煤矿顶板灾害及防讲座

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1、煤矿顶板灾害及防治云南煤矿安全技术中心－高家礼第一节概述矿井开采过程的采、掘、维修工作面或者是在已掘成的巷道、采空区等所发生的冒顶、片帮、掉矸等人身伤亡和非生产事故，统称顶板事故。与矿井瓦斯、矿尘、火灾、水灾一起构成了煤矿通常所说的“五大自然灾害”；顶板事故是煤矿中最容易发生的事故，根据资料统计显示，我国煤矿顶板事故起数和死亡人数，分别占煤矿事故总起数和死亡人数的50%、40%，80%的顶板事故发生在回采工作面。因此，认真分析、研究顶板事故的原因及防治措施具有重要意义。一、矿山压力地下岩体在采动前，由于自重的作用在

2、其内部引起的应力，通常称为原岩应力。开采前的岩体处于相对静止状态，所以原岩体处于应力平衡状态。井下采掘活动破坏了原岩应力的平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布，在重新分布过程中促使围岩产生运动，从而导致围岩发生变形、断裂、位移、直至垮落。这种由于进行采掘活动而在采掘空间周围岩体中及支护物上产生的压力叫矿山压力，简称矿压二、矿山压力显现在矿山压力作用下，围岩及支护物会产生一系列现象，如顶板下沉、冒顶、片帮、底臌、煤与瓦斯突出、冲击地压，支架压缩、变形、折断，地表发生移动、塌陷等。这种在矿山压力作用下围岩和支护物上产生

3、的一系列力学现象叫矿山压力显现，简称矿压显现矿山压力三、巷道围岩的应力分布巷道开掘后，顶板岩石就暴露出来，如不进行支护，巷道顶板岩层便失去支撑，产生拉应力。导致原来的整体顶板岩石破坏、冒落。与此同时，上部又产生裂缝，这些裂缝又逐渐扩大，最后冒落。直到巷道形成类似拱的形状以后，顶板岩石才处于稳定状态。这样形成的拱叫做自然平衡拱。巷道围岩的应力分布Ⅰ原始应力区；Ⅱ支承压力区；Ⅲ卸压区1—自然平衡拱；2、岩壁刚露出时的支承压力；3支承压力向深部转移；K—应力集中系数；四、斜巷地压在平巷里，顶压的方向是重力线方向，是垂直于

4、巷道的顶板的。在倾斜巷道顶压分解为两个方向的压力，一个是垂直于顶板的垂地压力(N)，另一个是平行于顶板的倾斜压力，即下推力(H)斜巷底板岩石重力分布：Q-重力；H-下滑力；N-对底板压力斜巷架设支架要求斜巷的支架既要承受垂直压力，又要承受下推力。因此，斜巷的支架就不能按垂直于巷道顶、底板方向去架设，而必须向上迎一个角度，我们把棚腿中心线与顶底板垂线之间的夹角，叫做迎山角。支架迎山角是为了克服下推力，防止支架向下倾倒的措施之一。支架的迎山角(β)是按照巷道倾角(α)来计算的，一般迎山角等于倾角的1／6～1／8，即β=

5、(1／6～1／8)口，例如巷道倾角为30°，则迎山角为5°～4°。迎山角过大、过小都会降低支架的支撑能力，迎山角过大叫过山，迎山角给反了叫退山，都是不允许的。顶板分类煤层的顶板按其与煤层的相对位置不同以及垮落的难易程度不同，分为伪顶、直接顶、老顶，定板分类第二节顶板事故的分类顶板事故按力源分为漏垮型、压垮型、推垮型。漏垮型冒顶：（图1）主要由破碎、游离岩石漏冒造成：常发生在靠煤壁附近的局部冒顶、工作面上下出口的局部冒顶、地质破坏带附近的局部冒顶、放顶线及其附近的局部冒顶压垮型冒顶：老顶来压时的压垮型、难冒落的大面积

6、直接顶离层重力导致的压垮型冒顶（图2）推垮型冒顶推垮型冒顶包括：复合顶板推垮型冒顶（图3）大块游离顶板离层旋转推垮型冒顶（图4）采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶（图5）图3复合顶板冲入采场推倒支柱图4冲击推垮型冒顶之一图5冲击推垮型冒顶之二第三节回采工作面顶板灾害防治一、对采场支架的基本要求回采工作面支架应具备的基本性能应该有支、护、稳三个方面。即采场支架对顶板应支得起、护得好、稳得住。二、回采工作面顶板管理顶板管理概括工作面、端头、支护材料的选型、支护排距、柱距、采空区的顶板管理工作面顶板支护控顶距工作面几种特殊支

7、护3、采空区顶板一、局部冒顶事故的成因及防治措施局部冒顶实质上是控制区内已破碎的直接顶失去有效的支护而造成的。常发生地点：（一）靠近煤壁的局部冒顶；（二）上下出口的局部冒顶；（三）放顶线附近的局部冒顶；（四）地质破坏带附近的局部冒顶。（一）、靠近煤壁的局部冒顶这类事故的发生是由于采煤过程中，裸露的破碎顶板得不到及时支护，或支护不当，支护质量不好造成的。一）直接顶破碎的原因由于原生构造及采动等原因，在一些煤层的直接顶中，存在着许多原生裂隙，在采煤或爆破落煤后，如果得不到及时支护或支柱打得不紧。这类游离岩块受采动影响后

8、，就会逐渐脱离岩体，无约束的自由下移、冒落，以致造成局部冒顶事故。当采用爆破法采煤时，如果炮眼布置不恬当或装药量过多，也可能在放炮时崩倒支架导致局部顶板事故。此外，当老顶来压时，煤壁附近的直接顶可能破碎，如果煤层本身强度较底，则容易片帮，从而扩大了无支护空间。也会造成局部冒顶。二)防治措施1、采取正确的支护办法。对采煤后露出的顶板要采用及时支护、超前支护。在