頂板災(zāi)害防治技術(shù)

1、頂板災(zāi)害防治技術(shù) 第一節(jié) 頂板事故分類一、分類方法：1、按冒頂范圍分：大型冒頂冒頂范圍在幾十平米至幾百平米（工作面1/3以上）；局部冒頂冒頂范圍在幾平米以下；小型冒頂介于二者之間。2、按冒頂?shù)攸c分：端頭冒頂煤壁側(cè)冒頂放頂線冒頂3、按力學(xué)原因分：壓垮型冒頂由垂直于層面方向頂板壓力壓壞支架，致冒；漏冒型冒頂已破碎頂板未得到有效維護(hù)，發(fā)生漏冒、空頂、支架失穩(wěn)致冒；推垮型冒頂由平行于層面方向頂板壓力推倒支架，致冒；綜合型冒頂壓、漏、推綜合作用致冒；地質(zhì)條件不利致冒。二、冒頂事故分級：一般事故 一次死亡12人；較大事故 一次死亡39人；重大事故 一次死亡1029人；特大事故 一次死亡30人以上。第二節(jié)壓

2、垮型冒頂機理及預(yù)防措施一、采動后頂板活動的一般規(guī)律：直接頂初次垮落直接頂?shù)谝淮未竺娣e垮落。（垮落厚度1m以上，垮落長度達(dá)工作面一半以上）老頂初次來壓（初次來壓步距一般為2035m）老頂周期來壓（老頂一般在煤壁以里2米10多米斷裂，步距1/2初次來壓步距）壓垮型冒頂主要在老頂來壓時發(fā)生。二、壓垮型冒頂?shù)臋C理： 1、頂板條件：直接頂比較?。恢苯禹斏侠享?shù)姆謱雍穸刃∮?6m，（易斷裂，難形成平衡結(jié)構(gòu)）2、冒頂機理：垮落帶老頂巖塊靜力壓垮支架：（圖127）支架支撐力不足，被壓壞發(fā)生壓垮型冒頂。最不利狀態(tài)：老頂巖塊前端脫離煤壁支撐，后端未觸矸，全部重量壓在支架上?？迓鋷Ю享攷r塊沖擊壓垮支架：（圖128）

3、支架初撐力不足，直接頂與老頂間離層，老頂巖塊斷裂下移，沖擊壓垮支架發(fā)生。威脅最大，壓死、壓壞（支柱油缸炸裂）、壓入底板。裂隙帶老頂壓垮支架：（圖129）裂隙帶老頂斷裂、下沉、旋轉(zhuǎn)、觸矸時，支架可縮量不足，被壓壞產(chǎn)生；壓垮后冒落的只是垮落帶巖層。（有時工作面支架支護(hù)強度不夠或穩(wěn)定性差，也可因不能承受直接頂載荷而發(fā)生壓垮型冒頂）3、特征：支柱（架）被壓壞有折損，支架被壓入底板。三、預(yù)防措施：1、支架要有足夠的支撐力（支撐力能平衡最不利情況下，垮落帶直接頂及老頂重量）2、支架要有較高的初撐力（較高初撐力能保證直接頂與老頂不離層）3、支架要有足夠的可縮量（足夠可縮量滿足裂隙帶老頂最大下沉量的要求）（支

4、架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也很重要，更重要的是支撐力和可縮量）第三節(jié)漏冒型冒頂機理及預(yù)防措施漏冒型冒頂?shù)脑颍褐苯禹斳浫跗扑?。主要措施：支架護(hù)好頂板（掩護(hù)式、單體支柱頂梁插嚴(yán)背實，柱距0.7m）一、大面積漏垮型冒頂：漏冒軟弱破碎直接頂因護(hù)頂不好，破碎巖石沿支架縫隙產(chǎn)生連續(xù)不斷的冒落；漏冒型冒頂破碎頂板發(fā)生漏冒，頂板完整性遭到破壞，導(dǎo)致支架失效，造成冒頂。漏垮型冒頂類型：大面積漏垮型；煤壁附近局部冒頂；上下端頭局部冒頂；放頂線附近局部冒頂。1、冒頂?shù)臈l件：直接頂異常破碎；煤層傾角較大。2、冒頂機理：由于直接頂異常破碎，且傾角較大，一處因支護(hù)失效發(fā)生局部冒頂，其上方碎頂在自然安息角作用下冒落，使支架失穩(wěn)傾倒，

5、以致發(fā)生連鎖性破壞，導(dǎo)致垮面。3、預(yù)防措施：1）選用合適支柱 使支護(hù)系統(tǒng)有足夠的支撐力與可縮量；2）頂板必須插嚴(yán)背實，梁頭緊頂煤壁，甚至超前掏梁窩；3）嚴(yán)防爆破、移溜等工序弄倒支架，引起局部冒頂。二、煤壁區(qū)局部冒頂：1、冒頂條件：因構(gòu)造及采動影響，直接頂破碎或有嚴(yán)重的節(jié)理劈（游離巖塊）2、冒頂機理： 直接頂存在游離巖塊，落煤后支護(hù)不及時或倒拄、片幫，引起巖塊冒落傷人。（頂板下沉量大，導(dǎo)致直接頂彎曲，擠壓煤壁區(qū)頂板，易碎易冒）3、預(yù)防措施：綜采：提高支架的初撐力，使端面冒高不超過300mm（提高支撐力，減少彎曲度）；選及時支護(hù)移架方式（支架結(jié)構(gòu)符合先移架后移溜）；端面距不超過340mm（一般不超

6、過200mm，有利于維持頂板的完整性）支架增設(shè)護(hù)幫板（采高2.53.0m以上）鋪網(wǎng)；頂板超前注入樹脂固化 單體柱：及時支護(hù)；端面距不大于200mm；（截深小用正倒懸臂錯梁直線柱、正懸臂交錯梁支護(hù)）（必要時掏梁窩、架設(shè)貼幫柱）敲幫問頂；禁止人員在無支護(hù)區(qū)工作；放小炮，松動爆破；鋪網(wǎng)；提高支柱的初撐力，使冒高不超過200mm。三、工作面上下端頭局部冒頂：端頭 機頭（尾） 一段相連巷道1、端頭頂板特點：狀態(tài)：面積大；破碎；離層。原因：巷道掘出時間長，圍巖變形嚴(yán)重；巷道支架初撐力小，頂板先期離層；移機頭（尾）支架改柱頻繁，支柱多工作在初撐階段，控頂下沉不利，加大離層；煤體受疊加制成壓力作用，松軟破碎，

7、降低對頂板的支撐控制（增加無支護(hù)面積）。2、冒頂機理： 頂板離層、破碎，移機頭（尾）改柱時易發(fā)生局部漏冒；頂板離層，易發(fā)生推垮型冒頂（有水平推力，有自由空間）易發(fā)生砸垮型冒頂（老頂突然斷裂、下移沖擊）3、防治措施：四對八梁邁步前移支護(hù)（一梁三柱，其中一對放在與巷道交接處）巷道超前支護(hù)。四、放頂線附近的局部冒頂：（單體柱）放頂線附近冒頂僅發(fā)生在單體面，多發(fā)生在回柱時。1、冒頂類型：回撤“吃勁”柱子導(dǎo)致大面積冒頂；（分段）撤離支架后，頂板延遲垮落，大塊垮落波及冒頂（支柱支撐失穩(wěn)，冒落）2、預(yù)防措施：用木柱替換金屬支柱，再回撤木柱；液柱遠(yuǎn)距離卸載（加長卸載手把）；有排柱放頂（切斷懸露不垮頂板）；由下

8、向上順序撤除支架。第四節(jié) 推垮型冒頂機理及預(yù)防措施一、金屬網(wǎng)下推垮型冒頂：采用傾斜分層下行垮落金屬網(wǎng)假頂走向長壁采煤法，單體支柱易發(fā)生。1、冒頂條件：20；懸浮頂板網(wǎng)上碎矸與上覆硬巖大塊間存在空隙（離層）；單體支架工作面。2、冒頂特點：多發(fā)生于初次放頂前后；多無前兆，少數(shù)前兆偽柱子向下傾斜；垮前支柱受力不大；垮后支柱無折損，向下或向采空區(qū)傾倒；上位斷裂硬巖大塊大面積懸露；多發(fā)生在回柱時；多為摩擦柱工作面。3、冒頂機理：分兩個階段：1）形成網(wǎng)兜支撐力小或支護(hù)失效造成；2）推垮工作面網(wǎng)兜形成后，周圍支柱不穩(wěn)定，在傾斜拉力作用下，網(wǎng)兜由迎山變成反山，導(dǎo)致冒頂。4、預(yù)防措施：1）分層開采切眼為內(nèi)錯式布

9、置，躲開邊界空頂；2）提高支柱的初撐力（可增強支柱的穩(wěn)定性）；3）增強支架的“整體性”及穩(wěn)定性；4）偽俯斜開采；5）初次放頂將金屬網(wǎng)落到底板（可剪斷，避免產(chǎn)生空頂）第五節(jié)綜合類型冒頂?shù)臋C理及預(yù)防措施一、厚層難冒頂板導(dǎo)致的冒頂：1、冒頂機理：1）頂板大面積懸露；2）跨度超過極限跨度，破壞（彎矩拉伸或重力剪切）。2、預(yù)防措施：1）鉆眼爆破或高壓注水；2）挑頂，增加冒落高度；3）先開采近距下部煤層。二、地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂：主要是斷層影響。1、單體柱工作面：1）斷層附近壓力大壓垮型冒頂；2）頂板破碎漏垮型冒頂；3）碎頂沿傾斜斷層面移動推垮型冒頂。措施：增大支護(hù)密度；提高初撐力；增強穩(wěn)定性木垛、戧

10、棚、戧柱；2、綜采工作面：過斷層直接過或斜交通過。三、大塊游離頂板導(dǎo)致的冒頂：（一）復(fù)合頂板推垮型冒頂：推垮型冒頂多發(fā)生于兩類頂板：復(fù)合頂板；金屬網(wǎng)頂（再生頂板）1、復(fù)合頂板：復(fù)合頂板“下軟上硬”易離層頂板；下軟指下部軟弱巖層，可一層或幾個分層，易彎曲；上硬強度相對較大，不易彎曲。復(fù)合頂板特征：頂板由下軟上硬不同巖性的巖層組成；軟硬巖層間有煤線或軟弱夾層；0.5m軟巖厚度3.0m（托煤頂、厚煤層分層開采也屬此類）復(fù)合頂板指采煤后特別容易離層的頂板第一分層（上有煤線或軟弱夾層），厚度為0.53.0m2、推垮型冒頂特征：頂板壓力不大，支架沒變形、損壞；冒頂前，頂板多拉綹，沿煤幫斷裂；支柱沿某一方向

11、傾倒（向下、向老塘）；上部巖層一般大面積懸露不冒；冒頂多發(fā)生于回柱期間；初采開切眼附近多發(fā)；多無預(yù)兆，有時有預(yù)兆：支柱順山，頂板掉渣。3、冒頂機理：頂板形成六面體：離層初撐力小，軟巖下沉離層；（初撐力小原因：支架本身??；支架失效；支架打在浮煤浮矸上）斷裂構(gòu)造裂隙；舊巷切割；巷道挑頂；初撐力小頂板變形大沿煤壁斷裂。有去路和傾角：去路沿傾斜向下或向采空區(qū)，出現(xiàn)自由空間；傾角產(chǎn)生滑動力。推力大于阻力：推力重力分力；阻力摩擦阻力（層面間、煤壁斷裂面）；支柱迎山角產(chǎn)生的支力分力；（支架為平行珩架結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定） 4、措施：有針對性采取措施：不離層，不斷裂，無去路，大摩擦，穩(wěn)支架。成功經(jīng)驗：掩護(hù)式支架替代單

12、體支架增強支架穩(wěn)定性；走向長壁改為俯斜長壁消除去路。單體面措施：消除去路偽俯斜46；初采不反推；不破頂掘進(jìn)上下區(qū)段巷道不破頂；初采不反推避免反推區(qū)放頂引發(fā)推垮型冒頂；控制采高冒落堆積高度超過采高，起到阻擋頂板移動作用；靈活應(yīng)用戧柱、戧棚控制六面體平移；增強穩(wěn)定性特種支架；單體摩擦柱拉鉤形成“整體支架”；提高初撐力不離層、不斷裂、增摩擦、穩(wěn)支架；（楔子緊柱3kn 始動10kn，螺旋升柱器5kn始動15kn）（液壓升柱器10kn始動30kn，單體液柱78114kn）必須采用單體液柱，防止推垮；5、易發(fā)生推垮型冒頂?shù)攸c：開切眼附近支撐力不足，離層，支撐力不均，形成斷裂；地質(zhì)破壞帶斷層、裂隙，易形成六

13、面體；巖層尖滅構(gòu)造易形成六面體，并有去路；掘巷破頂處切割頂板形成一面，下順槽可增加去路；局部冒頂區(qū)附近存在去路；傾角大的地段推移力大；頂板巖層含水地段阻力降低。補充資料：事故分析報告書寫格式在分析事故的基礎(chǔ)上進(jìn)行。一般要寫明如下一些問題：引言：簡要說明時地發(fā)生事故，事故后果（死傷人數(shù)，經(jīng)濟(jì)損失）一、工作面概況：1、煤層地質(zhì)條件回采煤層，傾角，均厚，柱狀圖，頂?shù)装鍘r性，構(gòu)造，老硐等。2、工作面概況采法，面長，支護(hù)（設(shè)備、布置、特殊支架），回采工藝，工作面平面位置圖，工作面平面布置圖（指明冒頂區(qū)域）。二、事故經(jīng)過（過程）：1、按時間順序，羅列與事故有關(guān)的（相關(guān)的）工作程序。如出勤情況，支護(hù)狀況（不

14、合格的要注明，為后續(xù)分析奠定基礎(chǔ)），最近冒頂狀況，安全評估及措施。2、事故過程。盡可能詳細(xì)描述冒頂當(dāng)班的工作或操作過程，時間可以精確到分。3、搶救及事故傷亡情況（人員，姓名，職務(wù)），其他損失。三、事故分析：1、由冒頂特征，判定冒頂性質(zhì)和事故原因。2、思想因素。（挖掘?qū)Σ恢匾?，對頂板不了解，對客觀規(guī)律認(rèn)識不足，思想麻痹）3、技術(shù)因素。（推采速度、工藝過程、支架布置及性能、過構(gòu)造等措施不利等）4、自然因素。（頂板性質(zhì)，構(gòu)造，地質(zhì)條件復(fù)雜，水，老硐等）5、管理因素。（領(lǐng)導(dǎo)重視不夠，措施不當(dāng)，指揮不當(dāng)，安全教育不當(dāng)?shù)龋?、責(zé)任認(rèn)定及處理。依據(jù)反事故調(diào)查及上述事故分析，明確責(zé)任者，為事故定性（責(zé)任事故，

15、非責(zé)任事故，違章操作，違章指揮，支護(hù)質(zhì)量）四、今后措施：針對冒頂事故原因分析，對應(yīng)各原因，制定行之有效的措施，杜絕類似問題再度發(fā)生。四、沖擊推垮型冒頂（沖垮型）：1、類型：頂離層，上覆巖層大塊矸石砸下，直接砸垮（圖229）；頂離層，上覆巖層大塊矸石掉下，使之失穩(wěn)撐推垮；金屬網(wǎng)離層，上巖大范圍垮落使之失穩(wěn)成推跨；局部冒頂處理不當(dāng)（糊頂），上巖冒落砸垮。2、措施：提高初撐力避免離層；增強穩(wěn)定性避免推倒。五、旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂：1、類型：中等穩(wěn)定以上頂板，出現(xiàn)較大懸頂，受斷層、裂隙切割成較大巖塊，回柱后頂板回轉(zhuǎn)，推倒支架。工作面有沿煤壁方向5m以上斷裂（斷層）易發(fā)生。2、措施：加強頂板動態(tài)監(jiān)測，確定頂板

16、巖塊結(jié)構(gòu)（尤其懸頂嚴(yán)重時）；在大型巖塊內(nèi)加強支護(hù)（加打木垛），暫不回柱；回柱時先用木支架替換金屬支架，后遠(yuǎn)距離回柱；回柱在大型巖塊處于放頂線外時進(jìn)行。冒頂類型分類匯總冒頂類型頂板類型頂板活動特征支架失效特征結(jié)果1、壓垮類：垮落帶頂板斷裂老頂靜壓支撐力不足壓垮，支架損壞厚層直接頂靜壓支撐力不足壓垮，支架損壞老頂動壓支撐力不足壓垮，支架損壞裂隙帶頂板移動老頂變形可縮量不足壓垮，支架損壞2、漏垮類破碎頂板漏頂護(hù)頂不好漏垮，支架無損煤壁頂板破碎拉綹支撐力不足局冒，支架無損端頭離層，破碎護(hù)頂不好，撐力不足局冒，支架無損破碎（離層，斷裂）護(hù)頂不及時，不好構(gòu)造區(qū)局冒3、推垮類下軟上硬頂板離層，斷裂初撐力不足

17、，不穩(wěn)定推垮，支架無損離層，上部沖擊初撐力不足，不穩(wěn)定沖垮，支架無損分層再生頂板破碎，離層初撐力不足，護(hù)頂不好推跨，支架無損離層，上部沖擊初撐力不足，不穩(wěn)定沖垮，支架無損破碎，離層初撐力不足，護(hù)頂不好大巖塊旋轉(zhuǎn)推跨中穩(wěn)頂板離層，斷裂，懸頂力系不平衡，不穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)推垮4、其它類堅硬頂板大面積不垮，懸頂支護(hù)力不足大面積壓垮中穩(wěn)頂板冒落大塊沖入推倒支架，失效局冒第六節(jié)對采場支架要求一、支得起：全過程支撐住垮落帶巖重。工作阻力平衡垮落帶巖重； 初撐力保證直接頂（23m）不與老頂離層。選液柱；單體支柱增加密度，富余系數(shù)1.2；液壓支架富余系數(shù)1.52.0。二、護(hù)得好：全過程控制工作面頂板不發(fā)生漏冒。及時支護(hù)（破碎、裂隙發(fā)育頂板）；提高初撐力，減少端面冒高（綜采300mm，單體200mm）；控制端面距（綜采340mm，單體200mm）。三、穩(wěn)得?。褐Ъ芫哂械挚寡貙用娣较蛲屏Φ哪芰?。支架本身可抗層面推力（掩護(hù)、支掩支架；單體拉鉤“整體支架”）；提高初撐力，使下位巖層與老頂貼緊，摩擦力抵抗層面力；切頂墩柱。第七節(jié) 其它類型冒頂機理與預(yù)防一、巷道冒頂類型：1、掘進(jìn)時冒頂：破碎帶，支護(hù)不及時及時支護(hù)。先架棚后出煤。放炮崩倒支架打眼、裝藥質(zhì)量，支架鏈接，增強整體性游離巖塊掉