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1、矿山压力与顶板管理矿山压力与顶板管理第1页，此课件共115页哦老顶基本顶直接顶伪顶煤层顶板采矿开挖空洞顶板岩石下沉变形、破坏，产生事故第一节第一节 矿山压力基础知识矿山压力基础知识一、工作面的顶板与底板一、工作面的顶板与底板直接底老底第2页，此课件共115页哦 煤层顶、底板岩石的性质、强度及含水性对采煤工作有煤层顶、底板岩石的性质、强度及含水性对采煤工作有煤层顶、底板岩石的性质、强度及含水性对采煤工作有煤层顶、底板岩石的性质、强度及含水性对采煤工作有直接影响，它是确定巷道支护方式、选择采空区处理方法直接影响，它是确定巷道支护方式、选择采空区处理方法直接影响，它是确定巷道支护方式、选择采空区处理
2、方法直接影响，它是确定巷道支护方式、选择采空区处理方法的重要依据。的重要依据。的重要依据。的重要依据。1 1）顶板：）顶板：）顶板：）顶板：根据岩性、厚度及采煤过程中垮落的难易程根据岩性、厚度及采煤过程中垮落的难易程根据岩性、厚度及采煤过程中垮落的难易程根据岩性、厚度及采煤过程中垮落的难易程度，顶板可分为三种类型。度，顶板可分为三种类型。度，顶板可分为三种类型。度，顶板可分为三种类型。（1 1）伪顶：）伪顶：）伪顶：）伪顶：直接位于煤层之上，多为几厘米至十几直接位于煤层之上，多为几厘米至十几直接位于煤层之上，多为几厘米至十几直接位于煤层之上，多为几厘米至十几厘米厚的炭质泥岩，富含植物化石，在采
3、煤过程中，厘米厚的炭质泥岩，富含植物化石，在采煤过程中，厘米厚的炭质泥岩，富含植物化石，在采煤过程中，厘米厚的炭质泥岩，富含植物化石，在采煤过程中，常常随采随落，不易维护常常随采随落，不易维护常常随采随落，不易维护常常随采随落，不易维护.一般小于一般小于一般小于一般小于0.50.5米米米米第3页，此课件共115页哦（2 2）直接顶：）直接顶：）直接顶：）直接顶：覆盖在伪顶之上的岩层，常为数米厚覆盖在伪顶之上的岩层，常为数米厚覆盖在伪顶之上的岩层，常为数米厚覆盖在伪顶之上的岩层，常为数米厚的粉砂岩、页岩、泥岩等，比伪顶稳定，在采煤过程的粉砂岩、页岩、泥岩等，比伪顶稳定，在采煤过程的粉砂岩、页岩、
4、泥岩等，比伪顶稳定，在采煤过程的粉砂岩、页岩、泥岩等，比伪顶稳定，在采煤过程中，经常在采过一段时间后自行垮落，少数砂岩层需中，经常在采过一段时间后自行垮落，少数砂岩层需中，经常在采过一段时间后自行垮落，少数砂岩层需中，经常在采过一段时间后自行垮落，少数砂岩层需要进行人工放顶。要进行人工放顶。要进行人工放顶。要进行人工放顶。（3 3）老顶）老顶）老顶）老顶：位于直接顶之上的岩层，一般为厚位于直接顶之上的岩层，一般为厚层的粗砂岩、砾岩或石灰岩，采空后，较长时层的粗砂岩、砾岩或石灰岩，采空后，较长时间内不易垮落，仅发生缓慢变形。间内不易垮落，仅发生缓慢变形。第4页，此课件共115页哦第5页，此课件共
5、115页哦2）底板）底板：分为直接底和老底两种类型分为直接底和老底两种类型 （1 1）直接底：）直接底：）直接底：）直接底：直接位于煤层之下的岩层，厚数十厘米，多直接位于煤层之下的岩层，厚数十厘米，多直接位于煤层之下的岩层，厚数十厘米，多直接位于煤层之下的岩层，厚数十厘米，多为富含植物根化石的泥岩和泥质页岩。由于这种岩石遇水为富含植物根化石的泥岩和泥质页岩。由于这种岩石遇水为富含植物根化石的泥岩和泥质页岩。由于这种岩石遇水为富含植物根化石的泥岩和泥质页岩。由于这种岩石遇水后膨胀，容易引起底鼓现象，可造成运输线路或巷道支架后膨胀，容易引起底鼓现象，可造成运输线路或巷道支架后膨胀，容易引起底鼓现象
6、，可造成运输线路或巷道支架后膨胀，容易引起底鼓现象，可造成运输线路或巷道支架的破坏。的破坏。的破坏。的破坏。（2 2）老底：）老底：）老底：）老底：位于直接底之下，常为厚层状砂砾岩或石灰岩。位于直接底之下，常为厚层状砂砾岩或石灰岩。位于直接底之下，常为厚层状砂砾岩或石灰岩。位于直接底之下，常为厚层状砂砾岩或石灰岩。煤层顶、底板的发育程度受当时沉积作用和后期构造运动的影煤层顶、底板的发育程度受当时沉积作用和后期构造运动的影煤层顶、底板的发育程度受当时沉积作用和后期构造运动的影煤层顶、底板的发育程度受当时沉积作用和后期构造运动的影响，因此不同地区的煤层顶底板性质及发育程度不同，有的煤层顶响，因此不
7、同地区的煤层顶底板性质及发育程度不同，有的煤层顶响，因此不同地区的煤层顶底板性质及发育程度不同，有的煤层顶响，因此不同地区的煤层顶底板性质及发育程度不同，有的煤层顶底板发育完好，几种类型的顶底板都有，有的煤层缺少某种类型的底板发育完好，几种类型的顶底板都有，有的煤层缺少某种类型的底板发育完好，几种类型的顶底板都有，有的煤层缺少某种类型的底板发育完好，几种类型的顶底板都有，有的煤层缺少某种类型的顶板或底板。顶板或底板。顶板或底板。顶板或底板。第6页，此课件共115页哦 二、二、矿山压力的基本概念矿山压力的基本概念 1.矿山压力矿山压力 由于采掘活动的影响，而在采掘空间周围由于采掘活动的影响，而在
8、采掘空间周围 岩体上及支护物上所产生的力称为矿山压力。岩体上及支护物上所产生的力称为矿山压力。水平原岩应力水平原岩应力铅垂原岩应力采矿开挖引起采矿开挖引起的应力集中的应力集中第7页，此课件共115页哦 2.矿山压力显现矿山压力显现 由于矿山压力的作用将引其围岩及支由于矿山压力的作用将引其围岩及支 护物的护物的位移、变形、破坏等一系列的力学现象称为矿压显现。位移、变形、破坏等一系列的力学现象称为矿压显现。第8页，此课件共115页哦3.矿山压力与矿山压力显现的关系矿山压力与矿山压力显现的关系 （1 1）矿压是矿压显现的原因，矿压显）矿压是矿压显现的原因，矿压显 现是矿压作用的结果。现是矿压作用的结
9、果。（2 2）矿压存在是绝对的、不可控制的，）矿压存在是绝对的、不可控制的，矿压显现是相对的、有条件的、可以控矿压显现是相对的、有条件的、可以控 制的。制的。（3 3）矿压显现与矿压大小并不成比例）矿压显现与矿压大小并不成比例第9页，此课件共115页哦三、矿山压力的分布规律三、矿山压力的分布规律 采煤工作面前后支撑压力分布采煤工作面前后支撑压力分布abcc第10页，此课件共115页哦四、四、影响矿山压力显现的基本因素影响矿山压力显现的基本因素5）断层与褶曲）断层与褶曲6）挤压与破碎带）挤压与破碎带4）节理、裂隙）节理、裂隙3）煤层倾角）煤层倾角2）开采深度）开采深度1.地质因素地质因素1）岩石
10、力学性质）岩石力学性质第11页，此课件共115页哦2.开采技术因素开采技术因素2）开采程序）开采程序3）支护方法）支护方法4）顶板控制方法）顶板控制方法5）工作面推进速度）工作面推进速度6）采高与控顶距）采高与控顶距7）上部煤层残留煤柱）上部煤层残留煤柱 1）巷道位置）巷道位置第12页，此课件共115页哦五、顶板事故的产生五、顶板事故的产生原岩应力重新分布原岩应力重新分布掘进过程支护不及时掘进过程支护不及时支架强度不足支架强度不足顶板事故顶板事故支架不适应围岩的变形与破坏类型支架不适应围岩的变形与破坏类型变形的时间效应变形的时间效应空洞围岩破坏空洞围岩破坏特特殊殊地地质质条条件件采矿岩石开挖采
11、矿岩石开挖开挖空洞周边应力集中开挖空洞周边应力集中第13页，此课件共115页哦六、矿山压力控制六、矿山压力控制利用矿山压力活动规律利用矿山压力活动规律采用合理的开挖顺序和过程采用合理的开挖顺序和过程避免顶板事故，保证采矿作业安全避免顶板事故，保证采矿作业安全人工控制与支护人工控制与支护第14页，此课件共115页哦（七）巷道矿山压力显现的基本规律（七）巷道矿山压力显现的基本规律 巷道掘进阶段（巷道掘进阶段（）掘进巷道仅对小范围岩体造成扰动，故一般情况掘进巷道仅对小范围岩体造成扰动，故一般情况下矿压显现不会很剧烈下矿压显现不会很剧烈.无采掘影响阶段（无采掘影响阶段（）顶底板移近速度比掘进期间要小得
12、多，故巷道基本上顶底板移近速度比掘进期间要小得多，故巷道基本上处于稳定状态。处于稳定状态。采动影响阶段（采动影响阶段（）采动影响是由于回采工作引起围岩应力再次重新分采动影响是由于回采工作引起围岩应力再次重新分布而造成的。这阶段中矿压显现也最强烈。布而造成的。这阶段中矿压显现也最强烈。第15页，此课件共115页哦 采动影响稳定阶段（采动影响稳定阶段（）这是巷道围岩经受一次采动影响后重新进入相对这是巷道围岩经受一次采动影响后重新进入相对稳定的阶段，故其围岩移动特征基本上与无采掘稳定的阶段，故其围岩移动特征基本上与无采掘影响阶段类似。影响阶段类似。二次采动影响阶段（二次采动影响阶段（）二次采动影响的
13、时间和空间规律与一次采动影响类似，二次采动影响的时间和空间规律与一次采动影响类似，但由于这种情况下巷道受到下区段工作面超前支承压但由于这种情况下巷道受到下区段工作面超前支承压力和巷道煤体一侧残余支承压力的叠加作用，二次采力和巷道煤体一侧残余支承压力的叠加作用，二次采动影响的剧烈程度和影响范围都会比一次采动影响稍动影响的剧烈程度和影响范围都会比一次采动影响稍大。大。第16页，此课件共115页哦移近量曲线移近量曲线移近量曲线移近量曲线第17页，此课件共115页哦 第二节第二节 采煤工作面矿压显现规律及顶板控制采煤工作面矿压显现规律及顶板控制 一一、采煤工作面矿压显现规律、采煤工作面矿压显现规律主要
14、包括三项内容主要包括三项内容 （一）（一）全部垮落法控制顶板时矿压显现规律全部垮落法控制顶板时矿压显现规律 1）工作面直接顶的初次垮落。）工作面直接顶的初次垮落。2）工作面老顶的初次来压。）工作面老顶的初次来压。3）工作面老顶的周期来压。）工作面老顶的周期来压。（二）（二）分层开采时的矿山压力显现的基本规律分层开采时的矿山压力显现的基本规律 （三）（三）放顶煤工作面矿山压力显现特征放顶煤工作面矿山压力显现特征 第18页，此课件共115页哦 二、全部垮落法控制顶板二、全部垮落法控制顶板 （一）直接顶的初次垮落与初次放顶的安全措施（一）直接顶的初次垮落与初次放顶的安全措施 1）工作面直接顶的初次垮
15、落）工作面直接顶的初次垮落 工作面自开切眼向前推进一段距离后（工作面自开切眼向前推进一段距离后（8-25米）米）假如没有支护，直接顶悬露达到一定距离，在其重假如没有支护，直接顶悬露达到一定距离，在其重 力的作用下，就要开始跨落，称为工作面直接顶的力的作用下，就要开始跨落，称为工作面直接顶的 初次垮落初次垮落 这时直接顶的跨距称为初次垮落步距。见图这时直接顶的跨距称为初次垮落步距。见图第19页，此课件共115页哦 工工作作面面直直接接顶顶的的初初次次垮垮落落 第20页，此课件共115页哦规程规定：规程规定：采煤工作面必须按作业规程的规定及时采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。直
16、接顶不能任其支护，严禁空顶作业。直接顶不能任其自然垮落。当工作面推进距离达到初次自然垮落。当工作面推进距离达到初次垮落距时，要进行初次放顶。采煤工作垮落距时，要进行初次放顶。采煤工作面初次放顶时必须制定安全措施，采煤面初次放顶时必须制定安全措施，采煤区（队）长要亲临现场进行指挥。区（队）长要亲临现场进行指挥。第21页，此课件共115页哦规程规定：采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。直接顶不能任规程规定：采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。直接顶不能任其自然垮落。当工作面推进距离达到初次垮落距时，要进行初次放顶。采煤工作面初次其自然垮落。当工作面推进距离达到初
17、次垮落距时，要进行初次放顶。采煤工作面初次放顶时必须制定安全措施，采煤区（队）长要亲临现场进行指挥。放顶时必须制定安全措施，采煤区（队）长要亲临现场进行指挥。(二）二）直接顶直接顶初次放顶的安全措施初次放顶的安全措施 对于单体支柱支护工作面，制定初次放顶安全对于单体支柱支护工作面，制定初次放顶安全措施时，应该遵循以下原则措施时，应该遵循以下原则 （1）适当加大控顶距，防止直接顶回转推垮）适当加大控顶距，防止直接顶回转推垮工作面支架；工作面支架；（2）使用切顶支柱，密集放顶；）使用切顶支柱，密集放顶；（3）加强支柱的稳定性。尽量加打木垛，在不能）加强支柱的稳定性。尽量加打木垛，在不能打木垛的密集
18、支护区，加打斜撑。打木垛的密集支护区，加打斜撑。第22页，此课件共115页哦 1）工作面老顶的初次来压）工作面老顶的初次来压 随着工作面推进还可能形成四、五随着工作面推进还可能形成四、五不同数量岩块不同数量岩块的咬合平衡，直到岩块间的咬合关系不能满足平衡关系为的咬合平衡，直到岩块间的咬合关系不能满足平衡关系为止。此时，老顶的失稳将对工作面带来严重的矿山压力显止。此时，老顶的失稳将对工作面带来严重的矿山压力显现，甚至危及生产和人身安全，现，甚至危及生产和人身安全，形成老顶的初次来压形成老顶的初次来压。见。见图图1-2(三三)工作面老顶的初次来压及来压时的安全措施工作面老顶的初次来压及来压时的安全
19、措施第23页，此课件共115页哦图图1-2 老顶断裂成岩块老顶断裂成岩块 后的转动后的转动第24页，此课件共115页哦初初次次来来压压特特征征：老老顶顶初初次次来来压压比比较较突突然然。来来压压前前回回采采工工作作空空间间上上方方的的顶顶板板压压力力比比较较小小。因因而而往往往往容容易易使使人人疏疏忽忽大大意意。初初次次来来压压时时，老老顶顶垮垮距距比比较较大大，影影响响的的范范围围也也比比较广，工作面易出现事故。较广，工作面易出现事故。初次来压是工作面矿山压力显现的重要现象，初次来压是工作面矿山压力显现的重要现象，衡量其指标是来压强度和初次来压步距，顶板坚硬、衡量其指标是来压强度和初次来压步
20、距，顶板坚硬、直接顶薄的工作面初次来压强度大、来压步距大直接顶薄的工作面初次来压强度大、来压步距大。第25页，此课件共115页哦老老顶顶初初次次来来压压对对工工作作面面的的影影响响较较大大，因因此此必必须须掌掌握握初初次次来来压压步步距距的的大大小小，以以便便及及时时采采取取对对策策。在在来来压压期期间间，必必须须加加强强支支架架的的支支撑撑力力，尤尤其其要要加加强强支支架架的的稳稳定定性性。一一般般可可以以采采用用木木垛垛、斜斜撑撑等等特特种种支支架加强回采工作空间的支护架加强回采工作空间的支护。老老顶顶来来压压前前，回回采采工工作作面面的的顶顶板板压压力力并并不不大大。但但煤煤壁壁内内的的
21、支支承承压压力力却却达达到到了了这这种种情情况况下下的的最最大大值值。所所以以，煤煤帮帮的的变变形形与与塌塌落落（片片帮帮），常常常常是是预预示示工工作作面面顶顶板来压的一个重要标志。板来压的一个重要标志。第26页，此课件共115页哦2）.初次来压及来压时的安全措施初次来压及来压时的安全措施（1）加强来压的预测预报，掌握老顶初次来压步）加强来压的预测预报，掌握老顶初次来压步距；距；（2）适当缩小控顶距；）适当缩小控顶距；（3）提高支护质量，增加初撑力和增加和支架稳定）提高支护质量，增加初撑力和增加和支架稳定性；性；（4）对某些特别坚硬顶板，采用深孔爆破强迫）对某些特别坚硬顶板，采用深孔爆破强迫
22、放顶。放顶。（5）一般可以采用木垛、斜撑等特种支架。）一般可以采用木垛、斜撑等特种支架。第27页，此课件共115页哦(四四)工工作作面面老老顶顶的的周周期期来来压压及及来来压压时时的的安安 全措施全措施 1）工作面老顶的周期来压。）工作面老顶的周期来压。随随着着回回采采工工作作面面的的推推进进，在在老老顶顶初初次次来来压压以以后后，裂裂隙隙带带岩岩层层形形成成的的结结构构，将将始始终终经经历历“稳稳定定-失失稳稳-再再稳稳定定”的的变变化化，这这种种变变化化将将呈呈现现周周而而复复始始的的过过程程。由由于于结结构构的的失失稳稳导导致致了了工工作作面面顶顶板板的的来来压压。这这种种来来压压也也将
23、将随随着着工工作作面面的的推推进进而而呈呈周周期期性性出出现现。因因此此，由由于于裂裂隙隙带带岩岩层层周周期期性性失失稳稳而而引引起起的的顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压。第28页，此课件共115页哦 2）周期来压的主要表现形式是：）周期来压的主要表现形式是：顶顶板板下下沉沉速速度度急急剧剧增增加加，顶顶板板的的下下沉沉量量变变大大；支支柱柱所所受受的的载载荷荷普普遍遍增增加加；有有时时还还可可能能引引起起煤煤壁壁片片帮帮、支支柱柱折折损损、顶顶板板发发生生台台阶阶下下沉沉等等现现象象。如如果果支支柱柱参参数数选选择择不不合合适适或或者者单单体体支支
24、柱柱稳稳定定性性较较差差，则则可可能能导导致致局局部部冒冒顶顶、甚甚至至顶顶板板沿沿工工作作面面切切落落等等事故。事故。第29页，此课件共115页哦3）工作面周期来压时的安全措施）工作面周期来压时的安全措施 （1）通过矿压观测，准确判断周期来压的时间和位）通过矿压观测，准确判断周期来压的时间和位置，做好预测预报工作。置，做好预测预报工作。(2）做好来压前的支护工作，保证支架的规格质量，）做好来压前的支护工作，保证支架的规格质量，保证一定的支护密度和支架稳定性。保证一定的支护密度和支架稳定性。（3）合理缩小控顶距，以利于工作面维护。）合理缩小控顶距，以利于工作面维护。（4）保证直接顶垮落的质量。
25、采空区冒落的矸石可以）保证直接顶垮落的质量。采空区冒落的矸石可以减轻老顶的来压强度。减轻老顶的来压强度。（5）加强正规循环，保持工作面推进速度。）加强正规循环，保持工作面推进速度。第30页，此课件共115页哦 由于在第一分层回采时顶板岩层已经历了一次悬露、由于在第一分层回采时顶板岩层已经历了一次悬露、破裂、折断和垮落的过程，完整性受到了破坏；因此，破裂、折断和垮落的过程，完整性受到了破坏；因此，下分层工作面的老顶来压将会显著减弱或者不再显现，下分层工作面的老顶来压将会显著减弱或者不再显现，即通常所说的在回采顶分层时可能出现即通常所说的在回采顶分层时可能出现“动压动压”，而在而在回采下分层时则主
26、要表现为回采下分层时则主要表现为“静压静压”。其基本表现为老顶来压步距小；强度小；支架载其基本表现为老顶来压步距小；强度小；支架载荷变小；顶板下沉量变大。（三小一大）荷变小；顶板下沉量变大。（三小一大）（五）分层开采时的矿山压力显现的基本规律（五）分层开采时的矿山压力显现的基本规律 第31页，此课件共115页哦（六）（六）放顶煤工作面矿山压力显现特征放顶煤工作面矿山压力显现特征支承压力支承压力冒落的松散顶煤冒落的松散顶煤损伤和破坏的顶煤损伤和破坏的顶煤煤层 放顶煤开采技术放顶煤开采技术第32页，此课件共115页哦由由于于放放顶顶煤煤开开采采的的支支架架上上方方存存在在一一层层厚厚而而破破碎碎且
27、且随随采采随随放放的的顶顶煤煤，因因而而与与分分层层开开采采相相比比，其其矿矿压压显显现现也也有有一一些些其其自自身的特点：身的特点：放放顶顶煤煤开开采采时时，一一次次性性采采出出厚厚度度增增大大，直直接接顶顶的的垮垮落落高高度度成成倍倍增增加加，并并且且与与煤煤层层的的采采出出厚厚度度显显著著相相关关。综综放放开开采采时时，采采场场上上方方仍仍可可形形成成稳稳定定的的砌砌体体梁梁式式老老顶顶结结构构，但但其其形形成成的位置相对远离采场，其稳定性也发生了相应的变化。的位置相对远离采场，其稳定性也发生了相应的变化。顶顶煤煤运运移移规规律律及及对对矿矿压压显显现现有有显显著著影影响响。支支架架上上
28、方方的的顶顶煤煤经经过过了了支支承承压压力力作作用用发发生生了了破破碎碎，刚刚度度降降低低，但但破破碎碎程程度度与与顶顶煤煤强强度度，裂裂隙隙分分布布和和支支承承压压力力分分布布情情况况等等有有关关，坚坚硬硬顶顶煤煤的的运运移移始始动动点点距距煤煤壁壁距距离离较较小小，累累计计位位移移量量较较小小，顶顶煤煤的的破破碎碎效效果果较较差差，传传递递上上覆覆岩岩层层作作用用的的能能力力较较强强，则则表表现现出出的的矿矿压压显显现现明明显。显。第33页，此课件共115页哦支支承承压压力力分分布布区区前前移移。放放顶顶煤煤开开采采时时，工工作作面面前前方方的的支支承承压压力力区区距距煤煤壁壁距距离离较较
29、大大，发发生生前前移移。对对软软煤煤而而言言，支支承承压压力力峰峰值值点点距距煤煤壁壁距距离离较较硬硬煤煤的的大大，峰值小，分布平坦。峰值小，分布平坦。支支架架工工作作阻阻力力变变化化不不大大。放放顶顶煤煤工工作作面面的的支支架架阻阻力力不不大大于于单单一一煤煤层层或或分分层层开开采采的的顶顶分分层层开开采采的的工工作作面面的的。来来压压的的动动载载系系数数也也没没有有明明显显变变化化，支支架架以以初初撑撑和和一一次次增增阻阻工工作作状状态态为为主主。前前柱柱工工作作阻阻力力普普遍遍大大于于后后柱柱的的，一一般般为为10-15%，对对于于软软顶顶煤煤而而言言，顶顶煤煤的的破破碎碎和和放放出出较
30、较充充分分，支支架架顶顶梁梁后后部部上上方方的的顶顶煤煤较较少少，不不利利于于传传递递上上覆覆岩岩层层的的作作用用，因因此此相相对对硬硬顶顶煤煤而而言言，支支架架前前柱柱的的工工作作阻阻力力大大于于后后柱柱的的工工作作阻阻力力这这一一特特点点表表现现的的更更明显。明显。第34页，此课件共115页哦三、采煤工作面顶板控制方法三、采煤工作面顶板控制方法采煤工作空间的直接维护对象是采煤工作空间的直接维护对象是直接顶直接顶，直接顶的好坏将对，直接顶的好坏将对安全生产有直接影响。而安全生产有直接影响。而直接顶直接顶的完整性又受到的完整性又受到老顶老顶平衡特平衡特征的影响征的影响从一定意义讲控制采煤工作面
31、从一定意义讲控制采煤工作面矿山压力显现矿山压力显现主要是控制主要是控制老老顶顶的活动规律，使其不危及到工作面的安全。的活动规律，使其不危及到工作面的安全。工作面支护的直接对象是工作面支护的直接对象是直接顶直接顶。通过。通过直接顶直接顶间接地对间接地对老顶老顶的的活动起一定的控制作用活动起一定的控制作用采煤工作面顶板控制实质是控制采煤工作面采煤工作面顶板控制实质是控制采煤工作面矿山压力显现。矿山压力显现。第35页，此课件共115页哦 （一）采煤作业时的采空区顶板处理方法（一）采煤作业时的采空区顶板处理方法刀柱法刀柱法充填法充填法缓慢下沉法缓慢下沉法全部垮落法全部垮落法第36页，此课件共115页哦
32、（二）（二）.单体支柱支护工作面顶板控制单体支柱支护工作面顶板控制1.木支柱。木支柱。2.摩擦式金属支柱摩擦式金属支柱3.单体液压支柱单体液压支柱第37页，此课件共115页哦（三）综采工作面顶板控制（三）综采工作面顶板控制综采工作面顶板主要是通过液压自移支综采工作面顶板主要是通过液压自移支架来控制的。架来控制的。液压支架按照支架的支撑特点和结构特液压支架按照支架的支撑特点和结构特点分为点分为1）支撑式）支撑式2）掩护式）掩护式3）支撑掩护式）支撑掩护式第38页，此课件共115页哦（四）特殊条件下采煤工作面顶板控制（四）特殊条件下采煤工作面顶板控制1采煤工作面初采时的顶板控制采煤工作面初采时的顶
33、板控制2采煤工作面过旧巷时的安全措施采煤工作面过旧巷时的安全措施3采煤工作面过小地质构造时的安全措施采煤工作面过小地质构造时的安全措施4采煤工作面收尾时预防冒顶的安全措施采煤工作面收尾时预防冒顶的安全措施第39页，此课件共115页哦第三节第三节 顶板事故的致因及防治顶板事故的致因及防治一一、采场顶板事故的致因及防治、采场顶板事故的致因及防治（一）顶板事故分类（一）顶板事故分类大型冒顶大型冒顶:是指范围较大，伤亡人数较多（每次死亡是指范围较大，伤亡人数较多（每次死亡3人人以上）的冒顶。以上）的冒顶。第40页，此课件共115页哦局部冒顶局部冒顶:是指范围不大，有时仅在是指范围不大，有时仅在35支架
34、范围内，伤亡支架范围内，伤亡人数不多人数不多(12人人)的冒顶，常发生在靠近煤壁附近、的冒顶，常发生在靠近煤壁附近、采场两端以及放顶线附近。实际煤矿生产中，局采场两端以及放顶线附近。实际煤矿生产中，局部冒顶事故的次数远多于大型冒顶事故，约占采部冒顶事故的次数远多于大型冒顶事故，约占采场冒顶事故的场冒顶事故的70%，总的危害比较大。，总的危害比较大。第41页，此课件共115页哦（二）局部冒顶事故的预兆、原因及防治（二）局部冒顶事故的预兆、原因及防治 1.局部冒顶事故的预兆局部冒顶事故的预兆 1）响声）响声 2）掉渣）掉渣 3）片帮）片帮 4）裂缝）裂缝 5）离层）离层 6）漏顶）漏顶 7）瓦斯涌
35、出量突然增大）瓦斯涌出量突然增大 8）顶板的淋水明显增加）顶板的淋水明显增加第42页，此课件共115页哦 2.局部冒顶事故的原因及防治局部冒顶事故的原因及防治局部冒顶的原因：局部冒顶的原因：一类是已破碎了的直接顶，失去了一类是已破碎了的直接顶，失去了有效的支护而局部冒落；有效的支护而局部冒落；另一类是老顶下沉迫使直接顶破坏另一类是老顶下沉迫使直接顶破坏支护系统而造成的局部冒落。支护系统而造成的局部冒落。局部冒顶常发生的区域：局部冒顶常发生的区域：两线（煤壁线、放顶线）两口（上两线（煤壁线、放顶线）两口（上下安全出口）及地质构造变化带。下安全出口）及地质构造变化带。第43页，此课件共115页哦
36、1）靠煤壁附近的局部冒顶）靠煤壁附近的局部冒顶煤层的直接顶中，常存在多组相交裂隙时，这些相交的裂隙容易将直接煤层的直接顶中，常存在多组相交裂隙时，这些相交的裂隙容易将直接顶分割成游离岩块，极易发生脱落，在采煤机采煤或爆破落煤后，如果顶分割成游离岩块，极易发生脱落，在采煤机采煤或爆破落煤后，如果支护不及时，这类游离岩块可能突然冒落砸人，造成局部冒顶事故。支护不及时，这类游离岩块可能突然冒落砸人，造成局部冒顶事故。第44页，此课件共115页哦局部冒顶的原因一般有三种：局部冒顶的原因一般有三种：一是直接顶被密集裂隙切割，形成了游离岩块；一是直接顶被密集裂隙切割，形成了游离岩块；二是采高过大，在老顶来
37、压期间，煤壁片帮，二是采高过大，在老顶来压期间，煤壁片帮，扩大了无支护空间；扩大了无支护空间；三是放顶煤开采，顶煤破碎。三是放顶煤开采，顶煤破碎。密集裂隙切割，形成了游离岩块；密集裂隙切割，形成了游离岩块；第45页，此课件共115页哦 2）靠煤壁附近的局部冒顶事故的预防）靠煤壁附近的局部冒顶事故的预防 （）单体支柱工作面：（）单体支柱工作面：采采用用能能及及时时支支护护悬悬露露顶顶板板的的支支架架，如如正正悬悬臂臂交交错错顶顶梁梁支支架架，正正倒倒悬悬臂臂错错梁梁直直线线柱柱支支架架等等，提提高高支支柱柱的的初初撑撑力力。在在金金属属网网下下，可可以以采采用用长钢梁对棚迈步支架。长钢梁对棚迈步
38、支架。尽尽量量使使工工作作面面与与煤煤层层的的主主要要节节理理方方向向垂垂直直或或斜斜交交，避避免免煤煤层层片片帮帮。煤层一旦片帮，应掏梁窝超前支护，防止冒顶。煤层一旦片帮，应掏梁窝超前支护，防止冒顶。正正倒倒悬悬臂臂错错梁梁直直线线柱柱支支架架布布置置正正悬悬臂臂交交错错顶顶梁梁支支架架第46页，此课件共115页哦（）综采工作面（）综采工作面支架设计上，采用长侧护板，整体顶梁，内伸缩式支架设计上，采用长侧护板，整体顶梁，内伸缩式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撑力；的初撑力；工艺操作上，采煤机过后，及时伸出伸缩梁，工艺操作上，采煤机
39、过后，及时伸出伸缩梁，及时擦顶带压移架，顶梁的俯视角不超过及时擦顶带压移架，顶梁的俯视角不超过7。当碎顶范围较大时（比如过断层破碎带等），当碎顶范围较大时（比如过断层破碎带等），则应对破碎直接顶注入树脂类粘结剂使其固化，则应对破碎直接顶注入树脂类粘结剂使其固化，以防止冒顶。以防止冒顶。第47页，此课件共115页哦3）采场两端的局部冒顶）采场两端的局部冒顶（1）单体支柱工作面）单体支柱工作面原因：原因：两端机头机尾处，暴露的空间大两端机头机尾处，暴露的空间大;支承压力集中支承压力集中;巷道提前掘进巷道提前掘进;引发了巷道周边的变形与破坏。引发了巷道周边的变形与破坏。经常要进行机头机尾的移置工作，
40、拆除老支柱支经常要进行机头机尾的移置工作，拆除老支柱支设新支柱时，碎顶可能进一步松动冒落。随着回设新支柱时，碎顶可能进一步松动冒落。随着回采工作面的推进，要拆掉原巷道支架的一个棚腿，采工作面的推进，要拆掉原巷道支架的一个棚腿，换用抬棚支承棚梁，在这一拆一支之间，碎顶也换用抬棚支承棚梁，在这一拆一支之间，碎顶也可能冒落。可能冒落。第48页，此课件共115页哦预防预防:：在机头机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬在机头机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬 棚支护（即四对八梁支护），每对抬棚随机头机尾棚支护（即四对八梁支护），每对抬棚随机头机尾的推移迈步前移；或在机头机尾处采用双楔铰接顶的推移迈步前移；或在
41、机头机尾处采用双楔铰接顶梁支护。在工作面巷道相连处，宜用一对抬棚迈步梁支护。在工作面巷道相连处，宜用一对抬棚迈步前移，托住原巷道支架的棚梁。此外，在采场两端前移，托住原巷道支架的棚梁。此外，在采场两端还可以采用十字铰接顶梁支护系统以防漏冒。还可以采用十字铰接顶梁支护系统以防漏冒。在超前工作面在超前工作面10米以内，巷道支架应加双中心米以内，巷道支架应加双中心柱，超前工作面柱，超前工作面1020米，巷道支架应加单中心米，巷道支架应加单中心柱以预防冒顶。柱以预防冒顶。第49页，此课件共115页哦2）综采工作面）综采工作面 如果工作面两端没有应用端头支架，如果工作面两端没有应用端头支架，则在工作面与
42、巷道相连处，需用一对迈则在工作面与巷道相连处，需用一对迈步抬棚。此外，超前工作面步抬棚。此外，超前工作面20米内的巷米内的巷道支架也应以中心柱加强。道支架也应以中心柱加强。第50页，此课件共115页哦4）放顶线附近的局部冒顶）放顶线附近的局部冒顶顶板中游离岩块旋转推倒支架顶板中游离岩块旋转推倒支架放放顶顶线线附附近近的的局局部部冒冒顶顶主主要要发发生生在在使使用用单单体体支支柱柱的的工工作作面面。放放顶顶线线上上支支柱柱受受力力是是不不均均匀匀的的，当当人人工工回回拆拆“吃吃劲劲”的的柱柱子子时时，往往往往柱柱子子一一倒倒下下顶顶板板就就冒冒落落，如如果果回回柱柱工工来来不不及及退退到到安安全
43、全地地点，就可能被砸着而造成顶板事故。点，就可能被砸着而造成顶板事故。第51页，此课件共115页哦当顶板中存在被断层、裂隙、层理等切当顶板中存在被断层、裂隙、层理等切割而形成的大块游离岩块时，回柱后游割而形成的大块游离岩块时，回柱后游离岩块就会旋转，可能推倒采场支架导离岩块就会旋转，可能推倒采场支架导致发生局部冒顶，在金属网假顶下回柱致发生局部冒顶，在金属网假顶下回柱放顶时，由于网上有大块游离岩块，也放顶时，由于网上有大块游离岩块，也可能会发生上述的因游离岩块旋转而推可能会发生上述的因游离岩块旋转而推倒支架的局部冒顶。倒支架的局部冒顶。第52页，此课件共115页哦预防措施：预防措施：第一，加强
44、地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸；第一，加强地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸；第二，在大岩块范围内用木垛等加强支护；第二，在大岩块范围内用木垛等加强支护；第第三三，当当大大岩岩块块沿沿工工作作面面推推进进方方向向的的长长度度超超过过一一次次放放顶顶步步 距离时，在大岩块的范围内要延长控顶距；距离时，在大岩块的范围内要延长控顶距；第第四四，如如果果工工作作面面用用的的是是单单体体金金属属支支柱柱，在在大大岩岩块块范范围围内内要要用木支架替换金属支架；用木支架替换金属支架；第第五五，待待大大岩岩块块全全部部都都处处在在放放顶顶线线以以外外的的采采空空区区时时，再再用用绞绞车车回木支柱。
45、回木支柱。第53页，此课件共115页哦5）.地质破坏带附近的局部冒顶地质破坏带附近的局部冒顶 地地质质破破坏坏带带及及附附近近的的顶顶板板裂裂隙隙发发育育、破破碎碎，断断层层面面间间多多充充以以粉粉状状或或泥泥状状物物；断断层层面面都都比比较较尖尖滑滑,使使上上、下下盘盘之之间间的的岩岩石石无无粘粘结结力力,尤尤其其是是断断层层面成为导水裂隙时，更是彼此分离。面成为导水裂隙时，更是彼此分离。第54页，此课件共115页哦单体支柱工作面单体支柱工作面 如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的断如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的断层时，在顶板活动过程中，断层附近破断岩块可层时，在顶板活动过程中，断层附
46、近破断岩块可能顺断层面下滑。从而推倒工作面支架，造成局能顺断层面下滑。从而推倒工作面支架，造成局部冒顶。部冒顶。为预防这类顶板事故，应在断层两侧加设为预防这类顶板事故，应在断层两侧加设木垛加强维护，并迎着岩块可能滑下的方向支木垛加强维护，并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。设戗棚或戗柱。第55页，此课件共115页哦对于综采工作面，高档普采和普采工作面对于综采工作面，高档普采和普采工作面回采过程中，煤壁的前方顶板和煤层特别破回采过程中，煤壁的前方顶板和煤层特别破碎，为保证正常割煤，不漏矸子，可采用全碎，为保证正常割煤，不漏矸子，可采用全楔式木锚杆。楔式木锚杆。当断层处的顶板特别破碎，用锚杆锚
47、固的效当断层处的顶板特别破碎，用锚杆锚固的效果不佳时，可采用注入法，将较多的树脂注果不佳时，可采用注入法，将较多的树脂注入大量的煤岩裂隙中，进行预加固。入大量的煤岩裂隙中，进行预加固。第56页，此课件共115页哦(三）大型冒顶事故的预兆、原因及防治三）大型冒顶事故的预兆、原因及防治1 工作面大面积冒顶的预兆工作面大面积冒顶的预兆 （1）顶板的预兆）顶板的预兆 （2）煤帮的预兆）煤帮的预兆 （3）支架的预兆）支架的预兆 （4）瓦斯和水的预兆）瓦斯和水的预兆第57页，此课件共115页哦2 采煤工作面大面积冒顶的原采煤工作面大面积冒顶的原因及防治因及防治1）大面积冒顶的分类）大面积冒顶的分类 按顶板
48、垮落类型分按顶板垮落类型分 1、压垮型冒顶、压垮型冒顶 2、推垮型冒顶、推垮型冒顶 3、漏垮型冒顶、漏垮型冒顶第58页，此课件共115页哦2）大面积冒顶常发生地点）大面积冒顶常发生地点1、开切眼附近、开切眼附近 2、地质破坏带附近、地质破坏带附近3、老巷附近、老巷附近 4、倾角大的地段、倾角大的地段5、顶板岩层含水地段、顶板岩层含水地段 6、局部冒顶地段、局部冒顶地段第59页，此课件共115页哦3)采煤工作面大面积冒顶的预防措施采煤工作面大面积冒顶的预防措施（1）提高单体支柱的初撑力和刚度。）提高单体支柱的初撑力和刚度。（2）提高支架的稳定性。）提高支架的稳定性。（3）严格控制采高。）严格控制
49、采高。（4）采煤工作面初采时不要反向开采。）采煤工作面初采时不要反向开采。（5）掘进回风，运输巷时不得破坏复合顶板）掘进回风，运输巷时不得破坏复合顶板（6）高压注水和）高压注水和 强制放顶。强制放顶。（7）加强矿井生产地质工作，加强矿压的预测预报）加强矿井生产地质工作，加强矿压的预测预报第60页，此课件共115页哦4）各类型大冒顶事故致因及防治）各类型大冒顶事故致因及防治 （1）老顶来压时的压垮型冒顶）老顶来压时的压垮型冒顶发生的条件：发生的条件：直接顶比较薄，其厚度小于煤层采高的直接顶比较薄，其厚度小于煤层采高的23倍，冒落后不倍，冒落后不能充填满采空区；直接顶上面老顶分层厚度小于能充填满采
50、空区；直接顶上面老顶分层厚度小于56m，初，初次来压步距为次来压步距为2030m，或更大一些。工作面中，当支柱的，或更大一些。工作面中，当支柱的初撑力较低时，老顶断裂在煤壁之内。当工作面推进到老顶初撑力较低时，老顶断裂在煤壁之内。当工作面推进到老顶断裂线附近时，顶板出现台阶下沉，这时老顶岩块的重量全断裂线附近时，顶板出现台阶下沉，这时老顶岩块的重量全部由采场支架承担。部由采场支架承担。第61页，此课件共115页哦致因：致因：垮落带老顶岩块压坏采场支架垮落带老顶岩块压坏采场支架第62页，此课件共115页哦垮垮落落带带老老顶顶岩岩块块冲冲击压坏采场支架击压坏采场支架离层离层冲击压坏支架冲击压坏支架