煤矿顶板大面积来压成因和预防措施

《煤矿顶板大面积来压成因和预防措施》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、煤矿顶板大面积来压成因和预防措施　　【摘要】顶板大面积来压不但因重量的作用出现严重的冲击破坏力，更严重的是将已采空间的空气瞬时排出，破坏力极强。本文主要对顶板大面积来压的成因和机理进行了分析，提出了顶板大面积来压的防治措施。【关键词】顶板；大面积来压；成因；预防措施顶板大面积来压时，一次冒落的面积少则几千平方米，多则几万乃至十几万平方米。这样大面积的顶板在极短时间内冒落下来，不但因重量的作用出现严重的冲击破坏力，更严重的是将已采空间的空气瞬时排出，破坏力极强。1、顶板大面积来压的成因和机理5顶板大面积来压

2、是由坚硬岩层大面积冒落形成的。如砂岩和砾岩层等，其单向抗压强度可达8.0-16.0kPa，甚至达20.0kPa。这些岩层是厚层整体结构，岩体中的层理、节理和裂隙不发育。这些坚硬岩层有的直接覆于煤层上面，有的在煤层间有一薄层强度较大，因直接覆于煤层之上的顶板岩层坚硬，在采面初采时，顶板初次垮落步距达50m-70m，甚至达100m以上。为防止初次来压形成的危害，要用刀柱法进行开采，在采面推进一定距离后，在采空区留一段煤柱支撑顶板。看起来对一个采场似乎安全，而随采空面积的增加，上覆岩层的压力把主要由留下的煤柱承

3、担。因煤柱本身的力学性质发生变化，丧失了对顶板的支承能力，在煤柱支撑面积与采空面积之比低于1/3时，这种现象非常严重，形成大面积来压现象。从能量积聚的条件看，坚硬顶板在破断前弯曲下沉，使前方的煤岩体积聚大量的弯曲弹性能。在破断中，如果条件充分，要突然释放，发生煤的弹射或突出和破坏巷道等冲击矿压现象。要了解难冒坚硬顶板的破坏机理和活动规律，某煤矿采用钻孔电视观测方法，观测顶板的破坏和冒落状况。在开采中难冒坚硬顶板虽然悬露面积很大，在曲应力值超过其强度极限时，必将发生断裂缝或使原生的细微裂隙扩展。这些裂缝贯穿

4、坚硬岩层时，就会出现断裂。因其顶板大面积悬空，使采空空间形成扁平狭条孔，在煤柱上的顶板岩层内产生巨大的切应力，会促使顶板被切断。厚层坚硬岩层断裂后，相互间很难靠咬合点的摩擦力维持平衡的。一旦断裂，就会冒落，产生冲击动压和暴风现象。从时间和空间过程讲，能将上述的破坏分为两个阶段，一是岩层的裂缝扩展和离层的断裂阶段；二是断裂后冒落阶段。整个从断裂到冒落的来压过程，要经历一定的时间和有足够的空间。2、顶板大面积来压的防治措施2.1顶板大面积来压的预兆及测定5大面积来压的预兆表现为，顶板断裂声响的频率和音响增大；

5、煤帮明显受压和片帮现象；底板发生底鼓或沿煤柱附近的底板出现裂缝；巷道超前压力明显；工作面中支柱载荷和顶板下沉速度明显增大。大面积来压的测定可用微震仪、地音仪和超声波地层应力仪等进行量测岩层断裂时的脉冲信号。按上述顶板大面积来压的机理，厚坚硬岩层的破坏过程，长的在来压前几十天即发生声响和其他异常现象，短的在来压前几天，甚至几个小时前发生预兆。所以，按仪器量测的结果和结合历次来压预兆的特征，可对大面积来压进行较准确的预报，防止出现灾害。2.2顶板大面积来压的防治措施顶板大面积来压的主要危险是由顶板冒落而形成的

6、冲击荷载。避免和减弱大面积来压的危害，就要改变岩体的物理力学性能，减小顶板悬露和冒落面积，减小顶板下落高度和降低空气排放速度。具体办法有以下几种：（1）顶板高压注水从工作面两巷向顶板打深孔，进行高压注水。顶板注水能够软化顶板，增多裂隙其钻孔的布置方式及参数，及注水系统、润滑弱面等作用。它的主要机理是，在注水后可溶解顶板岩石中的胶结物和部分矿物；减小层间粘结力；高压水能形成水楔，增加岩石中的裂隙弱面。因此，注水后岩石的强度会显著降低。5（2）强制放顶用爆破的方法把顶板切断，并使顶板冒落形成矸石垫层。切断顶板

7、能够控制冒落面积，减弱顶板压力和冒落时出现的冲击载荷；形成垫层能缓和冒落时出现的暴风。为形成垫层，放顶的高度要根据形成垫层的厚度来计算。按实践经验，采空区中矸石充满程度达到采空和放顶高度之和的60%，就能预防过大的冲击载荷和暴风。顶强制放顶方法有以下几种：一是“循环式”浅孔放顶。对周期来压不太严重的顶板，每一至两个循环在工作面放顶线上打1.8-3.0m，主要作用是，爆破后破坏顶板的完整性，形成矸石垫层。二是“步距式”深孔放顶。其主要作用是切断顶板，防止顶板大面积一次冒落。平时再配合浅孔放顶，可以有效控制顶

8、板来压强度。三是台阶式放顶。是为方便安排采面的回采工艺，应把切顶线上的两排钻孔，按上、下两部分分开。第一个循环先放一半工作面的顶板，第二个循环再放另一半。这样上、下交替放顶，形成台阶状。5四是超前深孔松动爆破。综采工作面，因在工作面内不能设置打顶眼的设备，可在上、下顺槽内分别向顶板打深孔。在工作面未采到以前进行爆破，预先破坏顶板的完整性。钻孔间距为顶板自然冒落步距的60%以上，钻孔长和装药量按工作面长度和岩石硬度等因素确定。对