礦山頂板事故防治-太原理工大學(xué)張百勝-頂板1

1、一、基本概念：1. 礦山壓力： 由于在地下進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、硐室及回采工作面周圍煤、巖體中和支護(hù)物上所引起的力，就叫做礦山壓力。 2. 礦山壓力顯現(xiàn)：礦山壓力顯現(xiàn)是指在礦山壓力作用下所引起的一系列力學(xué)現(xiàn)象。3. 礦山壓力控制：人為地調(diào)節(jié)、改變和利用礦山壓力作用的各種措施，叫做礦山壓力控制，簡(jiǎn)稱礦壓控制。 4. 礦山壓力顯現(xiàn)基本形式：如圍巖變形、頂板下沉、巖體離層、破壞和冒落、煤體壓酥、片幫和突出、支架受載、變形、折斷以至大規(guī)模巖層移動(dòng)、“放炮”等現(xiàn)象，均稱之為“礦山壓力顯現(xiàn)”。所以，礦山壓力顯現(xiàn)是礦山壓力作用的結(jié)果和外部表現(xiàn)。4. 偽頂：在煤層與直接頂之間有時(shí)存在厚度小于0.30.5m、極

2、易垮落的軟弱巖層。隨采隨冒，一般炭質(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)頁(yè)巖等。5. 直接頂：直接位于煤層上方的一層或幾層性質(zhì)相近的巖層。通常由具有一定穩(wěn)定性且易于隨工作面回柱放頂而垮落的頁(yè)巖、砂頁(yè)巖或粉砂巖等巖層組成。 6. 老頂（基本頂）：位于直接頂 (有時(shí)直接位于煤層)之上對(duì)采場(chǎng)礦山壓力直接造成影響的厚而硬的巖層。一般是由砂巖、石灰?guī)r及砂礫巖等巖層組成。7. 孔隙度（空隙度）：指巖石中各種裂隙、孔隙的體積之和與巖石整體體積之比。8. 巖石視密度；巖石空隙中的液體全部被蒸發(fā)，試件中僅有固體和氣體狀態(tài)下，其單位體積的質(zhì)量。9. 直接頂?shù)某醮慰迓洌?采煤工作面自開切眼開始推進(jìn)后，直接頂巖層一般并不立即垮落。待推進(jìn)一定距

3、離后，直接頂懸露面積超過其允許值，才會(huì)大面積垮落下來(lái)，稱為直接頂?shù)某醮慰迓?初次放頂) 。10. 初次垮落距：工作面自開切眼推過一段距離后，直接頂懸露達(dá)到一定跨度，采空區(qū)進(jìn)行初次放頂，直接頂開始垮落，此時(shí)直接頂?shù)目缇喑蔀槌醮慰迓渚唷?1. 老頂?shù)某醮蝸?lái)壓：由于老頂?shù)谝淮问Х€(wěn)而產(chǎn)生的工作面頂板壓力突然增大的現(xiàn)象稱為老頂?shù)某醮蝸?lái)壓。12. 老頂?shù)某醮慰迓洌▉?lái)壓）步距：由開切眼到老頂初次垮落（來(lái)壓）時(shí)工作面推進(jìn)的距離稱為老頂?shù)某醮慰迓洳骄唷?13. 老頂?shù)闹芷趤?lái)壓：老頂?shù)某醮蝸?lái)壓以后，隨工作面推進(jìn)老頂巖層形成的裂隙體梁結(jié)構(gòu)由穩(wěn)定到失穩(wěn)而導(dǎo)致回采工作面頂板壓力周期性增大的現(xiàn)象。14. 周期來(lái)壓（垮落）

4、步距：相鄰兩次周期來(lái)壓（垮落）之間回采工作面推進(jìn)的距離。 15. 煤礦沖擊地壓： 煤礦沖擊地壓是指在礦井開采過程中，井巷或采場(chǎng)周圍巖體在其力學(xué)平衡狀態(tài)破壞時(shí)，由于彈性變形能突然釋放而產(chǎn)生的急劇、猛烈的動(dòng)力現(xiàn)象。16. 巖石的單向抗壓強(qiáng)度：巖石試件在單向壓縮時(shí)，單位面積所能承受的最大應(yīng)力值稱為巖石的單向抗壓強(qiáng)度。17. 巖石的單向抗拉強(qiáng)度：巖石試件在單向拉伸時(shí)能承受的最大拉應(yīng)力值，稱為單向抗拉強(qiáng)度。18. 巖石碎脹系數(shù)：巖石破碎后與破碎前體積的比值。19. 巖石的容重；巖石的容重是指單位體積（ 包括孔隙體積)巖石的重量。20. 初撐力：支柱最初形成的主動(dòng)力。21. 砌體梁：老頂巖層達(dá)到極限跨距以

5、后，老頂巖層就要斷裂、形成所謂的裂隙體，但斷裂后的巖塊由于向下回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生相互擠壓和摩擦而不發(fā)生垮落，這是斷裂巖塊間形成外表似梁，實(shí)則為拱的平衡結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)稱之為砌體梁。22. 鉆屑法；鉆屑法又稱鉆粉率指數(shù)法或鉆孔檢驗(yàn)法。鉆屑法是通過在煤層中鉆小直徑鉆孔（直徑42mm50mm），根據(jù)鉆孔在不同深度排出的煤粉量及其變化規(guī)律以及有關(guān)動(dòng)力現(xiàn)象判斷沖擊危險(xiǎn)的一種方法。23. 復(fù)合頂板；復(fù)合型頂板的一般特征是下軟上硬。下部軟巖層一般是泥巖、頁(yè)巖、砂頁(yè)巖，上部硬巖層一般是中粒砂巖、細(xì)粒砂巖、火成巖等，在軟硬巖層之間存在有弱面和光滑面，粘結(jié)力很小，極易分離。24. 應(yīng)力集中系數(shù)；為支承壓力與原巖應(yīng)力的比值。

6、二、論述簡(jiǎn)答1. 礦山頂板事故防治的工程意義 安全生產(chǎn)，減少事故，預(yù)防頂板事故方面闡述就行了，自己發(fā)揮。2. 巖體受力后產(chǎn)生變形和破壞的過程（圖示并說明巖石全程應(yīng)力應(yīng)變曲線力學(xué)特性。）(1)壓密階段。巖石受力后，首先出現(xiàn)的是壓密階段I。此時(shí)，變形主要是由巖體內(nèi)的結(jié)構(gòu)面(節(jié)理、裂隙等)被閉合和裂隙中充填物受到壓密而造成的。其特點(diǎn)是：隨著應(yīng)力的增長(zhǎng)，變形增長(zhǎng)率逐漸減小，故應(yīng)力一應(yīng)變曲線呈上凹狀。 (2)彈性階段。巖體經(jīng)過壓縮以后，即由非連續(xù)介質(zhì)轉(zhuǎn)化為連續(xù)介質(zhì)。在載荷的持續(xù)作用下將進(jìn)入第二階段彈性階段II。在這個(gè)階段中，結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的性質(zhì)共同起作用，但主要是結(jié)構(gòu)體開始承載和產(chǎn)生變形，這時(shí)彈性變形是

7、巖體變形的主要組成部分。其特點(diǎn)是：隨載荷增加，變形基本上按比例增長(zhǎng)，即應(yīng)力應(yīng)變曲線表現(xiàn)為直線型。 (3)塑性階段。當(dāng)變形繼續(xù)發(fā)展到屈服點(diǎn)以后，就進(jìn)人巖體變形的第三階段塑性階段III。在這個(gè)階段中，與結(jié)構(gòu)體變形同時(shí)伴隨有結(jié)構(gòu)面的剪切滑移變形，且變形成分主要是沿結(jié)構(gòu)面滑移，巖體的擴(kuò)容現(xiàn)象也越來(lái)越明顯。其特點(diǎn)是：隨載荷增加，其變形增長(zhǎng)率不斷增加，即應(yīng)力應(yīng)變曲線呈彎曲狀。 (4)破壞階段。當(dāng)應(yīng)力增加到極限強(qiáng)度時(shí)，使巖體沿著某些破損面滑動(dòng)而導(dǎo)致巖體破壞，于是進(jìn)入第四階段破壞階段IV。在變形全過程中，無(wú)法嚴(yán)格區(qū)分巖體的變形和破裂，實(shí)際上巖體在變形過程中包含著破裂的成分，破裂的出現(xiàn)反映著變形積累的突變。因此

8、，變形和破裂沒有明顯的界限，這是巖體變形性質(zhì)區(qū)別于其他材料的最主要的特點(diǎn)。畫圖說明3. 影響礦山壓力顯現(xiàn)的因素 1深度越大，巷道越難維護(hù)，但維護(hù)費(fèi)用的增加并不與深度成正比。淺部巷道的礦壓主要表現(xiàn)在頂部，深部巷道的礦壓則來(lái)自四周，并有沖擊地壓現(xiàn)象。 2巖層性質(zhì)的影響 巖體內(nèi)摩擦角小，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，則礦壓顯現(xiàn)顯著。在緩傾斜巖層中礦山壓力主要來(lái)自頂板；急傾斜巖層中礦山壓力來(lái)自頂?shù)装?，在巷道中表現(xiàn)為兩幫壓力較大。在強(qiáng)度較大的巖體中，頂壓較明顯；在強(qiáng)度低的巖體中，四周壓力較明顯，底鼓影響嚴(yán)重。遇水膨脹的巖體最難維護(hù)。 3地質(zhì)構(gòu)造的影響在向斜軸、背斜軸、壓應(yīng)力斷層或剪應(yīng)力斷層附近等應(yīng)力集中區(qū)，礦山壓力較大。

9、因?yàn)闃?gòu)造應(yīng)力的最大主應(yīng)力垂直于巷道軸向，平行于這些構(gòu)造走向的巷道更難維護(hù)。 4巷道尺寸和形狀的影響巷道的礦山壓力與巷道尺寸成正變關(guān)系。巷道的形狀對(duì)彈性狀態(tài)的周邊應(yīng)力影響較大，對(duì)塑性區(qū)的大小影響較小，巷道形狀對(duì)支架的受力情況有較大的影響，曲線形巷道斷面易于維護(hù)。 5時(shí)間影響由于巖石不斷移動(dòng)，塑性區(qū)將不斷擴(kuò)大，巖體強(qiáng)度又逐漸削弱，礦山壓力也將隨時(shí)間而增加。如果維護(hù)措施得當(dāng)，強(qiáng)度較大的巖體將在短時(shí)間內(nèi)趨于穩(wěn)定，軟弱巖體則將持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。 6. 其它采掘工程的影響 采掘工程將引起周圍巖體中應(yīng)力重新分布及巖體移動(dòng)。凡處于這一影響范圍的巷道，礦壓顯現(xiàn)將加劇。 4. 簡(jiǎn)述采煤工作面上覆巖層移動(dòng)及其破壞特征在

10、采用長(zhǎng)壁采煤法時(shí)，隨著采煤工作面的不斷向前推進(jìn)，暴露出來(lái)的上覆巖層在礦山壓力的作用下，將產(chǎn)生變形、移動(dòng)和破壞。根據(jù)破壞狀態(tài)不同，上覆巖層可劃分為三個(gè)帶。冒落帶。指采用全部垮落法管理頂板時(shí)，采煤工作面放頂后引起的煤層直接頂?shù)钠茐姆秶?。該部分巖層在采空區(qū)內(nèi)已經(jīng)垮落，而且越靠近煤層的巖石就越紊亂、破碎。在采煤工作面內(nèi)這部分巖層由支架暫時(shí)支撐。裂隙（縫）帶。指位于冒落帶之上的巖層。這部分巖層的特點(diǎn)是巖層產(chǎn)生垂直于層面的裂縫或斷開，但仍能整齊排列。彎曲下沉帶。一般是指位于裂隙帶之上的巖層，向上可發(fā)展到地表。此帶內(nèi)的巖層將保持其整體性和層狀結(jié)構(gòu)。裂隙帶巖層在水平方向上可以分為3個(gè)區(qū)：煤壁支撐區(qū)、離層區(qū)和重

11、新壓實(shí)區(qū)。(1)煤壁支撐影響區(qū)：它是由于工作面煤壁支撐而使頂板呈拉伸變形形成的。范圍從工作面前方3040 m一直到工作面后方48m，該區(qū)內(nèi)頂板水平移動(dòng)較為劇烈，垂直移動(dòng)則甚微，在有些場(chǎng)合垂直位移還會(huì)出現(xiàn)負(fù)值（即巖層上升現(xiàn)象）。 (2)離層區(qū)：范圍從工作面后方48m至30m左右，該區(qū)內(nèi)頂板急劇下沉、斷裂，且各層下沉的速度由下向上逐漸減少，并且層間的離層現(xiàn)象隨著距煤層距離的增加而愈多。 (3)重新壓實(shí)區(qū)：位于工作面后方30 m以外，該區(qū)內(nèi)已斷裂的巖層又重新被采空區(qū)冒落的矸石支撐，由下向上各巖層的下沉速度逐漸增大，層間進(jìn)入相互壓實(shí)的過程。5. 采煤工作面前后方支承壓力分布的特點(diǎn) 采煤工作面前后方支承

12、壓力分布形態(tài)如圖所示?？蓪⑵浞譃閼?yīng)力降低區(qū)、應(yīng)力增高區(qū)(支承壓力區(qū))和應(yīng)力不變區(qū)(原巖應(yīng)力區(qū))。 其分布特點(diǎn)是： (1)采煤工作面前方煤壁一端幾乎支承著采煤工作空間上方裂隙帶及其上覆巖層大部分重量，即工作面前方支承壓力遠(yuǎn)比工作面后方支承壓力大。 (2)工作面前后方支承壓力帶隨工作面的推進(jìn)向前移動(dòng)。 (3)由于裂隙帶內(nèi)形成了以煤壁及采空區(qū)垮落帶為前后支承點(diǎn)的拱式平衡結(jié)構(gòu)，所以，采煤工作空間是處于減壓帶范圍內(nèi)。6. 影響采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素一、頂板巖層組成1直接頂?shù)挠绊懼苯禹數(shù)耐暾潭葘⒅苯佑绊懝ぷ髅娴陌踩吧a(chǎn)效率，同時(shí)也將影響到支護(hù)方式的選擇。直接頂?shù)耐暾潭热Q于兩個(gè)因素：一是巖

13、層的力學(xué)性質(zhì)；二是直接頂巖層內(nèi)各種原因造成的層理和裂隙的發(fā)育情況。 2老頂?shù)挠绊懤享數(shù)倪\(yùn)動(dòng)及來(lái)壓強(qiáng)度不僅對(duì)直接頂?shù)姆€(wěn)定性有直接影響，而且對(duì)確定支護(hù)強(qiáng)度、支架的可縮量以及選擇采空區(qū)處理方法等都起著決定性的作用。 老頂對(duì)工作面頂板壓力的影響主要決定于直接頂?shù)暮穸?。顯然，直接頂越厚，老頂離煤層越遠(yuǎn)，破斷后形成平衡結(jié)構(gòu)或呈緩慢下沉式平衡的可能性越大，來(lái)壓強(qiáng)度也將較弱。 二、采煤工作面推進(jìn)速度采煤工作面推進(jìn)速度對(duì)礦山壓力的影響主要表現(xiàn)為對(duì)頂板下沉量、煤壁片幫、煤壁前方支承壓力的影響。頂板下沉量隨時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)相應(yīng)增加。加快推進(jìn)速度能夠避免一些礦山壓力現(xiàn)象 。加快工作面推進(jìn)速度只是縮短了落煤與放頂兩個(gè)生產(chǎn)過

14、程的時(shí)間間隔，能夠減小一部分頂板下沉量。但不會(huì)消除由于落煤、放頂劇烈影響所造成的部分頂板下沉。只有在工作面推進(jìn)速度比較緩慢的情況下，加快工作面推進(jìn)速度才能使頂板下沉量明顯降低，從而使支架受力減少。當(dāng)工作面推進(jìn)速度達(dá)到一定程度后，加快工作面推進(jìn)速度對(duì)頂板下沉量的影響將逐漸減少。三、開采深度開采深度直接影響原巖應(yīng)力的大小。開采深度對(duì)礦山壓力具有絕對(duì)影響，但對(duì)礦山壓力顯現(xiàn)的影響則不盡相同。開采深度對(duì)巷道礦山壓力顯現(xiàn)的影響比較明顯。如在松軟巖層中開掘巷道，隨著開采深度的增加，巷道圍巖的“擠、壓”現(xiàn)象將更為嚴(yán)重。隨著開采深度的增加，具有巖石沖擊的礦井，形成巖石沖擊的次數(shù)及強(qiáng)度將顯著增加。 開采深度對(duì)工作

15、面礦山壓力顯現(xiàn)的影響，尤其是對(duì)頂板下沉量的影響，并不明顯。 隨著開采深度的增加，工作面前方支承壓力的增加及底板臌起等情況也可能導(dǎo)致工作面支架受載的增加。四、采高與控頂距在一定條件下，采高是影響上覆巖層破壞狀況的重要因素。采高越大，采出的空間越大，工作面上覆巖層破壞也越嚴(yán)重。在同樣位置的老頂巖層取得平衡的機(jī)會(huì)就越小，而且在支承壓力的作用下，工作面煤壁也越不穩(wěn)定，易于片幫。采高越大，工作面中礦壓顯現(xiàn)越嚴(yán)重；采高越小，頂板活動(dòng)越緩和，煤壁也較為穩(wěn)定。五、煤層傾角煤層傾角對(duì)采煤工作面的礦壓顯現(xiàn)有著較大的影響。急斜長(zhǎng)壁工作面頂板下沉量比緩斜工作面要小得多。這主要是隨煤層傾角的增大，上覆巖層作用于層面上的

16、壓力減小，而沿層面的切向滑移力增大。隨傾角的增大，采空區(qū)冒落的矸石不一定能在原地留住，很可能沿底板滑移，從而改變了上覆巖層的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。由于采空區(qū)冒落矸石的滑移，使采空區(qū)上形成了上部冒空而下部冒實(shí)的情況，導(dǎo)致工作面支架受力不均衡。另外，在同樣生產(chǎn)條件下，采用沿傾斜向下推進(jìn)的長(zhǎng)壁工作面布置與沿走向推進(jìn)的工作面布置相比，其上覆巖層更容易形成平衡“結(jié)構(gòu)”。7. 初撐力定義及對(duì)頂板控制的影響支柱最初形成的主動(dòng)力稱為支柱初撐力（指移架后的支架初始阻力。它的大小取決于泵站的工作壓力，并受管路損失和操作等因素的影響。）工作面；巷道分述。初撐力是指支柱通過泵壓而給予頂板的主動(dòng)支撐力，較大的初撐力能使支柱較快達(dá)到

17、工作阻力，減小頂板下沉量，防止頂板早期離層破碎。等根據(jù)自己理解詳細(xì)論述。8. 影響采區(qū)巷道變形與破壞的因素(一)自然因素 (1)巖石性質(zhì)及構(gòu)造特征。在巷道掘進(jìn)遇到強(qiáng)度較低的軟弱巖層時(shí)很容易發(fā)生冒頂，但一般情況下規(guī)模及強(qiáng)度比較小，如泥質(zhì)膠結(jié)的頁(yè)巖等。對(duì)于堅(jiān)硬巖層，受力后不易變形和破壞，巷道掘進(jìn)過程中也不易發(fā)生冒落，然而一旦發(fā)生冒落，其規(guī)模及強(qiáng)度可能較大，例如砂巖等。巖石的構(gòu)造持征對(duì)巷道變形破壞性質(zhì)和規(guī)模也有影響，如巷道頂板中有弱面(煤線、弱層理面等)時(shí)，就容易引起頂板巖層的離層甚至冒頂。(2)開采深度。隨著開采深度的增加，巷道上覆巖層重量增大，形成的支承應(yīng)力較大，從而將增大巷道的變形及破壞的可能

18、性。此外地下巖石的溫度也隨開采深度的增加而增高，溫度升高會(huì)使圍巖由脆性向塑性轉(zhuǎn)化，容易使巷道產(chǎn)生塑性變形。 (3)煤層傾角。煤層傾角不同也會(huì)使巷道的破壞形式有差異。如水平或中斜煤層巷道中多出現(xiàn)頂板彎曲下沉、冒落。急斜煤層巷道多出現(xiàn)隘幫、底板滑落及頂板抽條冒落等形式的破壞。(4)地質(zhì)構(gòu)造因素。地質(zhì)破壞帶內(nèi)的巖層通常是由松散的巖塊所組成，在地質(zhì)破壞帶內(nèi)開掘巷道時(shí)很容易產(chǎn)生巷道冒頂事故，而且冒頂規(guī)模一般較大。(5)礦井水的影響。礦井水容易使破碎巖塊之間的摩擦系數(shù)減少而造成個(gè)別巖塊滑動(dòng)和冒落，也會(huì)使巖石強(qiáng)度降低，或促使巖層軟化、膨脹，從而造成巷道圍巖產(chǎn)生很大的變形。(6)時(shí)間因素影響。各種巖石的強(qiáng)度都

19、有一定的時(shí)間效應(yīng)，特別是礦井巷道的圍巖，由于所處的自然環(huán)境較差，在時(shí)間和其他因素的作用下，巖石的強(qiáng)度會(huì)因風(fēng)化、地下水等作用而降低。(二)開采技術(shù)因素 (1)巷道與開采工作的關(guān)系。如巷道是受一側(cè)采動(dòng)影響還是受兩側(cè)采動(dòng)的影響，是初次受采動(dòng)影響還是受多次采動(dòng)的影響。(2)巷旁保護(hù)的方法。如留煤柱護(hù)巷還是在巷旁澆注剛性充填帶護(hù)巷。(3)巷內(nèi)采用的支架類型及支護(hù)方式。(4)巷道掘進(jìn)方式。如在前進(jìn)式開采中，工作面的上下區(qū)段平巷可以來(lái)用與工作面平行掘進(jìn)、滯后掘進(jìn)及超前掘進(jìn)等不同方式，采用滯后掘進(jìn)可以使巷道躲開采煤工作面的劇烈采動(dòng)影響，避免巷道產(chǎn)生劇烈變形與破壞。9. 采區(qū)巷道變形與破壞的基本形式 (一)巷道

20、頂板冒落(1)頂板規(guī)則冒落。其特點(diǎn)是頂板冒落后，冒落面比較圓滑、規(guī)整。這類事故一般發(fā)生在泥巖、砂質(zhì)頁(yè)巖或含有泥質(zhì)夾層的松軟巖層。 (2)頂板不規(guī)則冒落。其特點(diǎn)是冒落形狀很不規(guī)則。這類事故多發(fā)生在斷層等地質(zhì)構(gòu)造破碎帶。 (3)頂板彎曲下沉。這種情況是在上覆巖層重量的作用下，頂板巖層彎曲下沉，巖層底部受拉而出現(xiàn)裂縫或斷裂。這種事故多發(fā)生在近水平或緩斜煤層的層狀頂板巖層結(jié)構(gòu)中以及巷道跨度較小的情況下。(二)巷道底板變形與破壞 (1)底板塑性膨脹。這種情況多發(fā)生在巷道底板為強(qiáng)度較低的粘土質(zhì)巖石中。其變形特點(diǎn)是，巷道底板呈塑性臌起。 (2)底板臌裂。這種情況發(fā)生在層狀結(jié)構(gòu)的中硬粘土質(zhì)巖石中。其變形特點(diǎn)是

21、巷道底板發(fā)生明顯的裂隙及臌起。 (三)巷道兩幫變形(1)巷道臌幫。這種事故在整體結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的巖層或煤層中均可能發(fā)生。其變形特點(diǎn)是，巷道兩幫出現(xiàn)比較規(guī)則的臌出。(2)巷幫開裂或破壞。這種情況發(fā)生在整體結(jié)構(gòu)的厚巖層或塊狀巖體中。其變形特點(diǎn)是巷道兩幫出現(xiàn)開裂破壞。(3)巷幫小塊危巖滑落或片幫。這種事故多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造破壞帶、巖層中有軟弱夾層的地段等。其變形特點(diǎn)是巷道幫發(fā)生巖石滑落破壞10. 巷道頂板事故的預(yù)防措施(1)堅(jiān)持敲幫問頂。敲幫問頂應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的工人操作，同時(shí)要有專人觀看。(2)檢查支架架設(shè)質(zhì)量。支架的架設(shè)質(zhì)量必須符合作業(yè)規(guī)程的要求，發(fā)現(xiàn)背頂封幫不嚴(yán)及變形損壞的支架必須處理好后再施工。(3

22、)嚴(yán)格控制掘進(jìn)迎頭的空頂面積。當(dāng)空頂面積超出規(guī)定的要求，或頂幫巖層比較破碎時(shí)應(yīng)及時(shí)架設(shè)支架進(jìn)行支護(hù)，切忌空頂作業(yè)。(4)及時(shí)整理放炮崩倒或崩歪的支架。 11. 巷道過斷層等構(gòu)造變化帶的安全措施(1)加強(qiáng)構(gòu)造變化帶的地質(zhì)調(diào)查工作，查清地質(zhì)資料，及時(shí)制定具體的施工方法與安全措施。 (2)減小空頂距離，縮短圍巖暴露時(shí)間。及時(shí)架設(shè)臨時(shí)支架，盡可能快地架設(shè)永久支架。永久支架滯后距離一般不能大于24m，采用砌碹支護(hù)時(shí)，每次掘砌寬度不得超過1m。 (3)改變巷道支護(hù)方式。巷道穿越地質(zhì)破碎帶時(shí)，可縮小棚距或改用砌碴及U型可縮性金屬支架支護(hù)。 (4)減少放炮裝藥量，降低因放炮對(duì)斷層帶附近破碎頂板的震動(dòng)。如果放炮

23、法難以控制與管理頂板，可改用手鎬方法掘進(jìn)。 (5)采用超前探梁支護(hù)不穩(wěn)定頂板，絕對(duì)禁止在空頂條件下作業(yè)。 (6)施工中嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程、交接班和安全檢查制度，隨時(shí)注意圍巖穩(wěn)定狀況的變化，一旦發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)處理。 (7)巷道接近斷層構(gòu)造帶時(shí)，放炮前還必須檢查掘進(jìn)工作面瓦斯等有害氣體的積存情況，做好斷層水的探查工作，有異常情況要及時(shí)處理。12. 巷道局部冒頂時(shí)的處理方法(1)先加固整理好冒頂區(qū)前后的完好支架，支架間用拉桿或繩子連好，背頂封幫要嚴(yán)密。(2)及時(shí)封頂、控制冒頂范圍的擴(kuò)大。一般情況下可采用木垛法進(jìn)行處理。處理人員站在安全一側(cè)，處理掉冒頂區(qū)頂部活動(dòng)矸石塊，確認(rèn)無(wú)危險(xiǎn)后抓緊安設(shè)支架，砌好護(hù)頂

24、木垛，并逐步加高護(hù)頂木垛使其托住頂板。(3)在具備錨噴支護(hù)條件時(shí)，可考慮使用錨噴支護(hù)法處理冒頂區(qū)域。13. 巷道大面積冒頂?shù)奶幚矸椒ㄈ绻绊敺秶^大(如冒頂區(qū)長(zhǎng)68m、冒高3m左右)時(shí)，可以采用從冒落區(qū)兩邊相向修理、利用絞架控制頂板的方法。(1)加固冒落區(qū)附近的支架?？稍谙锏纼蓭痛蚰景迨芭?，以提高支架穩(wěn)定性與支撐能力。(2)架設(shè)絞架前要用長(zhǎng)桿工具站在有支架掩護(hù)的地方敲下松動(dòng)浮殲，確認(rèn)無(wú)危險(xiǎn)時(shí)再進(jìn)行工作，并隨時(shí)注意頂板變化情況。(3)架設(shè)絞架地點(diǎn)至少要有2m左右高、1m以上寬的安全出口，如果頂板破碎、冒高過大時(shí)，則禁止架設(shè)絞架。(4)如果巷道內(nèi)冒頂高度與范圍都很大，用絞架方法進(jìn)行處理可能要消耗大

25、量坑木，而且也不安全時(shí)，可另開繞道，繞過冒頂區(qū)。14. 采煤工作面冒頂預(yù)兆1、局部冒頂?shù)念A(yù)兆（直接頂）由于局部冒頂預(yù)兆不明顯，易被人忽視，但只要仔細(xì)觀察，也可以發(fā)現(xiàn)一些征兆。（1）響聲；（2）掉渣；（3）片幫；（4）裂縫；（5）離層；（6）漏頂；（7）瓦斯涌出量突然增大；（8）頂板的淋水明顯增加。試探有沒有冒頂危險(xiǎn)的方法：（1）木楔法；（2）敲幫問頂法；（3）震動(dòng)法。2、大面積冒頂?shù)恼髡祝ɡ享敾蛑苯禹敚?）頂板的預(yù)兆：頂板連續(xù)發(fā)出斷裂聲；巖層破碎下落，掉渣逐漸增多，由稀變密；頂板裂縫增加、裂隙張開，頂板產(chǎn)生大量下沉。（2）煤幫的預(yù)兆：煤質(zhì)變軟變松，片幫增多。（3）支架的預(yù)兆：木支架、摩擦柱被

26、壓彎、折斷，楔銷有時(shí)會(huì)彈出或擠出，金屬支柱破頂、鉆底，活柱迅速下縮，發(fā)出“咯咯”聲響。（4）瓦斯涌出量突然增加，頂板淋水增加。15. 減少工作面頂板事故的關(guān)鍵（或頂板事故的預(yù)防措施有哪些？） (1)進(jìn)行礦壓觀測(cè)，掌握頂板的活動(dòng)規(guī)律，預(yù)測(cè)頂板的活動(dòng)范圍、方向及時(shí)間。 (2)對(duì)不同的煤層和頂板條件，正確選擇工作面的支護(hù)方式。如果煤層傾角大或工作面仰斜推進(jìn)時(shí)，為防止頂板沿傾斜方向滑動(dòng)推倒支架，可通過架設(shè)抬棚、木垛和打斜撐等特殊支護(hù)增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。(3)改善開采技術(shù)，提高支架的初撐力和支架的穩(wěn)定性，采用正確的支護(hù)手段。木支柱、摩擦式金屬支柱都存在著初撐力小、可縮量小等缺點(diǎn)，應(yīng)大力推廣單體液壓支柱、滑

27、移頂梁支架和自移式液壓支架。 16. 綜采工作面在破碎頂板條件下的頂板控制措施 (1)采用帶壓移架法。如煤壁片幫深度達(dá)到未割煤先移架也不影響采煤機(jī)割煤時(shí)，應(yīng)采取超前移架法。(2)在移架時(shí)有可能出現(xiàn)冒頂?shù)那闆r下，應(yīng)采取先移頂板完整的支架，并在頂梁上放平行于工作面的長(zhǎng)木梁護(hù)住附近不完整的頂板，然后再移相鄰支架。如遇到破碎漏矸頂板，還要在平行于工作面長(zhǎng)木梁上鋪金屬網(wǎng)片、荊笆或木板等護(hù)頂材料(圖)。 (3)當(dāng)工作面頂板在割煤后很快垮落，并且垮落面積較大時(shí)，可在相鄰支架間超前架設(shè)一梁二柱或一梁三柱的走向棚。在走向棚下面再架設(shè)l一2架平行于工作面的臨時(shí)抬棚。當(dāng)前移支架托住抬棚，即可撤除抬棚的支柱，相鄰支架

28、即可在平行于工作面棚梁和走向棚保護(hù)下前移，最后拆除走向棚支柱。 (4)當(dāng)煤壁易于片幫，支架又沒有護(hù)幫設(shè)施時(shí)，可靠近煤幫打臨時(shí)柱。(5)當(dāng)支架頂梁上方冒頂時(shí)，可采用在支架頂梁上方架設(shè)木垛接頂。(6)控制工作面局部破碎頂板，可垂直工作面在頂梁上鋪金屬網(wǎng)，網(wǎng)與網(wǎng)之間的搭接長(zhǎng)度為200 mm，每隔100 mm連一扣，特別注意新網(wǎng)片應(yīng)放在舊網(wǎng)片下面。頂板破碎范圍較大時(shí)，宜選用平行于工作面鋪網(wǎng)的方法。(7)破碎頂板的綜采工作面支架選型應(yīng)盡可能采用掩護(hù)式液壓自移支架。17. 支架圍巖相互關(guān)系。 支架作用 ： 支架的支承力在一定程度上能起到減少圍巖移動(dòng)的作用，支架卻只承擔(dān)其中一小部分載荷。能夠抑制頂板離層，減

29、少頂板下沉量，防止松動(dòng)圍巖冒落，阻止煤壁片幫等。 圍巖作用： 圍巖是一種天然承載結(jié)構(gòu)。圍巖自身具有支承能力(自承力)。在開掘巷道以后形成的“支架圍巖”力學(xué)平衡系統(tǒng)中，圍巖通常承受著大部分的巖層壓力。 在巷道支護(hù)過程中盡可能地充分利用圍巖的自承力，為了利用圍巖的自承力，就要允許圍巖產(chǎn)生某些變形，這種變形會(huì)使圍巖中的能量得到一定釋放，從而起到適當(dāng)?shù)摹靶遁d作用”，這將有利于減輕支架受載。然而從安全觀點(diǎn)來(lái)看，這種變形又是應(yīng)當(dāng)有限制的，不能允許它發(fā)展到有害或危險(xiǎn)的程度。支架可以起到凋節(jié)與控制圍巖變形的作用，但它應(yīng)在圍巖發(fā)生松動(dòng)和破壞以前安設(shè)，以便使支架在圍巖尚保持有自承力的情況下與圍巖共同起承載作用，而

30、不是等圍巖已發(fā)生松散、破壞，幾乎完全喪失支承力的情況下再用支架去承擔(dān)已冒落巖塊的重量。也就是說，應(yīng)當(dāng)使支架與圍巖在相互約束和相互依賴的條件下實(shí)現(xiàn)共同承載。按照這個(gè)原理去進(jìn)行巷道支護(hù)工作，從總體上說可以獲得更為簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)和安全支護(hù)效果。18. 錨桿支護(hù)理論 懸吊理論：機(jī)理：將巷道頂板較軟弱巖層懸吊在上部穩(wěn)定巖層上，以避免較軟弱巖層的破壞、失穩(wěn)和塌落，錨桿所受的拉力來(lái)自被懸吊的巖層重量。 組合梁理論：機(jī)理：將錨固范圍內(nèi)的巖層擠緊，增加各巖層間的摩擦力，防止巖石沿層面滑動(dòng)，避免各巖層出現(xiàn)離層現(xiàn)象，提高其自撐能力。將巷道頂板錨固范圍內(nèi)的幾個(gè)薄巖層鎖緊成一個(gè)較厚的巖層（組合梁）。在上覆巖層載荷的作用下，

31、這種組合厚巖層內(nèi)的最大彎曲應(yīng)變和應(yīng)力都將大大減小，組合梁的撓度亦減小。 組合拱（壓縮拱）理論:機(jī)理：在破裂區(qū)中安裝預(yù)應(yīng)力錨桿時(shí)，在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應(yīng)力，如果沿巷道周邊布置錨桿群，只要鋪桿間距足夠小，各個(gè)錯(cuò)桿形成的壓應(yīng)力圓錐體將相互交錯(cuò)，就能在巖體中形成一個(gè)均勻的壓縮帶，即承壓拱，這個(gè)承壓拱可以承受其上部破碎巖石施加的徑向荷載。在承壓拱內(nèi)的巖石徑向及切向均受壓，處于三向應(yīng)力狀態(tài)，其圍巖強(qiáng)度得到提高，支撐能力也相應(yīng)加大。19. 采煤工作面頂板事故處理原則。 處理頂板事故的主要任務(wù)是搶救遇難人員及恢復(fù)通風(fēng)等。搶救遇難人員時(shí)，首先直接與遇難人員取得聯(lián)絡(luò)，可采取呼叫、敲打和使用地音探聽器等方

32、法，來(lái)確定遇難人員的地點(diǎn)和人數(shù)。如果遇難人員所在地點(diǎn)通風(fēng)不良，必須設(shè)法加強(qiáng)通風(fēng)，以保證遇難人員能呼吸到新鮮空氣。如果因冒頂遇難人員被堵在矸石堆內(nèi)，應(yīng)利用壓風(fēng)管，水管及開掘巷道、打鉆孔等方法，向遇難人員輸送新鮮空氣，飲料和食品。在搶救中，必須時(shí)刻保護(hù)人員的安全。如果發(fā)現(xiàn)有再次冒頂危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)首先加強(qiáng)支護(hù)，準(zhǔn)備好安全出口通道。在冒落區(qū)進(jìn)行救護(hù)工作時(shí)，要密切注視頂板的活動(dòng)情況，注意檢查瓦斯及其它有害氣體。在清除冒落矸石時(shí)，要小心地使用工具，防止傷害遇難人員。在處理頂板事故時(shí)，應(yīng)根據(jù)巖層冒落高度、冒落塊度大小、冒頂位置和范圍大小以及圍巖破碎和礦壓等情況，采取不同的搶救方法。(1)頂板冒落范圍不大時(shí)，若遇

33、難人員被大塊矸石壓住，可采用千斤頂、撬棍等工具把大塊巖石撬起，將人迅速救出。 (2)當(dāng)頂板沿煤壁冒落，矸石塊度比較破碎，遇難人員又靠近煤壁時(shí)，可沿煤壁內(nèi)冒頂區(qū)從外向里掏洞，架設(shè)梯形棚子支撐頂板，一邊架設(shè)棚子，一邊掏洞，直到把遇難人員救出為止。 (3)當(dāng)遇難者位置靠近放頂區(qū)時(shí)，可沿放頂區(qū)由外向里掏小洞，架設(shè)梯形棚子，用木板、笆片把頂、幫背嚴(yán)背實(shí)，或用前探棚邊支護(hù)邊掏洞，把遇難人員救出。 (4)如果冒頂范圍較小、矸石塊度小，比較破碎，可果用撞楔法處理冒頂。 (5)分層開采的工作面發(fā)生冒頂事故，由于底板是煤層，當(dāng)遇難人在金屬網(wǎng)或在荊笆等人工頂板的下面時(shí)，可沿底板煤層在人工頂板下掏小洞，邊架棚邊掏洞，

34、把遇難人員救出。(6)當(dāng)?shù)装迨菐r層，遇難者在金屬網(wǎng)或荊笆等人工頂板下面時(shí)，可沿煤壁掏小洞，救出遇難人員。 (7)當(dāng)工作面冒落范圍很大時(shí)，遇難者在冒落工作面的中間，如采用掏小洞和撞楔法處理所用時(shí)間長(zhǎng)，而且也不太安全，應(yīng)采取沿煤層重新開道的方法處理。新開巷道與原工作面距離一般為35m左右。也可以沿煤壁采用掏洞法處理，但靠冒落區(qū)的一側(cè)必須用木板、笆片背嚴(yán)背實(shí)，以防竄矸。 (8)工作面兩端冒落，把人堵在工作面中間，此時(shí)如采用掏小洞或撞楔法難以通過，則可采取另掘巷道的方法，繞過冒落區(qū)或危險(xiǎn)區(qū)將遇難人員救出。(9)單巷掘進(jìn)發(fā)生冒頂事故，將遇難人員壓住或堵住時(shí)，可采用撞楔法搶救遇難人員。 20、沖擊地壓的防

35、治施有那些？沖擊地壓的防治措施主要應(yīng)避免產(chǎn)生應(yīng)力集中區(qū)，對(duì)已產(chǎn)生的應(yīng)力集中區(qū)域或因地質(zhì)構(gòu)造等因素存在的高應(yīng)力，采取改變煤巖體物理力學(xué)性能，降低或釋放煤巖體積聚的彈性潛能。 (一)合理開拓布局，采用正確的開采方法 (1)開采保護(hù)層。開采煤層時(shí)，為了降低潛在危險(xiǎn)層的應(yīng)力，首先應(yīng)當(dāng)開采保護(hù)層。當(dāng)所有煤層都有沖擊地壓危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)是開采沖擊地壓危險(xiǎn)性最小的煤層。 (2)避免形成孤立煤柱。劃分井田和采區(qū)時(shí)，應(yīng)保證有計(jì)劃的合理開采，避免形成應(yīng)力集中的孤立煤柱，不允許在采空區(qū)內(nèi)留煤柱，巷道上方不留煤柱，有條件的采區(qū)上山、采區(qū)邊界及區(qū)段巷道采用無(wú)煤柱開采技術(shù)，避免應(yīng)力集中。 (3)選擇合理的開采方法。開采有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層時(shí)，應(yīng)盡量采用長(zhǎng)壁采煤法，采用全部垮落法管理頂板。 (4)選擇合理的巷道布置方式。開采有沖擊危險(xiǎn)的煤層時(shí)，應(yīng)盡量將主要巷道和峒室布置在底板巖石中。 (5)合理安排開采程序。要合理安排開采程序，防止采煤工作面三面被采空區(qū)包圍，形成“半島”。采煤工作面應(yīng)采用后退式開采，避免相向采煤。 (二)煤層預(yù)注水 煤層預(yù)注水的目的主要是降低煤體的彈性和強(qiáng)度，采用向煤層注水的方法，使相鄰巷道、采煤工作面的煤巖層邊緣區(qū)減少內(nèi)部粘結(jié)力，降低其彈性，減少其潛能。 (三)鉆孔卸壓法 鉆孔卸壓法是利用鉆孔降低積聚在煤層中的彈性能，是釋放彈性能的一種