頂板災(zāi)害防治煤礦企業(yè)主要負(fù)責(zé)人培訓(xùn)班PPT課件

1、全國煤礦全國煤礦19812004各類事故死亡人數(shù)各類事故死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)比例圖占總死亡人數(shù)比例圖第1頁/共115頁72612148917171051222182211911441311331281956211121359461314371522152211111629121717342311188967111119352411204711141111215172221411222222第2頁/共115頁23342212245533222522111126332211271111283522132911113022222005年2月133221122211113111141111101111

2、142215121411152211611513172411131834111112第3頁/共115頁2001年山西省煤礦死亡人數(shù)分類統(tǒng)計(jì)瓦斯 59% 頂板 24% 運(yùn)輸 7% 水害 6% 機(jī)電 1% 放炮 1% 其它 2%三類煤礦（1）國有重點(diǎn)：頂板 36% 運(yùn)輸 32% 瓦斯 18%（2）國有地方：頂板 35% 瓦斯 32% 運(yùn)輸 19% （3）鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦：瓦斯 70% 頂板 21% 水害 6% 2002年山西省煤礦死亡人數(shù)分類統(tǒng)計(jì)2002年全省發(fā)生死亡事故 192起 死亡513人 其中：頂板事故 93起 死亡137人 瓦斯事故 23起 死亡202人 運(yùn)輸事故 37起 死亡43人第4頁/共1

3、15頁2002年1-10月份全國煤礦各類死亡事故總體情況事故類型全國煤礦小型煤礦起數(shù)死亡人數(shù)起數(shù)起數(shù)所占比例/%死亡人數(shù)死亡人數(shù)所占比例/%事故平均死亡人數(shù)/(人/起)合計(jì)30785230209268.0358168.51.71頂板15951853114271.6130770.51.14瓦斯510191642083.4135970.93.24機(jī)電1171195950.46050.41.02運(yùn)輸41043621251.723253.21.09放炮60653456.73655.41.06水937687.43.39火災(zāi)141301178.69371.58.45其他23328

4、110344.211842.01.15第5頁/共115頁2002年1-10月份全國煤礦各類事故起數(shù)所占比例第6頁/共115頁2002年1-10月份全國煤礦各類事故死亡人數(shù)所占比例第7頁/共115頁2003年全國煤礦各類死亡事故總體情況事故類型全國煤礦小型煤礦起數(shù)死亡人數(shù)起數(shù)起數(shù)所占比例/%死亡人數(shù)死亡人數(shù)所占比例/%事故平均死亡人數(shù)/(人/起)合計(jì)41436434300572.5466172.41.55頂板21402455160174.8185075.41.16瓦斯584206148583.1147171.43.03機(jī)電1371286245.36853.11.09運(yùn)輸53157028353.3

5、33759.11.19放炮92995458.76464.61.19水141174.63.84火災(zāi)20751680.05978.73.69其他50249539778.940180.81.01第8頁/共115頁2003年全國煤礦各類事故起數(shù)所占比例第9頁/共115頁2003年全國煤礦各類事故死亡人數(shù)所占比例第10頁/共115頁第一節(jié) 礦山壓力基本知識(shí) 一、巖層的原始應(yīng)力狀態(tài) 開采以前，巖層都處于原始應(yīng)力狀態(tài)，如圖所示：在垂直方向上，由于上覆巖層的作用形成垂直應(yīng)力 1 1，在 1 1作用下，巖塊要沿三個(gè)相互垂直的方向產(chǎn)生變形，但受到相鄰巖體對(duì)巖塊側(cè)向變形的約束。而側(cè)向應(yīng)力

6、2 2、 3,3,一般認(rèn)為水平方向的條件是一致123H地面第11頁/共115頁的，而且都是由于 1 1所引起的，所以 2 2= = 3 3= = 1 1= = rH rH （PaPa）式中： 側(cè)壓系數(shù)，取決于巖塊所處力學(xué)狀態(tài)； rr巖塊上覆巖層平均容重， kN/mkN/m3 3； HH巖塊距地表的深度， m m。 巖層中的原始應(yīng)力，除重力應(yīng)力外，還可能存在構(gòu)造應(yīng)力、溫度應(yīng)力及膨脹應(yīng)力等。采動(dòng)前存在巖層中的原始應(yīng)力是采動(dòng)后礦山壓力的來源。第12頁/共115頁 二、采動(dòng)、采動(dòng)空間和圍巖 在煤或巖體中開掘巷道和進(jìn)行回采工作，稱對(duì)煤或巖體的“采動(dòng)”。 采動(dòng)后形成的空間，稱“采動(dòng)空間”。 采動(dòng)空間周圍的

7、巖體，稱“圍巖”。 采動(dòng)空間上方的巖層，稱“頂板”，下方的巖層，稱“底板”，兩側(cè)的巖層，稱“兩幫”。頂板底板兩幫兩幫第13頁/共115頁 三、回采工作面頂板分類 1.“1.“三帶”的劃分采場(chǎng)上覆巖層經(jīng)充分采后，大致可分為三帶：（1 1）垮落帶 該部分巖層在老塘已經(jīng)垮落，在采場(chǎng)由支架暫時(shí)支撐，在推進(jìn)方向上不能始終保持傳遞力的聯(lián)系。 地面第14頁/共115頁 （2 2）裂隙帶 該范圍巖層，在推進(jìn)方向上，裂隙較發(fā)育，各巖層的裂縫深度已擴(kuò)展到（或接近擴(kuò)展到）全部厚度。 （3 3）緩沉帶 該范圍的巖層在采場(chǎng)推進(jìn)很長一段距離后才會(huì)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)緩慢，運(yùn)動(dòng)完成后裂隙深度和數(shù)量都很小。 2.2.對(duì)采場(chǎng)有影響的頂

8、板巖層的劃分 根據(jù)采場(chǎng)上部各巖層距采場(chǎng)高度不同，其運(yùn)動(dòng)形式及運(yùn)動(dòng)對(duì)采場(chǎng)影響程度不同，將頂板分為偽頂、直接頂和老頂。第15頁/共115頁 （1 1）偽頂 緊貼煤層之上，隨采隨冒，厚度較小的一層軟巖層，一般由碳質(zhì)頁巖、頁巖或?qū)訝罴?xì)砂頁巖等巖石組成。 （2 2）直接頂 位于煤層或偽頂之上，隨回柱而冒落的部分，在采場(chǎng)由支架支撐，在推進(jìn)方向上不能始終保持傳遞力的聯(lián)系，即“三帶”中垮落帶部分。在支護(hù)設(shè)計(jì)中，支架要能承擔(dān)直接頂?shù)娜繋r重。直接頂厚度由巖層組成情況采高采空區(qū)處理方法決定一般情況下，直接頂約為采高的2-32-3倍。第16頁/共115頁 （3 3）老頂 指運(yùn)動(dòng)對(duì)采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)有明顯影響的一部分傳遞巖

9、梁，其形態(tài)是一些在推進(jìn)方向上傳遞水平力的不等高裂隙梁。 什么叫“傳遞巖梁”？ 采動(dòng)后，采場(chǎng)上覆巖層自下而上發(fā)生沉降運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，始終能向煤壁前方和采空區(qū)矸石上保持傳遞力聯(lián)系的同時(shí)運(yùn)動(dòng)或近乎同時(shí)運(yùn)動(dòng)的一層或一組巖層，叫“傳遞巖梁”。 采場(chǎng)上方整個(gè)運(yùn)動(dòng)巖層可以按其力學(xué)特征的不同，分為垮落巖層和傳遞巖梁兩部分。第17頁/共115頁 對(duì)老頂?shù)闹ёo(hù)要求： A.A.防止由于老頂運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)采場(chǎng)產(chǎn)生的動(dòng)壓沖擊和大面積切頂事故的發(fā)生。 B.B.把老頂巖梁運(yùn)動(dòng)完成時(shí)在采場(chǎng)造成的頂板下沉量，控制在要求的范圍內(nèi)。 分為“給定變形”方案“限定變形”方案第18頁/共115頁 3.3.頂板分類試行方案 為了適應(yīng)支架選型

10、、支架參數(shù)確定以及采空區(qū)處理等方面的要求，原煤炭部于19811981年頒發(fā)了“緩傾斜煤層工作面頂板分類”試行方案。 （1 1）直接頂分類指標(biāo)及方案 按反映頂板穩(wěn)定性的巖石單向抗壓強(qiáng)度（ ）、節(jié)理裂隙間距（i i）及分層厚度（h h）綜合而成的強(qiáng)度指數(shù)（D D）作為巖性指標(biāo)，再用工程指標(biāo)直接頂初次垮落步距（L L）作為參考指標(biāo)，將直接頂分為四類。 強(qiáng)度指數(shù)：D=10 D=10 C C1 1C C2 2第19頁/共115頁 式中： C1-節(jié)理裂隙影響系數(shù)，由測(cè)量的i查下表所得； C2-分層厚度影響系數(shù)，由測(cè)量的h查下表所得；i/m0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11

11、.2C10.30.320.340.370.390.410.430.460.480.500.520.55h/m0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2C20.240.250.270.290.300.320.330.350.360.380.390.41（2 2）老頂分級(jí)指標(biāo)及方案 老頂來壓強(qiáng)度主要根據(jù)直接頂與采高的比值（N N）及老頂來壓步距（L L），將老頂分為四級(jí)見上頁表。 計(jì)算公式如下： N=H/mN=H/m 式中：HH直接頂厚度，m m； mm采高，m m。第20頁/共115頁 直接頂分類方案見下表： 1234不穩(wěn)定中等穩(wěn)定穩(wěn)定堅(jiān)硬頂板主要指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo) D3

12、0317071100120無直接頂,巖層厚度在2-5m以上, 60-80MPa,i和h 1m參考指標(biāo)直接頂初次垮落步距l(xiāng)/m89 18192525 老頂分級(jí)方案見下圖：老頂分級(jí)老頂來壓顯現(xiàn)不明顯明顯強(qiáng)烈極強(qiáng)烈指標(biāo)N350.3N35L=25500.3N35,L50N0.3,L=2550N0.3L50第21頁/共115頁 4. 4.煤層頂板的分類( (培訓(xùn)教材) ) 我國煤炭資源豐富，分布很廣，煤層頂板的類型很多，但從煤層頂板管理的角度來分析，則將煤層頂板分為：易垮落、中等垮落、難垮落、極難垮落和塑性彎曲等五類煤層頂板。 （）易垮落的松軟煤層頂板：是指一般較易垮落的巖層, ,能隨回柱垮落, ,并能

13、充滿采空區(qū)。采煤工作面來壓比較緩和。 （）中等垮落煤層頂板：是指直接頂為松散巖層，厚度不大，能隨回柱而垮落，但不能充滿采空區(qū)。其上為比較堅(jiān)硬的老頂，當(dāng)采煤工作面推進(jìn)一段距離后，老頂也會(huì)垮落。由于老頂垮落的面積和高度第22頁/共115頁都比較大，使采煤工作面有周期來壓現(xiàn)象。 （）難垮落的堅(jiān)硬煤層頂板：是指直接覆蓋煤層的老頂，不能隨回柱垮落。當(dāng)老頂懸露到一定面積后而垮落時(shí)，使采煤工作面周期來壓較明顯，常常造成采煤工作面條件惡化。 （）極難垮落的堅(jiān)硬煤層頂板：是指煤層之上覆蓋極堅(jiān)硬的厚巖層，在采空區(qū)懸頂面積可達(dá)幾千甚至幾萬平方米而不垮落，一旦垮落會(huì)形成狂風(fēng)、巨響，易造成重大事故。 （）塑性彎曲煤層頂

14、板：是指直接頂具有一定厚度塑性較大的堅(jiān)硬巖石，回柱后不垮落，而隨采空面積增大呈緩慢的彎曲下沉，逐漸與煤層底板相接觸。第23頁/共115頁 四、礦山壓力與礦山壓力顯現(xiàn) 1.1.礦山壓力的概念 煤和巖層采動(dòng)前, ,處于原始應(yīng)力狀態(tài), ,既三向受力的平衡狀態(tài)。煤和巖層采動(dòng)后，由于支承條件改變，其原始平衡狀態(tài)即遭破壞，各部分應(yīng)力將重新分布，而重新分布的力將促使該部分巖體產(chǎn)生變形或遭破壞，從而向已采動(dòng)空間運(yùn)動(dòng)，這種“采動(dòng)后促使圍巖運(yùn)動(dòng)的力”叫“礦山壓力”。 其來源：在原始應(yīng)力的基礎(chǔ)上，由于采動(dòng)工作引起應(yīng)力重新分布的結(jié)果。第24頁/共115頁 2. 2.礦山壓力顯現(xiàn)的概念 煤及巖層一經(jīng)采動(dòng)，應(yīng)力將重新分布

15、，其中處于采動(dòng)邊界部位、承受較高壓力作用，約束條件和受力狀況都明顯發(fā)生改變，當(dāng)該部分承受的壓力值沒有超出其允許的限度時(shí)，圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)壓力值超出其允許極限時(shí)，圍巖運(yùn)動(dòng)將明顯表現(xiàn)出來，即產(chǎn)生煤（巖）體擴(kuò)容后的塑性破壞，煤（巖）幫片塌、頂板下沉與底板鼓起等一系列礦壓現(xiàn)象。 在圍巖明顯運(yùn)動(dòng)過程中，由于其作用力改變，支架受力與變形也明顯表現(xiàn)出來。第25頁/共115頁 礦山壓力顯現(xiàn)在礦山壓力作用下，通過圍巖運(yùn)動(dòng)與支架受力等形式所表現(xiàn)出來的礦山壓力現(xiàn)象，稱“礦山壓力顯現(xiàn)”。 顯現(xiàn)的基本形式圍巖運(yùn)動(dòng)支架受力兩幫運(yùn)動(dòng)頂板運(yùn)動(dòng)底板運(yùn)動(dòng)支架載荷增減支架變形（下縮、破壞）第26頁/共115頁 3.3.礦山壓力

16、與礦山壓力顯現(xiàn)的關(guān)系 （1 1）礦山壓力存在的絕對(duì)性與礦山壓力顯現(xiàn)的相對(duì)性 絕對(duì)性：只要有采動(dòng)工作，礦山壓力就存在。 相對(duì)性：礦山壓力顯現(xiàn)是礦山壓力作用的結(jié)果，是相對(duì)的、有條件的。因?yàn)閲鷰r的明顯運(yùn)動(dòng)本身就是有條件的，只有應(yīng)力達(dá)到其強(qiáng)度極限后才會(huì)發(fā)生。支架受力取決于圍巖的明顯運(yùn)動(dòng)和支架對(duì)圍巖運(yùn)動(dòng)的抵抗程度。（2 2）壓力顯現(xiàn)大小的分布與壓力大小的關(guān)系 當(dāng)支承體是彈性體( (處于彈性階段) )時(shí), ,壓力顯現(xiàn)基本上與壓力大小成正比。第27頁/共115頁 當(dāng)支承體是彈塑性或塑性狀態(tài)（已遭破壞）時(shí)，壓力顯現(xiàn)與壓力大小不成比例。 （3 3）支護(hù)受力與開采深度的關(guān)系 礦山壓力的大小與開采深度、開采后懸露巖

17、層范圍密切相關(guān)，而支護(hù)受力與開采深度無直接關(guān)系。 （4 4）采場(chǎng)頂板控制的對(duì)象 對(duì)象為礦山壓力顯現(xiàn)，而不是礦山壓力。 4.4.煤層頂板壓力的一般規(guī)律( (培訓(xùn)教材) ) 礦山壓力從煤層頂板表現(xiàn)出來最為明顯，所以通常叫煤層頂板壓力，又稱支架支承壓力。影響采煤工作面煤層頂板壓力的因素很復(fù)雜，其壓力大小變化的一般規(guī)律是： 第28頁/共115頁 （1 1）煤層頂板暴露的面積越大，煤層頂板壓力也就越大。反之，煤層頂板壓力就小。 （2 2）煤層頂板懸露時(shí)間越長，煤層頂板壓力越大。 （3 3）煤層頂板越松軟、破碎，煤層頂板壓力就越大。 （4 4）巷道越寬，煤層頂板壓力越大。根據(jù)測(cè)定計(jì)算，煤層頂板壓力與巷道寬

18、度的平方成正比。也就是說，巷道加寬一倍，煤層頂板壓力會(huì)增加四倍。 （5 5）護(hù)巷煤柱越小，巷道所承受的壓力越大。如果是無煤柱開采，那就另當(dāng)別論。 （6 6）巷道交岔點(diǎn)越多，通常認(rèn)為煤層頂板壓力越大。第29頁/共115頁 5.5.采煤工作面前后方支承壓力分布 ccabbA應(yīng)力降低區(qū) b應(yīng)力增高區(qū) c工作面前、后方穩(wěn)壓區(qū)第30頁/共115頁 五、直接頂初次垮落（初次放頂） 當(dāng)工作面掘出開切眼后，破壞了原來的受力平衡狀態(tài)，在頂板上方就形成了“自然平衡拱”，這時(shí)支架主要支撐的是拱內(nèi)巖石重量。工作面開始回采向前推進(jìn)， “自然平衡拱”逐漸擴(kuò)大，支架受力很快增加，如不采取措施就會(huì)發(fā)生冒頂事故，這就要進(jìn)行回柱

19、和初次放頂，讓頂板巖石塌落一部分。一般在開切眼推進(jìn)6 620m20m后，撤回采空區(qū)支架，直接頂隨回柱而垮落，叫初次放頂。初次放頂時(shí)，工作面推進(jìn)的距離叫初次放頂步距。如果直接頂巖石比較堅(jiān)硬不易塌落，就要在工作面向采空區(qū)頂板上打眼放炮，進(jìn)行“強(qiáng)制放頂”。 第31頁/共115頁直接頂初次垮落：工作面從開切眼開始采煤后，直接頂跨度不斷增加，其彎曲下沉也不斷增加，當(dāng)跨度達(dá)到極限跨度后，直接頂發(fā)生大面積冒落，叫“直接頂初次垮落”，直接頂初次垮落時(shí)的跨距，叫初次垮落步距。 煤礦安全規(guī)程第5757條規(guī)定，初次放頂時(shí)必須制定安全技術(shù)措施。 初次放頂?shù)陌踩胧┯? : （1 1）嚴(yán)格執(zhí)行工作面作業(yè)規(guī)程的要求，必須

20、在區(qū)（隊(duì)）長、技術(shù)人員和礦安監(jiān)員的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督指導(dǎo)下進(jìn)行初次放頂。第32頁/共115頁 （2 2）加強(qiáng)工作面的支護(hù)，增設(shè)抬棚戧柱，增強(qiáng)支柱的穩(wěn)定性。 （3 3）炮采工作面應(yīng)嚴(yán)格控制炮眼裝藥量，防止因裝藥量大造成引發(fā)頂板事故。 （4 4）掛梁后要及時(shí)打好貼幫柱支護(hù)煤幫頂板，減少空頂時(shí)間。 六、老頂?shù)某醮蝸韷?直接頂初次垮落后，上覆巖層的重量將由老頂來支撐，老頂就成了上覆巖層的支撐體。隨工作面推進(jìn)，直接頂呈懸梁狀態(tài)，并隨著回柱而冒落，第33頁/共115頁工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，由于老頂巖層比較堅(jiān)硬，四周由煤柱及煤壁支撐著，在一定范圍內(nèi)老頂呈懸露狀態(tài)，這時(shí)的老頂就像一塊板一樣。但是由于長壁采煤工作面沿傾斜方

21、向的長度，往往大于老頂沿走向方向垮落時(shí)的跨度，因此通常將老頂視為一端由煤壁而另一端由煤柱支撐的兩端固定的梁。上覆巖層的重量將通過老頂形成的梁而傳遞至兩端的煤壁及煤柱上。 隨著工作面繼續(xù)推進(jìn)，直接頂不斷垮落，老頂?shù)膽衣犊缍戎饾u增大，承受的巖層重量也不斷增大，當(dāng)老頂本身重量和上覆巖層的重量超過老頂?shù)某惺軓?qiáng)度時(shí)，老第34頁/共115頁頂就達(dá)到了極限跨度，老頂將出現(xiàn)斷裂，進(jìn)而發(fā)生垮落。老頂在采空區(qū)中第一次大面積垮落，為老頂?shù)谝淮未笠?guī)模來壓，稱為老頂?shù)某醮蝸韷骸Ｓ砷_切眼到初次來壓時(shí)，工作面推進(jìn)的距離為老頂初次來壓步距。 初次來壓步距與老頂巖性、厚度以及地質(zhì)構(gòu)造等因素有關(guān)，一般為202035m35m，少數(shù)

22、為505070m70m。 老頂從開始破壞直至垮落要持續(xù)一定時(shí)間，甚至有時(shí)在老頂垮落前的二三天，就出現(xiàn)頂板斷裂的聲響等來壓預(yù)兆。在垮落前1 12h2h采空區(qū)可能發(fā)出隆隆巨響。第35頁/共115頁 老頂初次來壓過程大體經(jīng)過以下三個(gè)階段： 第一階段為穩(wěn)壓階段。 礦壓顯現(xiàn)平穩(wěn)，采場(chǎng)支架受力極小，頂板處于相對(duì)穩(wěn)定階段。第二階段為老頂?shù)幕顒?dòng)階段。 礦壓顯現(xiàn)顯著增加，煤壁片幫、頂板下沉速度增長迅速，工作面發(fā)出頂板折裂的響聲，支柱受力明顯增加。 第三階段為老頂?shù)膩韷弘A段。煤壁片幫嚴(yán)重，木材背料嚴(yán)重壓縮劈裂，支柱受力達(dá)到最大值。使用液壓支柱時(shí)，部分支柱安全閥出現(xiàn)泄載現(xiàn)象，頂板下沉速度急劇增長超出正常值幾倍以上，

23、老頂發(fā)生斷裂、下沉。 第36頁/共115頁 老頂初次來壓的特點(diǎn)有： （1 1）由于老頂?shù)膭×一顒?dòng)，使工作面頂板下沉量和下沉速度急劇增加。 （2 2）支架受力猛增，頂板破碎，并出現(xiàn)平行煤壁的裂縫，甚至出現(xiàn)工作面頂板臺(tái)階下沉。 （3 3）因老頂懸露跨度增大，煤壁內(nèi)的壓力過于集中，會(huì)使煤壁片幫范圍擴(kuò)大，加上老頂斷裂時(shí)頂板急劇下沉，煤壁被進(jìn)一步壓碎而發(fā)生片幫。 （4 4）老頂由于折斷而垮落時(shí)，在采空區(qū)深處先發(fā)出沉悶的雷鳴聲，而后發(fā)出劇烈的響動(dòng)，垮落時(shí)有的還拌有暴風(fēng)并揚(yáng)起大量煤塵。第37頁/共115頁 初次來壓應(yīng)采取的安全措施： （1 1）要掌握初次來壓步距，及時(shí)采取預(yù)防措施。 根據(jù)頂板類別不同初次來壓

24、步距也不同，同類頂板的初次來壓步距基本接近。具體數(shù)值可以參考本礦相似頂板而確定。但是，初次來壓步距與地質(zhì)因素有關(guān)，如頂板有裂隙、斷層時(shí)初次來壓步距明顯減少。 （2 2）在確定了初次來壓步距后, ,工作面初次來壓前應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，檢查工作面支護(hù)質(zhì)量，單體液壓支柱要進(jìn)行二次升壓，沿放頂線增設(shè)1 12 2排密集支柱。同時(shí)提高支架的穩(wěn)定性，沿放頂線每隔5 56m 6m 增設(shè)一個(gè)木第38頁/共115頁垛，增設(shè)一梁三柱抬棚并打向采空區(qū)的斜撐柱。有片幫危險(xiǎn)時(shí)應(yīng)打貼幫柱。液壓支架支撐力較大，可不必采取加強(qiáng)支護(hù)的措施。 （3 3）采取小進(jìn)度多循環(huán)作業(yè)方式，加快工作面推進(jìn)速度，以保持煤壁的完整性，以具有良好的支撐作用

25、。 （4 4）采空區(qū)內(nèi)支柱要回收干凈，使直接頂充分冒落以緩和老頂冒落時(shí)對(duì)工作面的沖擊。 （5 5）落煤后要及時(shí)架設(shè)支架，并保證足夠的支架數(shù)量和支設(shè)質(zhì)量。 （6 6）對(duì)大面積懸露的堅(jiān)硬頂板，要提前采取人工強(qiáng)制放頂，以減輕老頂來壓時(shí)對(duì)工作面的壓力。第39頁/共115頁 七、老頂?shù)闹芷趤韷?在老頂初次來壓以后，頂板結(jié)構(gòu)將會(huì)由垮落前的雙支梁結(jié)構(gòu)變?yōu)閼冶哿籂顟B(tài)。隨著回采工作面的繼續(xù)推進(jìn)，老頂懸臂梁達(dá)到一定長度后，在其自重和上覆巖層的作用下，又會(huì)斷裂而垮落。懸臂梁將始終經(jīng)歷穩(wěn)定失穩(wěn)穩(wěn)定的變化過程，這種變化將周而復(fù)始。這種由于老頂周期破斷在采煤工作面引起的礦壓顯現(xiàn)稱為周期來壓。兩次周期來壓的間隔時(shí)間稱為來壓

26、周期。兩次周期來壓期間工作面推進(jìn)的距離稱為周期來壓步距。周期來壓步距取決于老頂?shù)膸r性、厚度以及老頂上方巖層的組成情況等，周期來壓步距要比初次來壓步距小。一般為6 630m30m，大多數(shù)為101015m15m。第40頁/共115頁周期來壓的礦壓顯現(xiàn)是：頂板下沉速度急劇增加，頂板下沉量增大，并出現(xiàn)臺(tái)階下沉。工作面的支柱載荷普遍增加，使用液壓支柱時(shí)有安全閥開啟泄載現(xiàn)象，使用摩擦支柱時(shí)支柱下縮明顯，并伴有頂板突然松動(dòng)的板炮聲，煤壁片幫嚴(yán)重，木材背板被擠壓劈裂等。 周期來壓應(yīng)采取的安全措施： （1 1）要掌握周期來壓規(guī)律。 （2 2）工作面周期來壓時(shí)要加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度和密度。 （3 3）為了減少工作面支柱的

27、載荷，周期來壓時(shí)可適當(dāng)減少控頂距離。 第41頁/共115頁 （4 4）周期來壓步距與地質(zhì)因素有關(guān)，而微小的地質(zhì)因素往往又不易發(fā)現(xiàn)，因而接近周期來壓時(shí)要認(rèn)真觀察來壓象征，以便及時(shí)采取應(yīng)急措施。 八、回采工作面采空區(qū)處理方法 1.1.垮落法 隨工作面向前推進(jìn)，把采空側(cè)放頂線外的支架撤出（綜采為移架），讓直接頂自行垮落或強(qiáng)制放頂，垮落下來的巖石充填采空區(qū)。 大部分采煤工作面采用此方法。 第42頁/共115頁 2.2.充填法 采用充填材料（砂子、矸石）充填采空區(qū)支撐直接頂，不使其破壞垮落。分為全部充填法、局部充填法和條帶充填法。 一般用于開采厚煤層或在建筑物下、鐵路下、水體下的“三下采煤”。 3.3.

28、緩慢下沉法 隨著煤層開采，采空區(qū)頂板巖層不呈破碎垮落，而是撓曲緩慢下沉，使頂、底板接觸。 適用于頂板巖層韌性較大的薄煤層工作面。 4.4.煤柱支撐法 在采空區(qū)留適當(dāng)煤柱以支撐頂板巖層。 一般用于頂板巖石特別堅(jiān)硬，人工強(qiáng)制放頂也很難垮落的頂板條件。這種方法存在較多缺點(diǎn)，應(yīng)盡量不使用。第43頁/共115頁 第二節(jié) 回采工作面頂板控制一、單體支柱工作面的頂板控制 （1 1）木支架 木支架是由木材支柱和木材頂梁組成。 木材的力學(xué)特點(diǎn)是：當(dāng)施加載荷與木材纖維垂直時(shí)，其允許下縮量很小，近似于不可縮；而施加載荷與木材纖維平行時(shí)，其允許下縮量較縱向加壓時(shí)大得多。 木支架的缺點(diǎn)是：工作性能差；受潮強(qiáng)度急劇降低；

29、不利于工作面的機(jī)械化；消耗量太大、利用率低、不能回收再用等。 木支架的優(yōu)點(diǎn)是：加工容易；成本較低。第44頁/共115頁 2.2.摩擦式金屬支柱 摩擦式金屬支柱是指利用摩擦力產(chǎn)生支撐力的可縮性支柱。 分為急增阻式和微增阻式。 摩擦式金屬支柱組成：活柱、柱體和柱鎖三部分組成。 摩擦式金屬支柱與金屬鉸接頂梁組成單體支架支護(hù)工作面。組成單體支架的操作程序是： （1 1）工作面落煤，新暴露頂板后，應(yīng)立即掛金屬鉸接頂梁。 （2 2）用手將頂梁托向頂板，在頂梁接頭的楔鉤中第45頁/共115頁插上扁楔子，要根據(jù)頂板情況，決定在頂梁與頂板之間是否背頂。 （3 3）打緊扁楔子使頂梁受力而懸起。 （4 4）當(dāng)推溜工

30、序完成后，即可在懸梁下，按規(guī)定的排距、柱距和迎山角，支設(shè)摩擦式金屬支柱，并退出扁楔子，從而完成了由摩擦式金屬支柱與金屬鉸接頂梁組成的支架支設(shè)工作。 摩擦式金屬支柱的工作阻力主要靠摩擦力，當(dāng)摩擦板與活柱及楔組間內(nèi)部的摩擦系數(shù)太小時(shí)，可能導(dǎo)致退楔。因此要經(jīng)常清理活柱或楔組間的煤粉、鐵銹、炮泥和油垢。經(jīng)常檢查支柱是否失效，使用一段時(shí)間后，按規(guī)定運(yùn)到地面進(jìn)行檢修。第46頁/共115頁摩擦式金屬支柱的缺點(diǎn)是：力學(xué)性能差；初撐力較小，容易造成頂板離層；性能不穩(wěn)定，容易失效。 3.3.單體液壓支柱 單體液壓支柱是利用液體壓力產(chǎn)生工作阻力，并實(shí)現(xiàn)升柱和卸載的單根可縮性支柱。 單體液壓支柱根據(jù)注液方式分為內(nèi)注式

31、和外注式兩大類。 內(nèi)注式是在地面將工作液注入支柱內(nèi)，支柱工作時(shí)活柱和壓力缸像千斤頂一樣靠柱內(nèi)液壓升縮。一般用于薄煤層開采工作面。 外注式支柱的工作液靠設(shè)在工作面附近的泵站供給，在高壓工作液的作用下實(shí)現(xiàn)支柱升降。第47頁/共115頁單體液壓支柱與金屬鉸接頂梁組成單體支架支護(hù)工作面，稱為高檔普采工作面。 操作順序是：掛梁插調(diào)角楔背頂清理和定柱位立柱供液升柱（使用頂網(wǎng)的工作面應(yīng)先掛網(wǎng)，再按其順序進(jìn)行操作）。 操作要求是：工作面落煤后，立即用金屬鉸接頂梁掛梁，維護(hù)住落煤后新裸露的頂板。推移刮板輸送機(jī)后，清除底板浮煤，按作業(yè)規(guī)程要求的規(guī)格和迎山角，將單體液壓支柱立好，用注液槍升柱達(dá)到初撐力的要求后，完成

32、單體支架的架設(shè)。 第48頁/共115頁 常用的幾種采場(chǎng)支柱的工作特性S/mmP2P0P/kNP0（a）S/mmS/mmP/kNP/kNP2P2P1SP0P0P0（b）（c）第49頁/共115頁 P P0 0為初撐力，支架支設(shè)時(shí)，將活柱升起，托住頂梁，利用升柱工具使支柱對(duì)頂板產(chǎn)生一個(gè)主動(dòng)力，稱為支柱的初撐力。 P P0 0為始動(dòng)阻力，在頂板壓力作用下，摩擦支柱的活柱開始下縮的瞬間，之中支柱所反映出來的力稱為始動(dòng)阻力。 P P1 1為初工作阻力，是微增阻金屬支柱活柱下縮時(shí)，工作阻力由急劇增長轉(zhuǎn)為緩慢增長時(shí)轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的工作阻力稱為初工作阻力。 P P2 2 為最大工作阻力，即支柱所能承受的最大載荷，又

33、稱額定工作阻力。第50頁/共115頁 二、綜采工作面頂板控制 液壓支架是以液壓為動(dòng)力實(shí)現(xiàn)升降、前移等運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行頂板支護(hù)的設(shè)備。一般由頂梁、底座、立柱、推移裝置、操縱控制裝置和其它輔助裝置組成。 液壓支架的優(yōu)點(diǎn)：支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移設(shè)速度快、安全可靠，能可靠而有效地支撐和控制工作面頂板，隔離采空區(qū)、防止矸石竄入工作面，保證作業(yè)空間的安全，機(jī)械化程度高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，能防止頂板災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效。第51頁/共115頁 按支架與圍巖相互作用關(guān)系及立柱布置方式液壓支架分為三大類： （1 1）支撐式支架 有頂梁沒有掩護(hù)梁的液壓支架稱為支撐式支架。 支撐式支架對(duì)頂板的作用以支撐為主。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)

34、簡單，頂梁長，工作空間大，通風(fēng)條件好，支撐能力大，切頂性能好，液壓系統(tǒng)簡單便于操作和維護(hù)。 缺點(diǎn)：穩(wěn)定性較差。 適用于頂?shù)装鍒?jiān)硬完整，周期來壓明顯的工作面。第52頁/共115頁 （2 2）掩護(hù)式支架 掩護(hù)式支架是指有掩護(hù)梁的支架。掩護(hù)式支架通過掩護(hù)梁與短梁對(duì)頂梁起支撐和掩護(hù)作用。掩護(hù)式支架由掩護(hù)梁支撐垮落的巖石，短梁支撐未垮落的頂板巖層。 優(yōu)點(diǎn)：擋矸性能好，調(diào)高范圍大，對(duì)于頂板破碎或厚度變化的煤層適應(yīng)性強(qiáng)。 缺點(diǎn)：穩(wěn)定性較差，支撐能力小，工作空間小，不利于通風(fēng)與行人。 適用于煤層傾角小于1515，頂板破碎或中等穩(wěn)定以下，周期來壓不明顯的工作面。第53頁/共115頁 （3 3）支撐掩護(hù)式支架 支

35、撐掩護(hù)式支架是指具有頂梁和掩護(hù)梁，有兩排支柱的液壓支架。支撐掩護(hù)式支架是以支撐作用為主又具有良好的掩護(hù)性能的支架。這種支架具有支撐式和掩護(hù)式支架的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。多用于頂板破碎或中等穩(wěn)定，周期來壓較明顯的工作面。 液壓支架操作時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)： 1 1）移架前必須做好準(zhǔn)備工作。清除影響移架的障礙物，檢查油管，油管不得被矸石擠卡和埋壓。第54頁/共115頁 2 2）能立即支護(hù)的支架必須立即支護(hù)。如在采煤機(jī)前面發(fā)生片幫，頂板較破碎，暴露面積又過大，支架應(yīng)超前支護(hù)。 3 3）移架時(shí)頂梁不宜下降太多，一般15-15-20cm20cm即可。頂板易破碎時(shí)，可采用“擦頂移架”或“帶壓移架”。 4

36、4）如頂梁上有大量矸石，移架后就不能很好地接頂，應(yīng)先清除矸石。 5 5）移架時(shí)速度要快，要隨時(shí)調(diào)整支架，不得歪斜，架間距離保持在規(guī)定的范圍內(nèi)移架后必須成一條直線。第55頁/共115頁 6 6）移架時(shí)，司機(jī)要注意觀察，保護(hù)管路和電纜。防止擠壞、拉斷或折壞。 7 7）要經(jīng)常觀察頂板情況，支架與頂板要接觸嚴(yán)密，升柱后要達(dá)到支架的初撐力。 8 8）頂梁前端到煤壁的距離要符合規(guī)定，以防采煤機(jī)割頂梁和鏟煤板。 9 9）支架操作完畢后，手把必須放在零位。第56頁/共115頁 第三節(jié) 采煤工作面頂板事故防治 頂板事故：在井下生產(chǎn)過程中，頂板意外冒落造成的人員傷亡、設(shè)備損壞、生產(chǎn)中止等事故。在實(shí)行綜采以前，煤層

37、頂板事故在煤礦事故中占有極高的比例，隨著支護(hù)設(shè)備的改進(jìn)及對(duì)煤層頂板事故的研究、預(yù)防技術(shù)的深入和逐步完善，煤層頂板事故所占的比例有所下降，但仍然是煤礦生產(chǎn)中的主要災(zāi)害之一。 一、頂板事故的分類 按照頂板一次冒落的范圍及造成傷亡的嚴(yán)重程度，采場(chǎng)頂板事故分為兩大類：第57頁/共115頁 局部冒頂事故大冒頂事故煤壁線附近的局部冒頂放頂線附近的局部冒頂上、下出口附近的局部冒頂?shù)刭|(zhì)破碎帶附近的局部冒頂壓垮型冒頂推垮型冒頂漏垮型冒頂頂板事故第58頁/共115頁 二、局部冒頂事故防治 采掘工作空間或井下其它地點(diǎn)局部范圍內(nèi)頂板巖石墜落造成的頂板事故稱為局部冒頂。工作面發(fā)生局部冒頂?shù)脑蛑饕袃蓚€(gè)：一是直接頂被破

38、壞后，由于失去有效的支護(hù)而造成局部冒頂；二是老頂下沉壓迫直接頂破壞工作面支架造成局部冒頂。 1.1.局部冒頂?shù)恼髡?（1 1）頂板發(fā)出響聲，巖層下沉斷裂。 頂板壓力急劇加大時(shí)，木支架會(huì)發(fā)出劈裂聲，緊接著出現(xiàn)折梁斷柱現(xiàn)象；金屬支柱的活柱急速下縮，也發(fā)出很大響聲；絞接頂梁的楔子被彈出或擠出；底板軟時(shí)支柱發(fā)生鉆底現(xiàn)象。有時(shí)也能聽到采空區(qū)內(nèi)頂板發(fā)生斷裂的悶雷聲。第59頁/共115頁 （2 2）頂板掉碴。頂板破裂嚴(yán)重時(shí)，折梁斷柱就要增加，并出現(xiàn)頂板掉碴，掉碴越多，說明頂板壓力越大。 （3 3）煤質(zhì)變酥，煤壁片幫增多，范圍增大，工作面鉆眼省力，采煤機(jī)割煤時(shí)負(fù)荷減小。 （4 4）頂板出現(xiàn)裂縫，裂縫張開，裂縫

39、增多。 （5 5）頂板出現(xiàn)離層?！扒脦蛦栱敗睍r(shí)，頂板發(fā)出“空、空”的響聲，說明上下巖層之間已經(jīng)離層。 （6 6）頂板發(fā)生漏頂。破碎的偽頂或直接頂有時(shí)會(huì)因背頂不嚴(yán)和支架不牢出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象，造成棚頂托空，支架松動(dòng)造成冒頂。 （7 7）瓦斯涌出異常。在含瓦斯煤層中，瓦斯涌出量突然增大。 （8 8）頂板淋水增大。 第60頁/共115頁 2.2.工作面局部冒頂發(fā)生的規(guī)律 （1 1）局部冒頂大多數(shù)發(fā)生在工作面的初次來壓階段，正常回采時(shí)冒頂次數(shù)相對(duì)較少。 （2 2）局部冒頂多數(shù)發(fā)生在工作面的上下端頭，放頂線處，煤壁機(jī)道區(qū)，地質(zhì)破碎帶等地點(diǎn)。 （3 3）落煤后、放頂時(shí)、剛開工、快下班時(shí)，是采煤工作面冒頂事故的多

40、發(fā)時(shí)間。 （4 4）多數(shù)冒頂事故是由于“安全第一”思想不牢，作業(yè)人員麻痹大意，圖省事，怕麻煩，撞大運(yùn)，不在乎，違章指揮，違章作業(yè)及工程質(zhì)量低劣所造成。第61頁/共115頁 3. 3.局部冒頂事故的致因及防治 （）靠煤壁附近的局部冒頂 局部冒頂?shù)脑?在煤層的直接頂中，常存在多組相交裂隙，這些相交的裂隙容易將直接頂分割成游離巖塊，極易發(fā)生脫落，在采煤機(jī)采煤或爆破落煤后，如果支護(hù)不及時(shí)，這類游離巖塊可能突然冒落砸人，造成局部冒頂事故。局部冒頂?shù)脑蛞话阌腥N: : a. a.直接頂被密集裂隙切割，形成了游離巖塊； b.b.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； c.c.放頂煤開采，

41、頂煤破碎。第62頁/共115頁 單體支柱采煤工作面預(yù)防靠近煤壁附近局部冒頂?shù)拇胧?a.a.采用能及時(shí)支護(hù)懸露煤層頂板的支架，如正懸臂交錯(cuò)頂梁支架，正倒懸臂錯(cuò)梁直線柱支架等，并使端面距不大于200mm200mm，還應(yīng)提高支柱的初撐力, ,以使端面冒高不超過200mm200mm。此外，在金屬網(wǎng)下，還可以采用長鋼梁對(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。 b.b.爆破采煤時(shí)，炮眼布置及裝藥量應(yīng)合理，盡量避免崩倒支架。 第63頁/共115頁 c. c.盡量使采煤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。煤層一旦有片幫，應(yīng)掏梁窩超前支護(hù)，防止冒頂。 綜采工作面的局部冒頂，主

42、要是發(fā)生在靠近煤壁附近的漏冒型冒頂。其預(yù)防措施為：a.a.在支架設(shè)計(jì)上，采用長側(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；b.b.在工藝操作上，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度。c.c.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。 第64頁/共115頁 （）采煤工作面兩端的局部冒頂 采煤工作面兩端局部冒頂?shù)脑?在采煤工作面兩端機(jī)頭機(jī)尾處，暴露的空間大，支承壓力集中，巷道提前掘進(jìn)，引發(fā)了巷道周邊的變形與破壞。經(jīng)常要進(jìn)行機(jī)頭機(jī)尾的移置工作，在拆除舊支柱支設(shè)新支柱時(shí)，破碎的煤層頂

43、板可能進(jìn)一步松動(dòng)冒落。隨著采煤工作面的推進(jìn)，要拆掉原巷道支架的一個(gè)棚腿，換用抬棚支承棚梁，在這一拆一支之間，破碎的煤層頂板也可能冒落。由于冒頂或煤層頂板下沉量大，為端頭支護(hù)和移設(shè)帶來了許多困難，甚至影響到采煤工作面的正常推進(jìn)和產(chǎn)量。第65頁/共115頁 采煤工作面兩端局部冒頂?shù)念A(yù)防措施 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)（即“四對(duì)八梁”支護(hù)），每對(duì)抬棚隨機(jī)頭機(jī)尾的推移邁步前移；采煤工作面兩端還可以采用十字鉸接頂梁支護(hù)系統(tǒng)以防漏冒。在超前采煤工作面十米以內(nèi)，巷道支架應(yīng)加雙中心柱，超前采煤工作面十米至二十米，巷道支架應(yīng)加單中心柱以預(yù)防冒頂。綜合機(jī)械化采煤時(shí)，應(yīng)采用端頭支架支護(hù)，如果采煤工

44、作面兩端沒有采用端頭支架，則在采煤工作面與巷道相連處，需用一對(duì)邁步抬棚。此外，超前采煤工作面二十米內(nèi)的巷道支架也應(yīng)以中心柱加強(qiáng)。 第66頁/共115頁 （）放頂線附近的局部冒頂 放頂線附近局部冒頂?shù)脑?放頂線附近的局部冒頂主要發(fā)生在使用單體支柱的采煤工作面。放頂線上的支柱受力是不均勻的，當(dāng)工人回拆“吃勁”的柱子時(shí)，往往柱子一倒下煤層頂板就冒落，如果回柱工來不及撤退到安全地點(diǎn)時(shí)，就可能被砸著而造成煤層頂板事故。當(dāng)煤層頂板中存在被斷層、裂隙、層理等切割而形成的大塊游離巖塊時(shí)，回柱后游離巖塊就會(huì)旋轉(zhuǎn)，可能推倒采煤工作面的支架，導(dǎo)致局部冒頂。如圖5-55-5所示。第67頁/共115頁 此外，在金屬網(wǎng)

45、假頂下回柱放頂時(shí)，由于網(wǎng)上有大塊游離巖塊，也可能會(huì)發(fā)生上述的因游離巖塊旋轉(zhuǎn)而推倒支架而造成局部冒頂。 放頂線附近局部冒頂?shù)念A(yù)防措施a.a.加強(qiáng)地質(zhì)及觀察工作，記載大巖塊的位置及尺寸；b.b.在大巖塊范圍內(nèi)采用木垛等加強(qiáng)支護(hù)；c.c.當(dāng)大巖塊沿采煤工作面推進(jìn)方向的長度超過一次放頂步距離時(shí)，在大巖塊的范圍內(nèi)要延長控頂距；d.d.如果采煤工作面采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；e.e.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。第68頁/共115頁 4. 4.工作面局部冒頂?shù)囊装l(fā)生地點(diǎn)及主要原因 地點(diǎn)有：“兩線”即煤壁線和放頂線；“兩口”即上、下出口；地質(zhì)破碎

46、帶。其主要原因是： （1 1）在工作面放頂線采空區(qū)一側(cè)，頂板垮落不好時(shí)，懸露面積大。 （2 2）工作面煤壁線附近的局部冒頂，與頂板節(jié)理和摩擦滑動(dòng)面的存在有關(guān)，它們使頂板容易形成“人字”、“鍋底”等各種劈理，造成不連續(xù)的巖塊。在采煤機(jī)割煤或爆破落煤后，如果支護(hù)不及時(shí)，這種不連續(xù)的巖塊可能突然冒落；爆破落煤時(shí)，如炮眼布置不當(dāng)或裝藥量過多，可能在放炮時(shí)崩倒支架而導(dǎo)致局部冒頂。第69頁/共115頁 （3 3）回柱操作順序錯(cuò)誤，如先回承壓柱，引起周圍破碎頂板的冒落，或者大塊矸石沖倒支架，使臨近破碎頂板失去支托而造成局部冒頂。 （4 4）在金屬網(wǎng)假頂下回柱放頂時(shí)，如果網(wǎng)上有大塊，也會(huì)發(fā)生巖塊失穩(wěn)旋轉(zhuǎn)、滾落

47、沖倒支架而造成冒頂。特別是在煤層傾角較大、網(wǎng)上巖塊大，且壓的不密實(shí)的初采面，回柱時(shí)更容易發(fā)生冒頂。 （5 5）工作面支護(hù)質(zhì)量不合格，支架密度不夠，初撐力不足，支架迎山不夠，回柱前沒有支設(shè)防止采空區(qū)矸石滾落沖倒支架的特種支架，都是發(fā)生放頂線處冒頂事故的原因。第70頁/共115頁 （6 6）工作面的上、下出口連接著回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷，控頂面積大。兩巷在掘進(jìn)時(shí)經(jīng)受一次壓力重新分布的影響，同時(shí)由于巷道支護(hù)初撐力一般都很小，使直接頂下沉、松動(dòng)，甚至破壞；特別是在工作面超前支承壓力的作用下，頂板大量下沉，甚至破碎，再加上機(jī)頭、機(jī)尾和其它設(shè)備體積大，在移動(dòng)這些設(shè)備時(shí)，必須反復(fù)支撤支柱，促使頂板更加破碎。如果遇上

48、老頂來壓，工作面上下出口就容易發(fā)生冒頂事故。 （7 7）頂板中存在有斷層、裂隙、層理等地質(zhì)構(gòu)造時(shí)將頂板切割成不連續(xù)的巖塊，回柱后，巖塊可能失穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，推倒支架而造成冒頂。第71頁/共115頁 （8 8）工作面遇到地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、褶曲、頂板松軟、破碎等時(shí)，沒有及時(shí)采取針對(duì)性的有效措施也會(huì)造成局部冒頂。 5.5.工作面局部冒頂?shù)木C合預(yù)防措施 （1 1）工作面支架方式要與頂板巖性相適應(yīng)。 較堅(jiān)硬的頂板可采用點(diǎn)柱；松軟破碎的頂板要用棚子加背板。 （2 2）采取措施預(yù)防放炮造成冒頂。 根據(jù)頂板條件選擇炮眼布置、角度、裝藥量、一次爆破量，防止爆破崩倒支架，形成過大的空頂面積和控頂距。 （3 3）工作面落煤

49、后要及時(shí)支護(hù)。第72頁/共115頁 落煤后，受到輸送機(jī)彎曲段的限制，在一定范圍內(nèi)不能及時(shí)打基本柱，頂板懸露面積大、時(shí)間長，因此，應(yīng)采取超前掛梁或打臨時(shí)支柱的方法，防止局部冒頂。 （4 4）在推移輸送機(jī)時(shí)，有較大面積的頂板不能用支柱支撐，對(duì)容易冒頂?shù)钠扑轫敯?，必須采取相?yīng)措施。 （5 5）工作面上下出口要有特種支架。 （6 6）采取正確的回柱方法，防止頂板壓力集中在局部支柱上，造成局部頂板破碎及回柱困難。嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程，不得違章作業(yè)。 （7 7）嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)頂板管理制度。 “敲幫問頂”制度、驗(yàn)收支架制度、崗位責(zé)任制度、金屬支柱檢查制度、頂板分析制度和交接班制度。 （8 8）保證工作面正規(guī)循環(huán)作

50、業(yè)，加快推進(jìn)速度。第73頁/共115頁 6.6.工作面局部冒頂事故的處理方法 采煤工作面發(fā)生局部冒頂后，要立即查清情況、及時(shí)處理，否則延誤時(shí)間，冒頂范圍可能進(jìn)一步擴(kuò)大，給處理冒頂帶來更多困難。處理采煤工作面冒頂?shù)姆椒? ,應(yīng)根據(jù)工作面的采煤方法、冒落高度、冒落塊度、冒頂位置和影響范圍的大小來決定，主要有探板法、撞楔法、小巷法和繞道法四種。 （1 1）探板法 當(dāng)發(fā)生局部冒頂?shù)姆秶。敯鍥]有冒嚴(yán)，頂板巖石已暫時(shí)停止下落時(shí)，應(yīng)采取掏梁窩、探大板木梁或掛金屬頂梁的措施，即探板法。第74頁/共115頁 （2 2）撞楔法 當(dāng)頂板冒落矸石塊度小，冒頂區(qū)頂板碎矸沒有停止下落或一動(dòng)就下落時(shí)，要采取撞楔法處理冒

51、頂。 （3 3）小巷法 如果局部冒頂區(qū)已將工作面冒嚴(yán)堵死，但冒頂范圍不超過15m15m左右，垮落矸石塊度不大并可以搬運(yùn)時(shí)，可以從冒頂區(qū)由外向里，從下而上，在保證支架可靠及后路暢通情況下，采用人字型掩護(hù)支架沿煤壁機(jī)道整理出一條小巷道。小巷道整通后，開動(dòng)輸送機(jī)，再放矸，架棚。 （4 4）繞道法 當(dāng)冒頂范圍較大，頂板冒嚴(yán)，工作面堵死，用以上三種方法處理困難時(shí)，可沿煤壁重新開切眼或部分開切眼，繞過冒頂區(qū)。 第75頁/共115頁 三、大冒頂事故的防治大冒頂事故是指冒頂范圍大，傷亡人數(shù)多的冒頂。包括老頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂、厚層難冒頂板大面積冒頂、直接頂導(dǎo)致的壓垮型冒頂、大面積漏垮型冒頂、復(fù)合頂板推垮型冒頂

52、、金屬網(wǎng)下推垮型冒頂?shù)榷喾N類型。不管哪種冒頂，引起原因主要有兩種，一是大面積懸露的難冒頂板積累了很大的礦山壓力最后壓垮頂板破壞工作面支架造成冒頂；二是各種原因造成的工作面支架的支撐強(qiáng)度不足最后支架被壓垮引起冒頂。第76頁/共115頁 1.1.大冒頂發(fā)生的征兆 （1 1）頂板的預(yù)兆 頂板連續(xù)發(fā)出斷裂聲, ,聲音的頻率和音響增大, ,這是由于直接頂和老頂發(fā)生離層, ,或頂板切斷而發(fā)出的聲音, ,有時(shí)采空區(qū)內(nèi)頂板發(fā)出象悶雷的聲音, ,這是老頂和上方巖層產(chǎn)生離層或斷裂的聲音；頂板巖層破碎掉碴，而且掉碴逐漸增多，頂板的裂縫增加或裂隙張開，并產(chǎn)生大量的下沉，下沉速度增大；底板出現(xiàn)底鼓或裂縫。第77頁/共1

53、15頁 （2 2）煤幫的預(yù)兆 由于冒頂前壓力增大，煤壁出現(xiàn)明顯的受壓和片幫現(xiàn)象。煤壁受壓后，煤質(zhì)變酥，片幫增多。使用電鉆打眼時(shí)，鉆眼省力。 （3 3）支架的預(yù)兆 使用木支架時(shí)，支架大量的被壓壞或折斷，并發(fā)出響聲。使用金屬支柱時(shí)，耳朵貼在柱體上，可聽見支柱受壓后發(fā)出的聲音。當(dāng)頂板壓力繼續(xù)增加時(shí)，活柱迅速下縮，連續(xù)發(fā)出“咯咯”的聲音。工作面使用鉸接頂梁時(shí)，在頂板沖擊壓力的作用下，楔子有時(shí)被彈出或擠出。 （4 4）瓦斯、淋水 瓦斯涌出量突然增加；有淋水的頂板，淋水量增加。第78頁/共115頁 2. 2.工作面大冒頂經(jīng)常發(fā)生的地點(diǎn) （1 1）開切眼附近 （2 2）地質(zhì)破壞帶，如斷層、褶曲等。 （3 3

54、）老巷附近 （4 4）煤層傾角大的地段 （5 5）頂板巖層淋水地段 （6 6）局部冒頂區(qū)附近 第79頁/共115頁 3. 3.大型冒頂事故的致因及防治 （）老頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂 老頂來壓時(shí)壓垮型冒頂發(fā)生的條件 a.a.直接頂比較薄，其厚度小于煤層采高的2 23 3倍，直接頂冒落后不能充填滿采空區(qū)； b.b.直接頂上面老頂分層厚度小于五米至六米，初次來壓步距為二十米至三十米，或更大一些。在采煤工作面中，當(dāng)支柱的初撐力較小時(shí)，老頂往往斷裂在煤壁之內(nèi)。實(shí)踐證明，隨老頂其支撐條件不同，老頂在煤壁內(nèi)的斷裂位置距煤壁由一米到二米至十余米不等。當(dāng)采煤工作面推進(jìn)到老頂斷裂線附近時(shí)，煤層頂板可能出現(xiàn)臺(tái)階下沉，

55、這時(shí)老頂巖塊的重量全部由采煤工作面支架承擔(dān)。第80頁/共115頁 老頂來壓時(shí)導(dǎo)致的壓垮型冒頂事故的原因 a.a.垮落帶老頂巖塊壓壞采煤工作面支架導(dǎo)致冒頂。 b.b.垮落帶老頂巖塊沖擊壓壞采煤工作面支架導(dǎo)致冒頂。由于采煤工作面支架初撐力不足，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; ;當(dāng)老頂巖塊向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，采煤工作面支架要承受沖擊載荷，支架容易被損壞，從而導(dǎo)致冒頂。 c.c.綜合機(jī)械化采煤工作面如遇老頂沖擊來壓時(shí)，可能將支架壓死、壓壞（立柱油缸炸裂、平衡千斤頂拉壞等）或壓入煤層底板，從而導(dǎo)致煤層頂板事故。第81頁/共115頁 預(yù)防老頂來壓時(shí)壓垮型冒頂?shù)拇胧?a.a.采煤工作面支架的支撐

56、力應(yīng)能平衡垮落帶直接頂及老頂巖層的重量； b.b.采煤工作面支架的初撐力應(yīng)能保證直接頂與老頂之間不離層； c.c.采煤工作面支架的可縮量應(yīng)能滿足裂隙帶老頂下沉的要求； d.d.遇到平行采煤工作面的斷層時(shí)，如果采煤工作面支護(hù)是單體支柱，當(dāng)斷層剛露出煤壁時(shí)，在斷層范圍內(nèi)就要及時(shí)加強(qiáng)采煤工作面的支護(hù)（最好用木垛），不得采用正?；刂ǎ?第82頁/共115頁 e.e.要擴(kuò)大控頂距，并用木支柱替換金屬支柱，待斷層進(jìn)到采空區(qū)后再回柱； f.f.如果采煤工作面支護(hù)是液壓自移式支架，若支架的工作阻力有較大的富裕時(shí)，則采煤工作面可以正常推進(jìn)，若支架的工作阻力沒有太大的富裕時(shí)，則應(yīng)考慮使采煤工作面與斷層斜交或在采

57、空區(qū)挑頂?shù)拇胧┻^斷層。 第83頁/共115頁 （）厚層難冒頂板大面積冒頂 當(dāng)煤層頂板是整體厚層硬巖層（如砂巖、砂礫巖、礫巖等，其分層厚度大于五米至六米）時(shí)，它們要懸露幾千平方米、幾萬平方米，甚至十幾萬平方米才冒落。這樣大面積的煤層頂板在極短時(shí)間內(nèi)冒落下來，不僅由于重量的作用會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊破壞力，而且更嚴(yán)重的是會(huì)把已采空間的空氣瞬時(shí)擠出，形成巨大的暴風(fēng)，破壞力極強(qiáng)。 第84頁/共115頁 厚層難冒頂板大面積冒頂?shù)念A(yù)兆 a.a.煤層頂板斷裂聲響的頻率和音響增大； b.b.煤幫有明顯受壓與片幫現(xiàn)象； c.c.煤層底板出現(xiàn)底鼓或沿煤柱附近的煤層底板發(fā)生裂縫； d.d.巷道（上、下平巷）超前壓力較明顯

58、； e.e.采煤工作面中支柱載荷和煤層頂板下沉速度明顯增大； f.f.有時(shí)采空區(qū)煤層頂板發(fā)生裂縫或淋水加大，向煤層頂板中打的鉆孔原先流清水后變?yōu)榱靼缀隣畹囊后w，這是斷裂巖塊互相摩擦形成的巖粉與水的混合物。第85頁/共115頁 厚層難冒頂板大面積冒頂?shù)念A(yù)防措施 對(duì)大面積冒頂可以用微震儀、地音儀和超聲波地層應(yīng)力儀等進(jìn)行預(yù)測(cè)，因?yàn)楹駥訄?jiān)硬巖層的破壞過程，長的在冒頂前幾十天就出現(xiàn)聲響和其他異?，F(xiàn)象，短的在冒頂前幾天，甚至幾小時(shí)也會(huì)出現(xiàn)預(yù)兆，因此，根據(jù)儀器測(cè)量的結(jié)果，再結(jié)合歷次冒頂預(yù)兆的特征，可以對(duì)大面積冒頂進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，避免造成災(zāi)害。防止和減弱大面積冒頂危害的措施是：改變巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，以減小

59、煤層頂板懸露及冒落面積，減小煤層頂板冒落高度，降低空氣排放速度。具體的措施如下：第86頁/共115頁 a. a.煤層頂板高壓注水：就是從采煤工作面順槽向煤層頂板打深孔，進(jìn)行高壓注水，注水水泵最大壓力達(dá)1515PaPa。煤層頂板注水可起弱化煤層頂板和擴(kuò)大巖層中的裂隙及弱面的作用。 b.b.強(qiáng)制放頂：所謂強(qiáng)制放頂，就是用爆破的方法人為地將煤層頂板切斷，使煤層頂板冒落一定厚度形成矸石墊層。切斷煤層頂板可以控制煤層頂板冒落面積，減弱煤層頂板冒落時(shí)產(chǎn)生的沖擊力；形成矸石墊層則可以緩和煤層頂板冒落時(shí)產(chǎn)生的沖擊波及暴風(fēng)。 第87頁/共115頁 （）大面積漏垮型冒頂 大面積漏垮型冒頂?shù)脑?由于煤層傾角較大，

60、直接頂又異常破碎，采煤工作面支護(hù)系統(tǒng)中如果某個(gè)地點(diǎn)失效就發(fā)生局部漏冒，這時(shí)破碎的煤層頂板就有可能從這個(gè)地點(diǎn)開始沿采煤工作面往上全部漏空，造成支架失穩(wěn)，導(dǎo)致漏垮型采煤工作面的冒頂，見圖5-75-7。 預(yù)防漏垮型冒頂?shù)拇胧゛.a.選用合適的支柱，使采煤工作面支護(hù)系統(tǒng)有足夠的支撐力與可縮量； b.b.煤層頂板必須背嚴(yán)實(shí)；c.c.嚴(yán)禁爆破、移溜等工序弄倒支架，防止局部冒頂。 第88頁/共115頁 （）復(fù)合煤層頂板推垮型冒頂 推垮型冒頂是指因水平推力作用使采煤工作面支架大量傾斜而造成的冒頂事故。 復(fù)合煤層頂板由下軟上硬巖層構(gòu)成。下部軟巖層可能是一個(gè)整層，也可能是由幾個(gè)分層組成的分層組。這里的軟巖層與硬巖