采煤工作面頂板管理基本知識課件

采面頂板管理基本知識采煤工作面頂板管理基本知識

一、頂板管理的重要性

頂板事故是煤礦生產(chǎn)中五大自然災害（水、火、瓦斯、礦塵、冒頂）之一，它是煤礦中最常見的又是最易發(fā)生的事故。頂板回采工作面冒頂事故2/3~3/4事故巷道冒頂事故1/4~1/3采煤工作面頂板管理基本知識二、煤層頂?shù)装鍘r層構(gòu)成要充分認識和掌握采煤工作面礦山壓力對頂板事故的作用和規(guī)律，必須首先弄清煤層頂?shù)装鍘r層的構(gòu)成及其移動規(guī)律。根據(jù)頂?shù)装鍘r層離煤層的距離及對開采工作的影響程度不同，煤層的頂?shù)装鍘r層可分為：1）偽頂。緊貼在煤層之上，極易跨落的薄巖層稱為偽頂。通常由炭質(zhì)頁巖等柔弱巖層組成，厚度一般小于0.5m，隨采隨冒。采煤工作面頂板管理基本知識二、煤層頂?shù)装鍘r層構(gòu)成2）直接頂。位于偽頂或煤層之上，具有一定的穩(wěn)定性，由一層或若干層組成，厚度不定，不很堅硬，回柱后能自行跨落的巖層稱為直接頂。通常由泥質(zhì)頁巖、頁巖、砂質(zhì)頁巖等組成，具有隨回柱放頂而跨落的特征。3）老頂。位于直接頂或煤層之上堅硬而難跨落的巖層稱為老頂，也叫基本頂。通常有砂巖、石灰?guī)r、砂礫巖所組成。4）直接底。直接位于煤層下面的巖層。如為較堅硬的巖石時，可作為采煤工作面支柱的良好支座；如為泥質(zhì)頁巖等松軟巖層時，則常造成底臌和支柱插入底板等現(xiàn)象。采煤工作面頂板管理基本知識有些煤層同時存在偽頂、直接頂和老頂；也有些煤層上面，沒有偽頂，只有直接頂和老頂；有的缺少偽頂、直接頂，煤層上面就是老頂。這樣也就增加了頂板管理的難度，判斷和處理不對，就會造成頂板事故的隱患，嚴重影響了采場支護質(zhì)量，易造成頂板事故。二、煤層頂?shù)装鍘r層構(gòu)成采煤工作面頂板管理基本知識二、煤層頂?shù)装鍘r層構(gòu)成直接頂?shù)耐旰贸潭葘⒅苯佑绊懝ぷ髅娴陌踩肮ぷ髅娴墓ぷ餍?，而且也影響到支護方式的選擇。直接頂?shù)耐旰贸潭热Q于兩個因素：一是巖層的力學性質(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。直接頂巖層內(nèi)各種層理或裂隙等“弱面”的存在將直接影響到直接頂在懸露時的穩(wěn)定性。常常把這些“弱面”簡稱“劈”。而其中有些“劈”的組合形式，對直接頂?shù)姆€(wěn)定性影響較大。這類游離巖塊的劈可能在頂板毫無預兆的情況下發(fā)生局部冒頂。采煤工作面頂板管理基本知識多數(shù)采煤工作面直接頂是呈不規(guī)則跨落的。當工作面自開切眼推進后，直接頂一般并不立即跨落下來，而是待工作面推進一定距離以后，才會大面積跨落，這稱為直接頂初次跨落。直接頂初次跨落時，工作面放頂線與開切眼之間的距離稱為直接頂初次跨落步距，它是反映直接頂穩(wěn)定程度的一個綜合指標，對頂板事故有著直接影響。直接頂初次跨落后，就要進行第一次放頂，稱為工作面的初次放頂。由于初次放頂是直接頂?shù)拇竺娣e跨落，容易發(fā)生冒頂事故。為此《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定了采煤工作面的初次放頂必須制定安全措施，報礦總工程師批準。三、采煤工作面頂板管理采煤工作面頂板管理基本知識

老頂?shù)倪\動及來壓程度不僅對直接頂?shù)姆€(wěn)定性有直接影響，而且對是否造成大面積的切頂起著決定作用。采用全部跨落法管理頂板的采煤工作面，一般情況下，老頂對工作面頂板壓力影響主要決定與直接頂?shù)暮穸燃捌浞€(wěn)定性。采煤工作面頂板管理基本知識當工作面從開切眼開始采煤后，直接頂跨度達到6~20M時，直接頂開始冒落，為減輕上覆巖層的壓力，工作面開始初次放頂，若有老頂跨落的影響時，初次放頂期還包括老頂?shù)某醮慰缏洌瑢ぷ髅嬖斐奢^大的威脅，容易發(fā)生冒頂，必須加強支護等安全措施，直接頂初次跨落后，隨著工作面繼續(xù)向前推進，直接頂不斷冒落，老頂?shù)膽衣犊缍仍龃?，直到達到極限跨度時，老頂將出現(xiàn)斷裂，進而發(fā)生跨落。這時，將對工作面產(chǎn)生較大影響，頂板下沉量增加，支架載荷增大，煤壁片幫。采煤工作面頂板管理基本知識

從開切眼開始老頂?shù)谝淮慰缏?，稱為老頂初次跨落。這種老頂初次折斷或跨落前后工作面的礦壓顯現(xiàn)稱為老頂初次來壓。老頂初次跨落后，隨著工作面繼續(xù)推進，工作面上方老頂在其自重及上覆巖載荷作用下，將沿煤壁內(nèi)發(fā)生折斷和跨落，同時引起工作面壓力突然增大，這種現(xiàn)象，隨工作面的推進將周而復始的出現(xiàn)。因此稱為老頂?shù)闹芷诳缏?。把因老頂周期跨落而使工作面呈周期性地礦壓顯現(xiàn)，稱為老頂周期來壓。采煤工作面頂板管理基本知識（一）頂板事故分類按冒頂?shù)牧υ催M行分類：（1）壓垮型：由垂直于層面方向的頂板力壓壞采場支架而導致冒頂。（2）漏冒型：因已破碎的頂板沒有得到有效防護受重力作用冒落而導致的冒頂。（3）推垮型：由平行于層面方向的頂板力推倒采場支架而導致的冒頂。（4）綜合型：兩種或三種綜合出現(xiàn)。采煤工作面頂板管理基本知識1.壓垮型冒頂（主要發(fā)生在老頂來壓時）（1）垮落帶老頂巖塊壓壞采場支架；（2）垮落帶老頂巖塊沖擊壓壞采場支架；（3）裂隙帶老頂巖塊壓壞采場支架。采煤工作面頂板管理基本知識2.漏冒型冒頂（1）大面積漏垮型冒頂；（2）靠煤壁附近的局部冒頂；（3）采場兩端（機頭、機尾）的局部冒頂；（4）放頂線附近的局部冒頂。采煤工作面頂板管理基本知識14（1）金屬網(wǎng)下的推垮型冒頂；（2）采空區(qū)冒矸沖入采場的推垮型冒頂。3.推垮型冒頂采煤工作面頂板管理基本知識154.綜合類型的冒頂（1）厚層難冒頂板導致的大面積冒頂。（2）地質(zhì)破壞（斷層）帶附近的冒頂。（3）大塊游離頂板導致的冒頂，包括復合頂板推垮型冒頂，沖擊推垮型冒頂，大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂，以及直接頂導致的壓垮型冒頂。采煤工作面頂板管理基本知識2023/12/216預備知識：采動后頂板活動的一般規(guī)律1.直接頂?shù)某醮慰迓洌嚎迓浜穸仍?.0m以上，垮落長度達工作面長度的一半以上?？迓洳骄嘁话銥?~20m。采煤工作面頂板管理基本知識17如果直接頂厚度大于或等于2~3倍的采高，則能填滿采空區(qū)，采面無老頂活動威脅。但老頂還是要彎曲、下沉和斷裂的。但老頂活動不明顯。采煤工作面頂板管理基本知識18如果直接頂厚度小于2~3倍的采高，開始時老頂呈雙固支梁狀態(tài)，它把自身及上部巖層的重量都加到了工作面周圍的煤體上，工作面無老頂壓力感覺。采煤工作面頂板管理基本知識19當老頂巖梁達到極限跨距時，彎曲、下沉、斷裂。工作面頂板下沉加快、煤壁片幫、支架受力增加，甚至出現(xiàn)頂板臺階等老頂來壓現(xiàn)象。2.老頂初次來壓：工作面回采以來的第一次老頂大規(guī)模來壓。初次來壓步距一般20~35m。采煤工作面頂板管理基本知識203.老頂周期來壓：老頂初次來壓后，周期性的斷裂、下沉，工作面內(nèi)周期性出現(xiàn)頂板下沉加快、煤壁片幫、支架受力增加，以及出現(xiàn)頂板臺階等老頂來壓現(xiàn)象。周期來壓步距一般為初次來壓步距的1/2~1/4。采煤工作面頂板管理基本知識21（1）當初撐力較低時，老頂往往斷裂在煤壁之內(nèi)。（剪切力為零點在煤壁內(nèi)，對應彎矩最大點。）當老頂在采空區(qū)受剪力時；當老頂上位巖層對老頂施加力時；老頂?shù)臄嗔研再|(zhì)不變，而且位置更深入煤體內(nèi)。4.老頂來壓的兩個問題：采煤工作面頂板管理基本知識22（2）老頂，若位于垮落帶中，則在采空區(qū)中多以懸臂梁狀態(tài)存在；若在裂隙帶中，則以砌體梁結(jié)構(gòu)存在。采煤工作面頂板管理基本知識231.冒頂機理及預防措施(二)壓垮型冒頂?shù)臋C理及預防措施壓垮型冒頂?shù)捻敯鍡l件：（1）直接頂薄，厚度小于采高的2~3倍。（2）直接頂上面老頂分層厚度小于5~6m。采煤工作面頂板管理基本知識24冒頂?shù)那罢祝海?）煤壁片幫。（2）頂板下沉速度急劇增加。（3）支柱載荷急劇增加。（4）靠煤壁頂板斷裂。（5）靠煤壁頂板掉渣。（6）摩擦支柱放炮。采煤工作面頂板管理基本知識25冒頂?shù)臋C理

垮落帶老頂巖塊全部重量均由采場支架承受，若支架支撐力不夠，就會壓壞而冒頂。（1）垮落帶老頂巖塊壓壞支架導致冒頂。采煤工作面頂板管理基本知識26（2）垮落帶老頂巖塊沖擊壓壞支架導致冒頂。

初撐力不足，垮落帶離層老頂巖塊沖擊采場支架，沖擊壓壞而冒頂。采煤工作面頂板管理基本知識27（3）裂隙帶老頂壓壞采場支架導致冒頂。

裂隙帶老頂斷裂、下沉、旋轉(zhuǎn)、觸矸時，若支架的可縮量不足，可能壓壞導致冒頂。采煤工作面頂板管理基本知識282.預防冒頂?shù)拇胧?（1）支架支撐力應能平衡垮落帶直接頂及老頂巖層重量。（2）采場支架的初撐力應能保證直接頂與老頂之間不離層。（3）采場支架的可縮量應能滿足裂隙帶老頂下沉的要求。采煤工作面頂板管理基本知識29注意：超前工作面20m范圍內(nèi)的兩端巷道，因受工作面前方支承壓力的作用，受壓大。為防止壓壞支架，應加強支護。采煤工作面頂板管理基本知識30（三）漏冒型冒頂?shù)臋C理及預防措施發(fā)生的條件：直接頂板軟弱破碎。防治對策：護.采用各種方法將頂板護好。綜采面：選用掩護式或支撐掩護式支架。單體面：支柱加頂梁，頂梁上加背板，甚至背嚴。支柱柱距小于0.7m。采煤工作面頂板管理基本知識31單體支柱工作面：斷層附近頂板壓力大，（垮落帶范圍擴大），破碎、支護不好時，易發(fā)生壓或漏冒型冒頂。當碎頂沿傾斜斷層面移動時，易推倒支架，導致推垮型冒頂。因而，在斷層帶附近應增大支護密度，提高支柱初撐力（甚至用木垛），以加強支護，護好碎頂，并用戧棚、戧柱，增加支架穩(wěn)定性。采煤工作面頂板管理基本知識323.大塊游離頂板導致的冒頂1）地質(zhì)構(gòu)造：斷層（超過5m長的平行工作面的斷層，往往會出現(xiàn)游離巖塊。2）舊巷：其上直接頂往往已斷碎。3）采動：支架初撐力小，導致直接頂板沿煤壁斷裂。原因：采煤工作面頂板管理基本知識33

復合頂板推垮型冒頂，沖擊推垮型冒頂，大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂，以及直接頂導致的壓垮型冒頂。可能導致的頂板事故采煤工作面頂板管理基本知識34離層型頂板下軟上硬厚度在0.5-3.0m之間。復合頂板的概念采煤工作面頂板管理基本知識35（1）當游離巖塊處在工作面中，厚0.5~3.0m，而沿巖塊傾斜下方又有讓巖塊向下運動的空間時，巖塊可能推倒單體支架，導致“復合頂板”推垮型冒頂。在綜采面可能導致倒架。機理：離層（支柱初撐力?。?、斷裂、去路和傾角、推力大于阻力。采煤工作面頂板管理基本知識36（2）當游離巖塊又與上位巖層離層，在上位巖層向下活動時，可能導致沖擊推垮型冒頂。采煤工作面頂板管理基本知識37（3）當游離巖塊移向放頂線，在回柱放頂時，可能導致旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂采煤工作面頂板管理基本知識38（4）當在工作面中部游離巖塊厚度很大時（超過2~3倍采高），可能發(fā)生直接頂導致的壓垮型冒頂。采煤工作面頂板管理基本知識39預防措施：（1）盡量避免出現(xiàn)游離巖塊①提高支架或支柱的初撐力，使下位頂板不離層，并不沿煤壁斷裂。②不在計劃的工作面范圍內(nèi)開巷道。采煤工作面頂板管理基本知識40（2）已出現(xiàn)游離巖塊時，在游離巖塊范圍內(nèi)不正?；刂?，加強支護，用木支柱替換金屬支柱，當游離巖塊都進入采空區(qū)時，再用絞車回柱。（3）當游離巖塊可能發(fā)生“復合頂板”推垮型冒頂時應使用支架或支柱的初撐力防推。（4）當工作面使用初撐力極低的摩擦支柱時，只能用“整體支架”防“復合頂板”推垮型冒頂（5）采用偽斜工作面布置。采煤工作面頂板管理基本知識41第六節(jié)對采場支架的基本要求1）根據(jù)上述分析，采場冒頂又壓、漏、推事故。2）則要求支架又支、護、穩(wěn)來治理冒頂。壓垮型推垮型漏垮型支護穩(wěn)采煤工作面頂板管理基本知識42預防冒頂事故控頂設計的原則工作阻力支撐住垮落帶的直接頂與老頂。初撐力使直接頂（下位巖層）不離層，不沿煤壁斷裂?？煽s量適應裂隙帶老頂下沉。超前巷道加中心柱。（1）防壓采煤工作面頂板管理