采煤工作面頂板控制與方法

授課計(jì)劃授課人：課程：采煤工作面頂板管理頂板支護(hù)和管理水平，加強(qiáng)安全生產(chǎn)作業(yè)。重點(diǎn)難點(diǎn)：1、初次來(lái)壓和周期來(lái)壓；2、采煤工作面頂板事故類(lèi)型、易發(fā)生的地點(diǎn)及措施;課內(nèi)外作業(yè)：1、初次來(lái)壓的定義和特點(diǎn)。2、什么是周期來(lái)壓？3、采煤工作面礦ft壓力的基本特征。4、冒頂預(yù)兆有哪些？授課內(nèi)容：一、頂板的基本概念1、頂板及劃分頂板：位于煤層上面的巖層,稱(chēng)為頂板。煤層按自然層位分為：(1)偽頂：直接位于煤層之上，一般為薄層炭質(zhì)頁(yè)巖等軟弱層組成，厚度在0.3～0.5m頁(yè)巖、砂質(zhì)泥巖組成,厚度不等，并隨回柱垮落.（3）老頂：通常位于直接頂之上的厚而堅(jiān)硬的巖層，常由砂巖、石灰?guī)r、砂礫巖等組成,回柱后可懸露大面積而不冒落。按直接頂巖層的穩(wěn)定性及老頂來(lái)壓強(qiáng)度的頂板分類(lèi):（1）不穩(wěn)定頂板(又稱(chēng)破碎頂板：指直接頂是松軟易垮落的漏頂?shù)膸r層。1、頂板及劃分頂板：位于煤層上面的巖層,稱(chēng)為頂板。煤層按自然層位分為：(1)偽頂：直接位于煤層之上，一般為薄層炭質(zhì)頁(yè)巖等軟弱層組成，厚度在0.3～0.5m頁(yè)巖、砂質(zhì)泥巖組成,厚度不等，并隨回柱垮落.（3）老頂：通常位于直接頂之上的厚而堅(jiān)硬的巖層，常由砂巖、石灰?guī)r、砂礫巖等組成,回柱后可懸露大面積而不冒落。按直接頂巖層的穩(wěn)定性及老頂來(lái)壓強(qiáng)度的頂板分類(lèi):（1）不穩(wěn)定頂板(又稱(chēng)破碎頂板：指直接頂是松軟易垮落的漏頂?shù)膸r層。工作面推（3）穩(wěn)定頂板：直接工作面向前推進(jìn)后頂板并不冒（4）工作面的頂板必須采取深孔爆破，高壓注水等特殊的放頂方法.用數(shù)字序號(hào)ⅳ表示.按老頂來(lái)壓強(qiáng)度的強(qiáng)弱可將頂板分為四級(jí)：（1)不明顯，用數(shù)字序號(hào)ⅰ表示；（2)明顯,用數(shù)字序號(hào)ⅱ表示;（3)強(qiáng)烈，用數(shù)字序號(hào)ⅲ表示；（4）極強(qiáng)烈，用數(shù)字序號(hào)ⅳ表示。ft壓力與顯現(xiàn)礦ft壓力：在未采動(dòng)的巖體內(nèi),巖石處于原始應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)在巖體內(nèi)進(jìn)行采掘工程后，必然會(huì)引起圍巖中應(yīng)力的重新分布，達(dá)到新的平衡,這種壓力重新分布及其對(duì)圍巖的作用過(guò)程稱(chēng)作礦ft壓力。ft壓力與顯現(xiàn)礦ft壓力：在未采動(dòng)的巖體內(nèi),巖石處于原始應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)在巖體內(nèi)進(jìn)行采掘工程后，必然會(huì)引起圍巖中應(yīng)力的重新分布，達(dá)到新的平衡,這種壓力重新分布及其對(duì)圍巖的作用過(guò)程稱(chēng)作礦ft壓力。礦ftft載變形、煤的壓出、沖擊地壓、以及煤與沼氣突出等現(xiàn)象，稱(chēng)為礦ft壓力顯現(xiàn)。載變形、煤的壓出、沖擊地壓、以及煤與沼氣突出等現(xiàn)象，稱(chēng)為礦ft壓力顯現(xiàn)。礦ft壓力的衡量指標(biāo)：（1）頂板下沉量:一般是指煤壁處裸露的頂板到采空區(qū)邊緣的頂板移近量，mm工作面由于頂板下沉量一般情況下遠(yuǎn)比底膨量大，因而稱(chēng)做頂板下沉量。（2）mm/h表示頂板活動(dòng)的劇烈程度。（3）支柱載荷：隨著頂板下沉，采煤工作面支柱受載也逐漸增加，一般可kn/m影響回采工作面礦ft壓力的主要因素(1）采高與控頂距:它的變化直接影響著頂板壓力及頂板下沉量，采高、控頂距越小，頂板下沉量越小，頂板也就比較穩(wěn)定.工作礦ft壓力的衡量指標(biāo)：（1）頂板下沉量:一般是指煤壁處裸露的頂板到采空區(qū)邊緣的頂板移近量，mm工作面由于頂板下沉量一般情況下遠(yuǎn)比底膨量大，因而稱(chēng)做頂板下沉量。（2）mm/h表示頂板活動(dòng)的劇烈程度。（3）支柱載荷：隨著頂板下沉，采煤工作面支柱受載也逐漸增加，一般可kn/m影響回采工作面礦ft壓力的主要因素(1）采高與控頂距:它的變化直接影響著頂板壓力及頂板下沉量，采高、控頂距越小，頂板下沉量越小，頂板也就比較穩(wěn)定.工作工作但推進(jìn)速度增長(zhǎng)到一定后，頂板下沉量將不會(huì)有顯著改變.（3）600m800mft壓力沒(méi)有明顯影響，但隨著開(kāi)采學(xué)度的增加,煤壁內(nèi)的支撐壓力將加大，可能迫使支架的工作載荷增加。采煤工作面礦ft壓力的基本特征采煤工作工作般頂板巖層受到破壞嚴(yán)重，根據(jù)巖層破壞特征可以將巖層分為三部分:1.3～1。5裂隙帶：在冒落帶之上，此處巖層雖已斷裂,但仍能整齊排列。彎曲下沉帶：裂隙帶之上直到地表的巖層，這部分巖層裂隙更少.冒落帶矸石對(duì)裂隙帶巖層起支撐作用,從而可減緩裂隙帶巖層的撓曲程度。3、初次來(lái)壓、周期來(lái)壓初次來(lái)壓與初次來(lái)壓步距：采煤工作面從切眼開(kāi)始推進(jìn),一般情況下，偽頂隨采隨放頂隨冒落，直接頂也會(huì)隨回采放頂回柱而垮落,而老頂只是在懸露面積大時(shí)，才發(fā)生劇烈下沉和垮落。稱(chēng)作初次來(lái)壓步距。初次來(lái)壓的特點(diǎn)：初次來(lái)壓的特點(diǎn)：由于老頂?shù)膭×一顒?dòng),迫使工作面頂板下沉量和下沉速度急劇增加。（2)行煤壁裂縫，甚至出現(xiàn)工作面頂板臺(tái)階下沉。（3)因老頂懸露垮度增大，煤壁內(nèi)的壓力過(guò)于集中，會(huì)使煤壁片幫破壞范圍擴(kuò)大,加上老頂斷裂時(shí)頂板急劇下沉，會(huì)進(jìn)一步將煤壁壓碎,而大面積片幫,嚴(yán)重0。6m0。8m.采煤工作面周期來(lái)壓與周期來(lái)壓步距頂面積逐漸增大,到一定跨度時(shí)，又發(fā)生彎曲下沉、折斷和垮落，頂板壓力也顯由于老頂?shù)膭×一顒?dòng),迫使工作面頂板下沉量和下沉速度急劇增加。（2)行煤壁裂縫，甚至出現(xiàn)工作面頂板臺(tái)階下沉。（3)因老頂懸露垮度增大，煤壁內(nèi)的壓力過(guò)于集中，會(huì)使煤壁片幫破壞范圍擴(kuò)大,加上老頂斷裂時(shí)頂板急劇下沉，會(huì)進(jìn)一步將煤壁壓碎,而大面積片幫,嚴(yán)重0。6m0。8m.采煤工作面周期來(lái)壓與周期來(lái)壓步距頂面積逐漸增大,到一定跨度時(shí)，又發(fā)生彎曲下沉、折斷和垮落，頂板壓力也顯1/41/2.三、采煤工藝方面的基本概念12、工作阻力：支柱或支架在頂板壓力作用下，使支柱下腔的壓力增高到安全閥開(kāi)啟壓力時(shí)，支柱或支架對(duì)頂板的支撐力叫全閥開(kāi)啟壓力時(shí)，支柱或支架對(duì)頂板的支撐力叫工作阻力。、支柱的迎ft角與迎ft距：支柱的軸線(xiàn)和煤層頂?shù)装宸ň€(xiàn)的夾角稱(chēng)支柱迎ft角，支柱頂部由煤層頂?shù)装宸ň€(xiàn)向上偏移的距離叫迎ft距。ft角，支柱頂部由煤層頂?shù)装宸ň€(xiàn)向上偏移的距離叫迎ft距。4（或強(qiáng)制垮落)的過(guò)程叫放頂。5、回柱：撤除放頂區(qū)內(nèi)的支柱或支架叫回柱。6、放頂步距:工作面沿走向一次放頂?shù)膶挾冉蟹彭敳骄?。最大控頂距：放頂前頂前工作面沿走向的最大寬度叫最大控頂距?、最小控頂距:放頂后工作面沿走向的最小寬度叫最小控頂距。8、最大控頂距等于最小控頂距與放頂步距之和。9頂板控制的方法有垮落法、充填法、緩慢下沉法和煤柱支撐法。四、支護(hù)技術(shù)1、采區(qū)巷道礦壓控制基本方法和途徑（1)巷道保護(hù)，是指為了使圍巖應(yīng)力與巖體強(qiáng)度保持較適應(yīng)的關(guān)系，以便預(yù)防巷道失穩(wěn)或有效地減輕礦壓危害而采取的各種技術(shù)措施,如選用有利于巷道穩(wěn)道布置在堅(jiān)硬巖層中或應(yīng)力降低區(qū)等。巷道支護(hù),一般指借助于安設(shè)各種礦ft形和防止巷道冒頂、片幫,以保證巷道正常使用。（3)巷道維護(hù),是指對(duì)已進(jìn)行過(guò)支護(hù)的巷道,為了改善已惡化的維護(hù)狀況和件甚至重新支護(hù)等。2、巷道支護(hù)原理巷道支架與圍巖相互作用和共同承載原理合理利用巷道的圍巖的自承力；合理選擇支架工作點(diǎn);提高圍巖自承能力；選擇合理的支護(hù)方式與參數(shù)。減輕巷道壓力的的途徑巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)；巷道布置在比較穩(wěn)定的巖層中；巷道圍巖卸壓。綜采工作面支護(hù)方式綜采工作面支護(hù)包括工作面支護(hù)，工作面端頭支護(hù)和超前支護(hù)?！皫阂萍堋笔峭瑫r(shí)打開(kāi)降柱及移架手把,及時(shí)調(diào)整降柱手把，使破碎矸石滑向大時(shí)使用.工作面上下端頭支護(hù)：工作面上下端頭支護(hù)必須按要求支護(hù)，一般由單體支柱進(jìn)行支護(hù),且單體柱的支護(hù)方式、排距和步距必須根據(jù)頂板情況在作業(yè)規(guī)程中注明。超前支護(hù)：回采工作面超前支護(hù)長(zhǎng)度，石炭系綜采放頂煤工作面不小于20五、采煤五、采煤工作面頂板事故類(lèi)型、易發(fā)生的地點(diǎn)及措施（一）采煤工作面頂板事故分類(lèi)及特點(diǎn)采煤工作面頂板事故從力源上看有壓垮、漏冒、推垮三種基本類(lèi)型。回采工作工作面支架有垂直冒頂。的頂板分為松軟的、中等穩(wěn)定的和堅(jiān)硬的三類(lèi).對(duì)中等穩(wěn)定以下，尤其是松軟的直接頂板，采煤后如果支架護(hù)不住碎頂，就會(huì)發(fā)生漏冒型冒頂。此外，直接頂板住，就會(huì)發(fā)生推垮型冒頂。工作面頂板事故按照冒頂范圍和嚴(yán)重程度可分為局部冒頂和大型冒頂兩大類(lèi).1-2（一）采煤工作面頂板事故分類(lèi)及特點(diǎn)采煤工作面頂板事故從力源上看有壓垮、漏冒、推垮三種基本類(lèi)型。回采工作工作面支架有垂直冒頂。的頂板分為松軟的、中等穩(wěn)定的和堅(jiān)硬的三類(lèi).對(duì)中等穩(wěn)定以下，尤其是松軟的直接頂板，采煤后如果支架護(hù)不住碎頂，就會(huì)發(fā)生漏冒型冒頂。此外，直接頂板住，就會(huì)發(fā)生推垮型冒頂。工作面頂板事故按照冒頂范圍和嚴(yán)重程度可分為局部冒頂和大型冒頂兩大類(lèi).1-2的冒頂。常發(fā)生在靠煤壁附近、采煤工作面兩端以及放頂線(xiàn)附近.大型冒頂是指冒頂范圍較大、傷亡人數(shù)較多（每次死亡33）區(qū)冒矸沖入采煤工作面的推垮型冒頂?shù)?。局部冒頂事故的特點(diǎn)，一是范圍較小，每次傷亡人數(shù)不多（１－２人)。冒頂事故發(fā)生地點(diǎn)大多是在有人工作的部位.這類(lèi)事故的原因是已破壞的頂板失去（包括破煤、裝煤等）２、大面積切頂垮面事故這類(lèi)事故的特點(diǎn)是面積大,來(lái)勢(shì)兇猛，后果嚴(yán)重，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)，往往會(huì)導(dǎo)致重大人身傷亡。事故原因是直接頂和老頂大面積運(yùn)動(dòng)造成.致重大人身傷亡。事故原因是直接頂和老頂大面積運(yùn)動(dòng)造成.由直接頂運(yùn)動(dòng)所造成的垮面事故，就其作用力的始動(dòng)方向又可分為兩大類(lèi)：（1）推垮型事故。包括走向推進(jìn)工作面常發(fā)生的傾向推垮型事故和傾斜推進(jìn)工作面容易發(fā)生的向采空區(qū)方向推垮型事故。層的層面方向產(chǎn)生較大的推力，推倒失穩(wěn)的支架造成垮面事故。(２）壓垮型事故。包括向煤壁方向壓垮和向采區(qū)方向壓垮型事故。這類(lèi)事故抗壓強(qiáng)度低板而造成的。由老頂運(yùn)動(dòng)所造成的垮面事故,就其作用力的性質(zhì)和始動(dòng)方向不同也可分為兩類(lèi)（１沖擊推垮型事故.事故的特點(diǎn)是開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的老頂（２）壓垮型事故。這類(lèi)事故發(fā)生在支柱的工作壓斷，造成垮面事故。（二）采煤工作面易發(fā)生大面積頂板事故的地點(diǎn)1由直接頂運(yùn)動(dòng)所造成的垮面事故，就其作用力的始動(dòng)方向又可分為兩大類(lèi)：（1）推垮型事故。包括走向推進(jìn)工作面常發(fā)生的傾向推垮型事故和傾斜推進(jìn)工作面容易發(fā)生的向采空區(qū)方向推垮型事故。層的層面方向產(chǎn)生較大的推力，推倒失穩(wěn)的支架造成垮面事故。(２）壓垮型事故。包括向煤壁方向壓垮和向采區(qū)方向壓垮型事故。這類(lèi)事故抗壓強(qiáng)度低板而造成的。由老頂運(yùn)動(dòng)所造成的垮面事故,就其作用力的性質(zhì)和始動(dòng)方向不同也可分為兩類(lèi)（１沖擊推垮型事故.事故的特點(diǎn)是開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的老頂（２）壓垮型事故。這類(lèi)事故發(fā)生在支柱的工作壓斷，造成垮面事故。（二）采煤工作面易發(fā)生大面積頂板事故的地點(diǎn)1;2、地質(zhì)破壞帶（斷層、褶曲等）大巖塊沿傾斜下滑力大;5、頂板巖層淋水段.頂板巖層含水使頂板裂隙容易張開(kāi)或沿裂隙面滑動(dòng)；6、局部冒頂區(qū)附近。由于局部冒頂破壞了頂板的完整性，引起了頂板壓力的變化,因而可導(dǎo)致大冒頂。（三）采煤工作面冒頂事故的一般規(guī)律1、局部冒頂比大面積冒頂發(fā)生次數(shù)頻繁；2、初次來(lái)壓階段比正?；夭擅绊敶螖?shù)多；3