煤矿顶板灾害防治

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1、煤矿顶板灾害防治第一节基本理论概述一、顶板事故的形式和特点（一）采煤工作面顶板事故1.局部冒顶事故局部冒顶事故实质上是已被破坏的顶板失去依托而造成的。就其触发原因而言可以大致分为两部分：一部分是采煤工作（包话破煤、装煤等）过程中发生的局部冒顶事故，即在采煤过程中未能及时支护已出露的破碎顶板；另一部分则是单体支护回柱和整体支护的移架操作过程中发生的局部冒顶事故。2.大冒顶事故`采煤工作面的大冒顶事故也叫采场大面积切顶、落大顶、垮面。1）由直接顶运动所造成的垮面事故就其作用力的始动方向可分为以下两大类

2、：（1）推垮型事故。包括走向推进工作面常发生的倾向推垮型事故，及倾斜推进工作面容易发生的向采空区方向推垮型事故。（2）压垮型事故。包括向煤壁方向压垮，及向采空区方向压垮型事故。2）由老顶运动所造成的垮面事故-28-(1)冲击推垮型（即砸垮型）事故。这类事故发生时，开始运动的老顶首先将其作用力施加于靠近煤壁处已离层的直接顶上，造成煤壁片塌和顶板下切，紧接着高速运动的老顶把直接顶推垮。（2）压垮型事故。这种事故发生在采用木支架支护的采场。3）大冒顶事故发生的时间地点从工作面倾斜方向来说，距离上出口10

3、m范围内的事故比例通常是临近下出口部位所发生事故比例的两倍多。其主要原因是受上侧工作面支承压力作用的影响，顶板的完整性容易受到破坏的结果。从工作面推进方向来说，采煤工作面从开切眼推进开始到回采结束，就顶板运动和矿压显现特征的差别而言，可以分为两个发展阶段，即老顶各岩梁初次来压完成前的初次来压阶段，以及老顶来压完成后的正常推进阶段。（二）巷道顶板事故巷道的变形和破坏形式是多种多样的，巷道中常见的顶板事故按照围岩破坏部位可分为：巷道顶部冒顶掉矸、巷道壁片帮以及巷道顶、帮三面大冒落三种类型。按照围岩结构

4、及冒落特征又可分为：镶嵌型围岩坠矸事故、离层型围岩片帮冒顶事故、松散破碎围岩塌漏抽冒事故以及软岩膨胀变形毁巷事故等几种形式。二、影响顶板事故的主要因素（一）影响采煤工作面顶板事故的因素-28-1.自然因素（1）煤层倾角。煤层倾角对采煤工作面矿山压力显现的影响是很大的。（2）采煤工作面的围岩组成。采煤工作面的围岩，一般是指直接顶、老顶以及直接底的岩层。这三者对采煤工作面的安全生产有着直接的影响。其中直接顶的稳定性直接决定着支架的选型、支护方式的确定，是引起工作面局部冒顶的主导原因。（3）地质构造。各

5、种地质构造如断层的存在可能改变顶板冒落的一般规律，造成突然来压和冒顶。（4）开采深度。开采深度直接影响着原岩应力大小，同时也影响着开采后巷道或工作面周围岩层内支承压力的大小。随着采深增加，支承压力必然增加，从而导致煤壁片帮及底板膨起的机率增加，由此也可能导致支架载荷增加。（5）煤层厚度。中厚及厚煤层要比薄煤层发生顶板事故的机率大。2.开采技术开采技术对采煤工作面顶板管理的影响是多方面的，不仅与支护方式有关，还受到回采工艺及其参数（采高、控顶距、循环进度等）、采空区处理方式、是否分层开采等开采技术因

6、素的影响。-28-通常，综采工作面的顶板管理状况要好于单体支护工作面。单体支护中单体液压支架要好于摩擦式金属支架，摩擦式金属支架要好于木支架。（二）影响巷道顶板事故的因素1.自然因素(1)岩石性质及其构造特征。(2)开采深度。采深大时，由于上覆岩层重量大，形成的支承压力较大。在底板软弱时，巷道容易出现底鼓现象。(3)煤层倾角。煤层倾角不同往往使巷道破坏形式有差别。(4)地质构造因素。如果巷道开掘在地质构造破坏带，则很容易发生各种规模的冒顶。(5)水的影响。巷道围岩中含水较大时，将会加剧巷道的变形和

7、破坏。(6)时间因素的影响。各种岩石都有一定的时间效应，尤其井下巷道的围岩，在时间和其它因素的作用下，岩石的强度会因变形、风化和水的作用等等而降低。2.开采技术因素(l)巷道与开采工作的关系，如巷道是处于一侧采动还是两侧采动的条件下，是受初次采动还是受多次采动影响；(2)巷道的保护方法，如巷道是依靠留煤柱保护还是在巷旁用专门的刚性充填带保护；(3)巷道本身采用的支架类型和支护方式。三、支护原理1.采煤工作面支护原理-28-根据矿山压力的理论，整个采煤工作面上覆岩层中，裂隙带老顶岩层能够形成一种“大

8、结构”。2.巷道支护原理在开掘巷道以后形成的“支架一围岩”力学平衡系统中，围岩通常承受着大部分的岩层压力，而支架却只承担其中一小部分。而且，在支架和围岩分担岩层压力的过程中，巷道支架所承担的载荷是多变的，其分担岩层压力的比重视围岩本身承担了多少载荷而定。围岩分担的比重愈多，支架分担的比重将愈少。合理的支护方式应在保证安全的前提下充分利用围岩的自承力，使支架与围岩在相互约束的状态下共同承载，使得围岩在承受一定支架阻力的条件下有限制地（而不是自由地）向巷道空间内变形（受控变形）。在此过