煤礦頂板事故防治技術(shù)-3-頂板事故的致因與防治

煤礦頂板事故防治技術(shù)煤礦頂板事故防治技術(shù)

1.頂板事故綜述及案例分析2.相應(yīng)礦山壓力基本知識3.頂板事故的致因與防治4.高應(yīng)力軟弱破碎圍巖巷道主動平衡支護(hù)技術(shù)5.沖擊礦壓預(yù)測與防治技術(shù)6.復(fù)雜條件下煤層開采7.煤巷頂板管理與支護(hù)設(shè)計8.現(xiàn)場管理與隱患排查等

第三部分：頂板事故的致因與防治一、采煤工作面頂板事故的防治

二、巷道頂板事故的致因及防治一、采煤工作面頂板事故的防治

（一）頂板事故的分類采場頂板事故按力源可分為壓垮型漏冒型推垮型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治（一）頂板事故的分類由垂直層面方向的頂板力壓壞采場支架而導(dǎo)致的冒頂，又分為：①老頂來壓時壓垮型冒頂②厚層難冒頂板大面積冒頂③直接頂導(dǎo)致的壓垮型冒頂

1.壓垮型冒頂

一、采煤工作面頂板事故的防治（一）頂板事故的分類因破碎頂板沒有得到有效的防護(hù)而冒落導(dǎo)致的冒頂，又分為：2.垮漏型冒頂大面積漏垮型冒頂局部漏冒型冒頂工作面上下出口的局部冒頂放頂線及其附近的局部冒頂?shù)刭|(zhì)破壞帶附近的局部冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治（一）頂板事故的分類由于平行于層面方向的頂板力推倒支架而導(dǎo)致的冒頂，又分為：3.推垮型冒頂

復(fù)合頂板推垮型冒頂

金屬網(wǎng)下推垮型冒頂

大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂

采空區(qū)冒矸沖入采場的推垮型冒頂

此外，還可能出現(xiàn)綜合類型冒頂

一、采煤工作面頂板事故的防治（一）頂板事故的分類煤礦中習(xí)慣把采場冒頂分為兩大類：

局部冒頂大型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治（一）頂板事故的分類范圍不大，傷亡人數(shù)不多（每次1～2人）的冒頂，可分為：1.局部冒頂靠近煤壁附近的局部冒頂

放頂線附近的局部冒頂上下出口的局部冒頂

地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治（一）頂板事故的分類范圍較大，傷亡人數(shù)較多（每次3人以上）的冒頂，可分為：

2.大型冒頂

兩端來壓時的壓垮型冒頂

厚層難冒落大面積冒頂直接導(dǎo)致的壓垮型冒頂大面積漏垮型冒頂

復(fù)合頂板推垮型冒頂金屬網(wǎng)下推垮型冒頂大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①原因分析1.靠近煤壁附近的局部冒頂

節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石強(qiáng)度低

支護(hù)質(zhì)量差，支撐力不足造成離層炮采時，裝藥量過多，放頂崩倒支架，頂板失控老頂來壓時，煤壁附近直接頂破碎新暴露的頂板沒有及時支護(hù)綜采時，端面距過大②案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察③防治措施1.靠近煤壁附近的局部冒頂

對新暴露的頂板及時支護(hù)，如圖3-1、3-2、3-3所示炮采時，炮眼布署及裝藥量要合理煤層的節(jié)理方向與工作的推進(jìn)方向垂直或斜交來壓期間，若煤壁片幫，要進(jìn)行超前支護(hù)，減小端面距綜采時，對破碎頂板要注入粘結(jié)劑進(jìn)行固化加快工作面推進(jìn)速度采高大，煤體松軟時，加設(shè)護(hù)幫裝置一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察1.靠近煤壁附近的局部冒頂

圖3-1正懸臂交錯頂梁支護(hù)一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察1.靠近煤壁附近的局部冒頂

圖3-2錯梁直線柱支架布置1-臨時柱；2-正式柱一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察1.靠近煤壁附近的局部冒頂

圖3-3短頂梁與基本頂梁配合情況一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①原因分析2.上下出口局部冒頂

此處為應(yīng)力疊加區(qū)域，頂板完整性可能遭到破壞換棚時，破碎頂板冒落移機(jī)頭機(jī)尾，交換抬棚，破碎頂板冒落老頂來壓時，支柱側(cè)向力不足，推倒支架造成局部冒落老頂來壓時，壓壞部分支柱，導(dǎo)致的局部冒頂②案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察③防治措施2.上下出口局部冒頂

及時架設(shè)有足夠支撐力和可縮性的支柱

支護(hù)糸統(tǒng)必須具有一定的側(cè)向力換棚時，要模清頂板情況，采取必要的措施

一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①原因分析3.放頂線附近的局部冒頂

回柱方式不合理，先回“吃勁”柱子，引起周圍破碎頂板的冒落

頂板存在由斷層、裂隙、層理等切割而成的大塊游離巖塊時，回柱后游離巖塊推倒支架，導(dǎo)致冒頂。如圖3－4所示在金屬網(wǎng)假頂下回柱放頂時，如果網(wǎng)上有大塊游離巖，也會發(fā)生因游巖塊旋轉(zhuǎn)而推倒支架的局部冒頂

②案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察3.放頂線附近的局部冒頂

圖3-4頂板中游離巖塊旋轉(zhuǎn)推倒支架一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察③防治措施3.放頂線附近的局部冒頂

采用正確的回柱方法，防止頂板壓力向局部支柱集中而造成回柱的困難若工作面使用木支柱，可直接用鉸車遠(yuǎn)距離回柱加強(qiáng)地質(zhì)工作，記載大巖塊的位置與尺寸在大巖塊下用木垛等加強(qiáng)支護(hù)

當(dāng)大巖塊尺寸超過一次放頂步距時，在大巖塊下延長控頂距一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①原因分析4.地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂

工作面與斷層垂直或斜交在頂板活動過程中，斷層附近的破斷巖塊順斷面下滑，推倒工作面支架局部冒頂②案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察③防治措施4.地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂

斷層破壞帶在工作面出現(xiàn)后，加強(qiáng)支護(hù)，背好背板在放頂線處，斷層兩側(cè)架好木垛，加強(qiáng)支護(hù)迎著巖塊可能滑下的方向支設(shè)戧棚或戧柱

一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①冒頂特點(diǎn)5.復(fù)合頂板推垮型冒頂

頂板壓力不大，支架無變形，無折損多數(shù)情況下，直接頂已沿煤壁斷裂冒頂后，支柱多數(shù)沿煤層向下傾倒

多數(shù)情況下，發(fā)生在回柱放頂過程一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂機(jī)理5.復(fù)合頂板推垮型冒頂

離層圖3-5下位軟巖層離層斷裂斷裂一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂?shù)攸c(diǎn)5.復(fù)合頂板推垮型冒頂

開切眼附近

地質(zhì)破壞帶附近舊巷附近掘進(jìn)破壞復(fù)合頂板的地點(diǎn)傾角大的地段頂板巖層含水的地段局部冒頂區(qū)附近尖滅構(gòu)造地段案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察防治措施5.復(fù)合頂板推垮型冒頂

掘進(jìn)上下順槽時，不破壞復(fù)合頂板應(yīng)用偽傾斜工作面，以增加阻力控制采高，使軟巖冒落后超過采高，增加六面體下推的阻力采用整體支架，用拉鉤聯(lián)接器把每排支柱連起來，與鉸接頂梁十字交叉，形成整體結(jié)構(gòu)，如圖3-6所示。利用戧棚、戧柱加強(qiáng)支護(hù)系統(tǒng)布置樹脂錨桿，將開切眼附近和控頂區(qū)內(nèi)的軟硬巖層錨在一起，防止冒頂

一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察5.復(fù)合頂板推垮型冒頂

圖3-6拉鉤式連接器1-金屬支柱；2-拉鉤式連接器一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①冒頂特點(diǎn)6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂

發(fā)生在初次放頂前后及回柱時推垮前支柱受力一般不大推垮時，支柱無折損推垮速度快，人力無法抵抗煤層傾角一般在20°以上發(fā)生支護(hù)方式一般為單體金屬磨擦支柱一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂機(jī)理6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂

由于支護(hù)失效，首先形成網(wǎng)兜由于支柱初撐力小，剛度小，在碎塊壓力下，支架失穩(wěn)。如圖3-7所示。案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂

圖3-7金屬網(wǎng)假頂下推垮型冒頂過程一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察防治措施6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂

提高初撐力及剛度，增加穩(wěn)定性在二分層及以下分層開采時，用內(nèi)錯式布置開切眼，避免網(wǎng)下碎矸之上存在空隙用“整體支架”增加支架的穩(wěn)定性初次放頂，要把金屬網(wǎng)下放到底板一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①冒頂特點(diǎn)7.大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂

發(fā)生在回柱時或放頂后

游離巖塊的重力與支反力不在同一條作用線上，重力大于支反力，且重力靠老塘側(cè)一般將支柱推向煤壁一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂機(jī)理7.大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂

頂板由斷層、裂隙、層理或薄弱巖層切割成游離大巖塊大巖塊形成旋轉(zhuǎn)力矩，將支柱推倒案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察防治措施正確判斷游離巖塊的范圍

對游離巖塊加強(qiáng)支護(hù)待游離巖塊全部處于采空區(qū)時，再用回柱絞車7.大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂

一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察頂板條件直接頂較薄，厚度小于采高2～3倍

直接之上的老頂分層厚度小于5～6米8.壓垮型冒頂

一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂前兆煤壁片幫頂板下沉速度急劇增加支柱載荷急劇增大靠煤幫頂板掉渣靠煤幫頂板斷裂摩擦柱放炮8.壓垮型冒頂

一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂類型8.壓垮型冒頂

圖3-8壓垮型冒頂類型之一、之二一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察案例分析防治措施加強(qiáng)地質(zhì)工作，摸清直接頂與老頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和力學(xué)特性進(jìn)行常規(guī)礦壓觀測，準(zhǔn)確掌握來壓步距，加強(qiáng)來壓預(yù)報合理選擇支護(hù)方式，合理設(shè)計工作面支護(hù)強(qiáng)度，特別對末排支柱要加大支護(hù)強(qiáng)度遇到平行于工作面的斷層，要加強(qiáng)維護(hù)，不得正?；刂?，待斷層進(jìn)入采空區(qū)后再回柱8.壓垮型冒頂

一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂原因煤層之上是厚而堅硬的砂巖，常常大面積懸而不冒，老頂來壓步距達(dá)50～70ｍ。當(dāng)自身強(qiáng)度承受不了自重和上位巖層重量時，即彎曲應(yīng)力超過了極限強(qiáng)度時，出現(xiàn)斷裂及垮落?；夭蛇^程中遇到較發(fā)育的原生裂隙或斷層，也會導(dǎo)致冒落9.大面積冒頂

一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂前兆頂板斷裂聲響的頻率和音響增大有明顯片幫現(xiàn)象底板有可能出現(xiàn)底鼓巷道超前壓力明顯支柱載荷和頂板下沉速度明顯增大有時采空區(qū)頂板發(fā)生裂縫和淋水加大9.大面積冒頂

案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察防治措施頂板高壓注水，周期來壓步距減少60～70％，如圖3-9所示強(qiáng)制放頂循環(huán)式淺孔放頂（每1-2個循環(huán)，打一排鉆孔）步距式深孔放頂（周期來壓前，沿工作面向頂板打鉆孔），如圖3-10所示超前深孔松動爆破（在上下順槽，向頂板打深孔），如圖3-11所示

地面深孔放頂（地面打鉆到放頂位置而后爆破）9.大面積冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察9.大面積冒頂

圖3-9頂板注水鉆孔布置方式及其參數(shù)a-四老溝礦8205工作面頂板注水鉆孔的布置方式b-云崗礦8205工作面頂板注水孔的布置方式一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察9.大面積冒頂圖3-10“步距式”深孔放頂一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察9.大面積冒頂圖3-11超前深孔松動爆破一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察案例分析防治措施預(yù)測回采工作面圍巖動態(tài)（主要預(yù)測頂?shù)装宓姆€(wěn)定性）確定合理的支護(hù)強(qiáng)度（垂直分力小、傾斜向下分力大、沿層面下滑是控制的主要問題）。加強(qiáng)工作面支架不穩(wěn)定性，防止底板滑移。10.急傾斜煤層頂板事故一、采煤工作面頂板事故的防治（二）各種頂板事故的原因分析及勘察防治措施當(dāng)煤層傾角超過60o，底板開始向下滑動，防止底板滑移的措施有：推廣急傾斜煤層工作面液壓支架（支撐力大，具有防倒防滑性能及煤矸滾落保護(hù)裝置）。打緊支柱，軟底要下底梁，順山棚梁要對接。適當(dāng)控制采高。10.急傾斜煤層頂板事故

二、巷道頂板事故的致因及防治（一）巷道頂板事故的分類

1.掘進(jìn)工作面冒頂事故

2.巷道交岔處的冒頂事故

二、巷道頂板事故的致因及防治（二）掘進(jìn)工作面的冒頂事故的原因及防治

1.冒頂原因

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