柱狀圖，我們可以清晰的看出，頂板事故逐年在下降，企業(yè)與職工的安全意識(shí)逐年提高,二）、頂板事故在煤礦事故中的比重,頂板事故是在煤礦事故中占的比重為第三位，可見(jiàn)，頂板事故是煤礦事故中易發(fā)、頻發(fā)的,三、頂板事故的特點(diǎn),頂板事故具有四個(gè)屬性 （一）突發(fā)性 （二）災(zāi)難性 （三）破壞性 （四）繼發(fā)性,第二章 礦山壓力概況,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

2、；支承壓力。 以上都是礦山壓力統(tǒng)籌范圍之內(nèi)，下面主要介紹巷道掘進(jìn)時(shí)，頂板所受圍巖壓力的影響,一、巷道圍巖壓力 地下巖體在開(kāi)挖以前，由于自重和構(gòu)造所引起的應(yīng)力是處于平衡狀態(tài)。 當(dāng)開(kāi)掘巷道或進(jìn)行回采工作時(shí)，破壞了原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)，就會(huì)引起巖體內(nèi)部應(yīng)力的重新分布。 表現(xiàn)為巷硐周圍煤、巖體產(chǎn)生移動(dòng)、變形甚至破壞，直到煤、巖體內(nèi)部形成一個(gè)新的應(yīng)力平衡狀態(tài)為止。 在此過(guò)程中，巷道本身或安設(shè)在其中的支護(hù)物會(huì)受到各種力的作用。這種由于在地下煤巖中進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、硐室及回采工作面周圍煤、巖體中和其中的支護(hù)物上所引起的力，就叫做“礦山壓力,一）礦山壓力與礦山壓力顯現(xiàn)基本概念,在礦山壓力的作用下，會(huì)引起各種

3、力學(xué)現(xiàn)象，如頂板下沉，底板臌起，巷道變形后斷面縮小，巖體破壞散離甚至大面積冒落，煤被壓松產(chǎn)生片邦或突然拋出，支架嚴(yán)重變形或損壞，充填物被壓縮，以及大量巖層移動(dòng)地表塌陷等等。這些由于礦山壓力作用，使圍巖、煤體和各種人工支護(hù)物產(chǎn)生的種種力學(xué)現(xiàn)象，統(tǒng)稱為“礦山壓力顯現(xiàn),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(wú)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

4、，故其圍巖移動(dòng)特征基本上與無(wú)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,巷道礦山壓力顯現(xiàn),斷層與褶曲,擠壓與破碎帶,節(jié)理、裂隙,煤層傾角,開(kāi)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,二）影響工作面礦山壓力顯現(xiàn)的基本因素,第三章 巷道支護(hù),第一節(jié) 巷道礦壓控制原理 巷道中的礦壓顯現(xiàn)是客觀的自然現(xiàn)象，除了一些特殊情況外，在采掘過(guò)程中企圖完全消除這種現(xiàn)象是不可能的。然而在掌握巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，以

5、巖石力學(xué)理論為指導(dǎo)，有可能在不同程度上減輕礦壓顯現(xiàn)對(duì)巷道的危害，從而達(dá)到安全生產(chǎn)和取得較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的目的，這是巷道礦壓控制的基本任務(wù),巷道礦壓控制的三類方法及途徑： 第一類：巷道保護(hù) 第二類：巷道支護(hù) 第三類：巷道維護(hù)（維修） 目前所采用的各種礦壓控制方法，從其對(duì)付礦壓的原理來(lái)看不外“抗壓”、“讓壓”、“躲壓”、“移壓”等幾種,巷道礦壓控制基本原理及途徑,第二節(jié) 巷道支護(hù)及其材料,傳統(tǒng)的巷道支護(hù)有木支護(hù)、料石及混凝土砌碹、礦工鋼支護(hù)、U型鋼支護(hù)。目前，廣泛采用的有錨桿支護(hù)以及噴射混凝土支護(hù)。 一、木材支架 二、料石和混凝土砌碹 三、金屬支架 ： 承載能力大，可多次復(fù)用， 儲(chǔ)運(yùn)方便，安裝容易

6、及迅 速等優(yōu)點(diǎn),各掘進(jìn)區(qū)在掘進(jìn)巷道過(guò)程中大多使用的是金屬拱形支架，規(guī)格有：14 m2 拱形支架，13.36 m2拱形支架、10.4m2拱形支架做切眼時(shí)使用一板三柱或者7平方拱支護(hù),10.4m2拱形支架,一）拱形支架支護(hù),一）錨桿支護(hù),1. 普通圓鋼粘結(jié)式錨桿 2可拉伸錨桿 3高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度錨桿 4管縫式錨桿 5可切割錨桿和可回收錨桿 6桁架錨桿 7組合錨桿,種類,錨桿懸吊作用,錨桿支護(hù)對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響一,2）錨桿組合作用,錨桿支護(hù)對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響二,圖4-11（3）錨桿擠壓作用,錨桿支護(hù)對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響三,第四章 掘進(jìn)巷道頂板管理,一、掘進(jìn)巷道頂板管理的主要內(nèi)容,1)掌握巷道開(kāi)掘后圍巖

7、體的范圍及圍巖應(yīng)力分布情況。根據(jù)影響巷道圍巖應(yīng)力的因素：圍巖的性質(zhì)、巷道所處的深度、巷道周圍的地質(zhì)構(gòu)造、水文變化、巷道的斷面形狀尺寸等，了解圍巖應(yīng)力分布情況及在此應(yīng)力作用下圍巖的變形和位移后，才能選擇合適的支護(hù)材料、支護(hù)形式，達(dá)到維護(hù)巷道的目的。 (2)從有利于巷道圍巖的穩(wěn)定性出發(fā)，合理選擇巷道的施工方法，減少各工序?qū)敯骞芾淼挠绊憽?(3)按作業(yè)規(guī)程規(guī)定控制工作面空頂距離和臨時(shí)支護(hù)的長(zhǎng)度，盡可能縮短工作面空頂時(shí)間和臨時(shí)支護(hù)巷道的長(zhǎng)度。 (4)施工中，做好基礎(chǔ)資料的積累和隱蔽工程的記錄工作。施工中和竣工時(shí)，按國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局頒發(fā)的井巷工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查和驗(yàn)收,二、掘進(jìn)工作面頂板安全管理分類

8、,A類頂板安全管理類型：巷道坡度20以上、過(guò)斷層破碎帶、揭煤以及頂部為煤的半煤巖、采用非常規(guī)方法施工大斷面峒室、綜采面擴(kuò)切巷、煤倉(cāng)、交叉點(diǎn)（十字頭）施工、冒頂處理等。 B類頂板安全管理類型：巷道坡度1020、煤巷施工斷面13m2、頂?shù)装逅绍浧扑?、?gòu)造比較復(fù)雜以及巷道開(kāi)門、貫通、提（落）巷、開(kāi)鉆場(chǎng)、小水倉(cāng)、工具室、碴峒、過(guò)老空老巷等。 C類頂板安全管理類型：不具備A類、B類作業(yè)特征的頂板安全管理類型,各類頂板安全管理類型應(yīng)采取的管理辦法： A類：必須制定頂板管理專項(xiàng)技術(shù)措施，區(qū)隊(duì)長(zhǎng)（支書(shū)）及主管業(yè)務(wù)科室管理人員現(xiàn)場(chǎng)跟班，當(dāng)班帶班領(lǐng)導(dǎo)到作業(yè)地點(diǎn)巡查一次，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，落實(shí)責(zé)任，及時(shí)處理。 B類：必須制

9、定頂板管理專項(xiàng)技術(shù)措施，跟班隊(duì)長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)跟班，業(yè)務(wù)主管部門每天必須有人巡查。 C類：按正常作業(yè)管理程序進(jìn)行管理,三、巷道掘進(jìn)期間日常頂板管理工作 (1)敲幫問(wèn)頂。上班進(jìn)入工作面，打眼放炮前均應(yīng)敲幫問(wèn)頂，處理隱患，排除不安全因素后再作業(yè)。(2)控制工作面空頂距離，超過(guò)規(guī)定的空頂距應(yīng)先支護(hù)后掘進(jìn)。(3)單孔長(zhǎng)距離掘進(jìn)，要經(jīng)常檢查工作面后方支架的情況，對(duì)斷梁折腿或變形嚴(yán)重的支架，應(yīng)加固修復(fù)。修復(fù)巷道時(shí)，修復(fù)地點(diǎn)以里的人員應(yīng)全部撤出，預(yù)防冒頂堵人。工作面因放炮，崩倒的棚子應(yīng)由外向里逐架扶棚復(fù)位。(4)熟悉掘進(jìn)巷道出現(xiàn)冒頂事故的原因，加強(qiáng)日常檢查，采用針對(duì)性措施，預(yù)防冒頂片幫事故的發(fā)生,三、頂板管理的措施（

10、一）架棚巷道的頂板管理 1.工作面迎頭安全設(shè)施(包括前探梁的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、使用方法，必須在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定。 架棚巷道掘進(jìn)工作面迎頭必須使用前探梁，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。 2.巷道采用型鋼支護(hù)的，必須使用機(jī)械扳手安裝卡纜和使用數(shù)字式扭力扳手檢測(cè)扭矩。36U卡纜緊栓扭矩不小于260Nm，29U不低于200Nm 3.煤層巷道掘進(jìn)必須采取注水措施。架棚巷道過(guò)老空、老巷、斷層破碎帶、遇松軟煤(巖)層時(shí)，必須采取措施增加支護(hù)強(qiáng)度；頂煤（巖）松軟破碎時(shí)要采取先挺后進(jìn)或先注后進(jìn)措施，超前控頂,二）巷道開(kāi)門時(shí)的頂板管理。(1)開(kāi)掘地點(diǎn)要選在頂板穩(wěn)定，支護(hù)完好并目避開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造區(qū)、壓力集中區(qū)、頂板冒落區(qū)。(2)新掘巷道與

11、原有巷道的方位要保持較大的夾角 (最好大于45)。(3)必須加固好開(kāi)掘處及其附近的巷道支架，若近處有空頂空幫情況，小范圍的可加密支架，背好幫頂；大范圍的應(yīng)用木垛接頂處理，同樣用背板背好打緊。對(duì)將受施工影響的棚子進(jìn)行加固，其方法有挑棚、打點(diǎn)柱、設(shè)木垛等。 (4)新巷開(kāi)掘施工，要打淺眼、少裝藥、放小炮，或用手鎬挖掘的方法，盡量避免震動(dòng)圍巖或因放炮引起冒頂。 (5)新巷開(kāi)掘處要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，盡量縮短頂板暴露時(shí)間和減小暴露面積。若壓力增大，則應(yīng)及時(shí)采用適合現(xiàn)場(chǎng)情況的特殊支護(hù),三）沿空掘巷頂板破碎時(shí)的頂板管理措施 (1)避開(kāi)動(dòng)壓影響，巷道施工必須在上區(qū)段回采工作結(jié)束，待巖層活動(dòng)完全穩(wěn)定后再進(jìn)行。 (2)

12、盡量減小掘進(jìn)時(shí)的空頂面積。放炮前支架緊跟到工作面，放炮后及時(shí)架設(shè)支架。要減少裝藥量，避免對(duì)頂板的震動(dòng)。如果放炮難以控制和管理頂板，改用手鎬方法掘進(jìn)。 (3)巷道支架要加密，將頂幫用木板等背嚴(yán)接實(shí)。 (4)擦邊掘進(jìn)時(shí)，如遇上區(qū)段巷道的棚腿外露時(shí)，其下幫棚腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到擋矸簾的作用。（四）過(guò)斷層、裂隙地質(zhì)構(gòu)造帶的頂板管理措施 (1)采用架棚支護(hù)時(shí)，棚距要縮小，提高支護(hù)應(yīng)變能力。 (2)棚梁方向盡量正交節(jié)理面架設(shè)，增大支架密度，減少空頂距離，永久支架要緊跟工作面，背幫背頂要嚴(yán)實(shí)。 (3)采用砌碹支護(hù)時(shí)，每次掘砌長(zhǎng)度不大于1m。 (4)頂板特別破碎時(shí)需采用超前支護(hù)的辦法管理頂板,

13、第五章 巷道頂板事故的致因及防治,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,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,受節(jié)理切割頂板冒落,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(wèn)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,2.巷道交叉處冒頂事故的原因及預(yù)防措

14、施,致因 巷道開(kāi)岔時(shí)，頂部存在與巖體失卻聯(lián)系的巖塊，開(kāi)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,交叉點(diǎn)處空頂,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(guò) 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(méi)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,預(yù)防措施,1）開(kāi)岔口應(yīng)避開(kāi)原來(lái)巷道冒頂?shù)姆秶?（2）必須在開(kāi)口抬棚支設(shè)穩(wěn)定后再拆除原巷道棚腿。 （3）抬棚材

15、料的質(zhì)量與規(guī)格符合要求； （4）當(dāng)開(kāi)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,3.支架支護(hù)巷道冒頂防治,致因 壓垮型：巷道壓力過(guò)大，損壞了支架，頂部已破碎的巖塊冒落； 漏垮型：無(wú)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(guò)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,支架嚴(yán)重變形破壞,支架穩(wěn)定性差,工程因素影響,支架支設(shè)質(zhì)量差,替換支架時(shí)空頂空幫,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，

16、并特別注意頂與幫的背嚴(yán)背實(shí)問(wèn)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,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,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,距頂板2.0m處存在軟弱夾層時(shí)剪應(yīng)力及頂板破壞過(guò)程,巖層結(jié)構(gòu),錨桿支護(hù)失效,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(shù)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),原巖應(yīng)力重新分布,掘進(jìn)過(guò)程支護(hù)不及時(shí),支架強(qiáng)

17、度不足,頂板事故,頂板事故的發(fā)生機(jī)理,避免頂板事故，保證采礦作業(yè)安全,礦山壓力控制,第六章 頂板事故的處理,冒頂事故的處理一、發(fā)生事故時(shí)現(xiàn)場(chǎng)人員的行動(dòng)原則1及時(shí)報(bào)告災(zāi)情發(fā)生災(zāi)變事故后，事故地點(diǎn)附近的人員應(yīng)盡量了解或判斷事故性質(zhì)、地點(diǎn)和災(zāi)害程度，并迅速地利用最近處的電話或其他方式向礦調(diào)度室匯報(bào)，并迅速向事故可能波及的區(qū)域發(fā)出警報(bào)，使其他工作人員盡快知道災(zāi)情。在匯報(bào)災(zāi)情時(shí)，要將看到的異?，F(xiàn)象(火煙、飛塵等)、聽(tīng)到的異常聲響、感覺(jué)到的異常沖擊如實(shí)匯報(bào)，不能憑主觀想象判定事故性質(zhì)，以免給領(lǐng)導(dǎo)造成錯(cuò)覺(jué)。影響救災(zāi)，這在我國(guó)煤礦救災(zāi)中是有沉痛教訓(xùn)的。2積極搶救災(zāi)害事故發(fā)生后，處于災(zāi)區(qū)內(nèi)以及受威脅區(qū)域的人員，

18、應(yīng)沉著冷靜。根據(jù)災(zāi)情和現(xiàn)場(chǎng)條件，在保證自身安全的前提下，采取積極有效的方法和措施，及時(shí)投入現(xiàn)場(chǎng)搶救，將事故消滅在初起階段或控制在最小范圍，最大限度地減少事故造成的損失。在搶救時(shí)，必須保持統(tǒng)一的指揮和嚴(yán)密的組織，嚴(yán)禁冒險(xiǎn)蠻干和驚慌失措，嚴(yán)禁各行其是和單獨(dú)行動(dòng)；要采取防止災(zāi)區(qū)條件惡化和保障救災(zāi)人員安全的措施，特別要提高警惕，避免中毒、窒息、爆炸、觸電、二次突出、頂幫二次垮落等再生事故的發(fā)生,3安全撤離當(dāng)受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)不具備事故搶救的條件，或可能危及人員的安全時(shí)，應(yīng)由在場(chǎng)負(fù)責(zé)人或有經(jīng)驗(yàn)的老工人帶領(lǐng)，根據(jù)礦井災(zāi)害預(yù)防和處理計(jì)劃中規(guī)定的撤退路線和當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，盡量選擇安全條件最好、距離最短的路線，迅速撤

19、離危險(xiǎn)區(qū)域。在撤退時(shí)，要服從領(lǐng)導(dǎo)，聽(tīng)從指揮，根據(jù)災(zāi)情使用防護(hù)用品和器具；遇有溜煤眼、積水區(qū)、垮落區(qū)等危險(xiǎn)地段，應(yīng)探明情況，謹(jǐn)慎通過(guò)。災(zāi)區(qū)人員撤出路線選擇的正確與否決定了自救的成敗。4妥善避災(zāi)如無(wú)法撤退(通路被冒頂阻塞、在自救器有效工作時(shí)間內(nèi)不能到達(dá)安全地點(diǎn)等)時(shí)，應(yīng)迅速進(jìn)入預(yù)先筑好的或就近地點(diǎn)快速建筑的臨時(shí)避難硐室，妥善避災(zāi)，等待礦山救護(hù)隊(duì)的援救，切忌盲動(dòng),二 冒頂事故時(shí)的自救與互救1采煤工作面冒頂時(shí)的避災(zāi)自救措施（1）迅速撤離到安全地點(diǎn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)工作地點(diǎn)有即將發(fā)生冒頂?shù)恼髡祝?dāng)時(shí)又難以采取措施防止采煤工作面頂板冒落時(shí)，最好的避災(zāi)措施是迅速離開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)，撤退到安全地點(diǎn)。（2）遇險(xiǎn)時(shí)要靠煤幫貼身站立或到木垛處避災(zāi)。從采煤工作面發(fā)生冒頂?shù)膶?shí)際情況來(lái)看，頂板沿煤壁冒落是很少見(jiàn)的。因此，當(dāng)發(fā)生冒頂來(lái)不及撤退到安全地點(diǎn)時(shí)，遇險(xiǎn)者應(yīng)靠煤幫貼身站立避災(zāi)，但要注意煤壁片幫傷入。另外，冒頂時(shí)可能將支柱壓斷或推