煤礦頂板事故防治技術-3-頂板事故的致因與防治

1、煤礦頂板事故防治技術煤礦頂板事故防治技術 1.頂板事故綜述及案例分析頂板事故綜述及案例分析2.相應礦山壓力基本知識相應礦山壓力基本知識3.頂板事故的致因與防治頂板事故的致因與防治4.高應力軟弱破碎圍巖巷道主動平衡支護技術高應力軟弱破碎圍巖巷道主動平衡支護技術5.沖擊礦壓預測與防治技術沖擊礦壓預測與防治技術6.復雜條件下煤層開采復雜條件下煤層開采7.煤巷頂板管理與支護設計煤巷頂板管理與支護設計8.現(xiàn)場管理與隱患排查等現(xiàn)場管理與隱患排查等第三部分：第三部分：頂板事故的致因與防治頂板事故的致因與防治 一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 二、巷道頂板事故的致因及防治二、巷道頂板事

2、故的致因及防治 一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治（一）頂板事故的分類（一）頂板事故的分類 采場頂板事故按力源可分為采場頂板事故按力源可分為u 壓垮型壓垮型u 漏冒型漏冒型u 推垮型冒頂推垮型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （一）頂板事故的分類（一）頂板事故的分類 由垂直層面方向的頂板力壓壞采場支架而導致的冒頂，又分為：老頂來壓時壓垮型冒頂厚層難冒頂板大面積冒頂直接頂導致的壓垮型冒頂1.壓垮型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （一）頂板事故的分類（一）頂板事故的分類 因破碎頂板沒有得到有效的防護而冒落導致的冒頂，又

3、分為：2.垮漏型冒頂 u大面積漏垮型冒頂u局部漏冒型冒頂u工作面上下出口的局部冒頂u放頂線及其附近的局部冒頂u地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （一）頂板事故的分類（一）頂板事故的分類 由于平行于層面方向的頂板力推倒支架而導致的冒頂，又分為：3.推垮型冒頂u復合頂板推垮型冒頂u金屬網(wǎng)下推垮型冒頂u大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂u采空區(qū)冒矸沖入采場的推垮型冒頂u此外，還可能出現(xiàn)綜合類型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （一）頂板事故的分類（一）頂板事故的分類 煤礦中習慣把采場冒頂分為兩大類煤礦中習慣把采場冒頂分為兩大類：u

4、局部冒頂局部冒頂u 大型冒頂大型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （一）頂板事故的分類（一）頂板事故的分類 范圍不大，傷亡人數(shù)不多（每次12人）的冒頂，可分為：1.局部冒頂 u靠近煤壁附近的局部冒頂u放頂線附近的局部冒頂u上下出口的局部冒頂u地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （一）頂板事故的分類（一）頂板事故的分類 范圍較大，傷亡人數(shù)較多（每次3人以上）的冒頂，可分為：2.大型冒頂u兩端來壓時的壓垮型冒頂u厚層難冒落大面積冒頂u直接導致的壓垮型冒頂u大面積漏垮型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防

5、治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 原因分析1. 靠近煤壁附近的局部冒頂u節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石強度低u支護質(zhì)量差，支撐力不足造成離層u炮采時，裝藥量過多，放頂崩倒支架，頂板失控u老頂來壓時，煤壁附近直接頂破碎案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 防治措施1. 靠近煤壁附近的局部冒頂u對新暴露的頂板及時支護，如圖3-1、3-2、3-3所示u炮采時，炮眼布署及裝藥量要合理u煤層的節(jié)理方向與工作的推進方向垂直或斜交u來壓期間，若煤壁片幫，要進行超前支護，減小端面距一

6、、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 1. 靠近煤壁附近的局部冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 1. 靠近煤壁附近的局部冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 1. 靠近煤壁附近的局部冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 原因分

7、析2.上下出口局部冒頂u此處為應力疊加區(qū)域，頂板完整性可能遭到破壞u換棚時，破碎頂板冒落u移機頭機尾，交換抬棚，破碎頂板冒落u老頂來壓時，支柱側(cè)向力不足，推倒支架造成 局部冒落案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 防治措施2.上下出口局部冒頂u及時架設有足夠支撐力和可縮性的支柱u支護糸統(tǒng)必須具有一定的側(cè)向力u換棚時，要模清頂板情況，采取必要的措施一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 原因分析3.放頂線附近的局

8、部冒頂u回柱方式不合理，先回“吃勁”柱子，引起周圍破碎 頂板的冒落u頂板存在由斷層、裂隙、層理等切割而成的大塊游離 巖塊時，回柱后游u離巖塊推倒支架，導致冒頂。如圖34所示u在金屬網(wǎng)假頂下回柱放頂時，如果網(wǎng)上有大塊游離巖， 也會發(fā)生因游巖塊旋轉(zhuǎn)而推倒支架的局部冒頂案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 3.放頂線附近的局部冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 防治措施3.放頂線附近的局部冒頂u采用正確的回柱

9、方法，防止頂板壓力向局部支柱 集中而造成回柱的困難u若工作面使用木支柱，可直接用鉸車遠距離回柱u加強地質(zhì)工作，記載大巖塊的位置與尺寸u在大巖塊下用木垛等加強支護一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 原因分析4.地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂u工作面與斷層垂直或斜交u在頂板活動過程中，斷層附近的破斷巖塊順斷面 下滑，推倒工作面支架局部冒頂案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 防治措施4.地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂u斷層

10、破壞帶在工作面出現(xiàn)后，加強支護，背好背板u在放頂線處，斷層兩側(cè)架好木垛，加強支護u迎著巖塊可能滑下的方向支設戧棚或戧柱一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 冒頂特點5.復合頂板推垮型冒頂u頂板壓力不大，支架無變形，無折損u多數(shù)情況下，直接頂已沿煤壁斷裂u冒頂后，支柱多數(shù)沿煤層向下傾倒一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 冒頂機理5.復合頂板推垮型冒頂u離層u斷裂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治

11、 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 冒頂?shù)攸c5.復合頂板推垮型冒頂u開切眼附近u地質(zhì)破壞帶附近u舊巷附近案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 防治措施5.復合頂板推垮型冒頂u掘進上下順槽時，不破壞復合頂板u應用偽傾斜工作面，以增加阻力u控制采高，使軟巖冒落后超過采高，增加六面體 下推的阻力u采用整體支架，用拉鉤聯(lián)接器把每排支柱連起來， 與鉸接頂梁十字交叉，形成整體結(jié)構，如圖3-6所示。u利用戧棚、戧柱加強支護u系統(tǒng)布置樹脂錨桿，將開切眼附近和控頂區(qū)內(nèi)的 軟硬巖層

12、錨在一起，防止冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 5.復合頂板推垮型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 冒頂特點6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂u發(fā)生在初次放頂前后及回柱時u推垮前支柱受力一般不大u推垮時，支柱無折損一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 冒頂機理6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂u由于支護失效，首先形成網(wǎng)兜u由于支柱初撐力

13、小，剛度小，在碎塊壓力下， 支架失穩(wěn)。如圖3-7所示。案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 防治措施6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂u提高初撐力及剛度，增加穩(wěn)定性u在二分層及以下分層開采時，用內(nèi)錯式布置開切眼， 避免網(wǎng)下碎矸之上存在空隙u用“整體支架”增加支架的穩(wěn)定性u初次放頂，要把金屬網(wǎng)下放到底板一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二

14、）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 冒頂特點7.大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂u發(fā)生在回柱時或放頂后u游離巖塊的重力與支反力不在同一條作用線上， 重力大于支反力，且重力靠老塘側(cè)u一般將支柱推向煤壁一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 冒頂機理7.大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂u頂板由斷層、裂隙、層理或薄弱巖層切割成 游離大巖塊u大巖塊形成旋轉(zhuǎn)力矩，將支柱推倒案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析

15、及勘察 防治措施u正確判斷游離巖塊的范圍u對游離巖塊加強支護u待游離巖塊全部處于采空區(qū)時，再用回柱絞車7.大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 頂板條件u直接頂較薄，厚度小于采高23倍u直接之上的老頂分層厚度小于56米8.壓垮型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 冒頂前兆u煤壁片幫u頂板下沉速度急劇增加u支柱載荷急劇增大u靠煤幫頂板掉渣u靠煤幫頂板斷裂u摩擦柱放炮8.壓垮型冒頂一、采煤

16、工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 冒頂類型8.壓垮型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 案例分析防治措施u加強地質(zhì)工作，摸清直接頂與老頂?shù)慕Y(jié)構和力學特性u進行常規(guī)礦壓觀測，準確掌握來壓步距，加強來壓預報u合理選擇支護方式，合理設計工作面支護強度，特別對 末排支柱要加大支護強度u遇到平行于工作面的斷層，要加強維護，不得正常回柱， 待斷層進入采空區(qū)后再回柱8.壓垮型冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故

17、的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 冒頂原因u煤層之上是厚而堅硬的砂巖，常常大面積懸而不冒， 老頂來壓步距達5070。u當自身強度承受不了自重和上位巖層重量時， 即彎曲應力超過了極限強度時，出現(xiàn)斷裂及垮落。u回采過程中遇到較發(fā)育的原生裂隙或斷層，也會導致 冒落9.大面積冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 冒頂前兆u頂板斷裂聲響的頻率和音響增大u有明顯片幫現(xiàn)象u底板有可能出現(xiàn)底鼓9.大面積冒頂案例分析一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （

18、二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 防治措施u頂板高壓注水，周期來壓步距減少6070， 如圖3-9所示u強制放頂u循環(huán)式淺孔放頂（每1-2個循環(huán)，打一排鉆孔）u步距式深孔放頂（周期來壓前，沿工作面向頂板 打鉆孔），如圖3-10所示u超前深孔松動爆破（在上下順槽，向頂板打深孔）， 如圖3-11所示9.大面積冒頂 一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 9.大面積冒頂一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原

19、因分析及勘察 9.大面積冒頂 一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 9.大面積冒頂 一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 案例分析防治措施u預測回采工作面圍巖動態(tài)（主要預測頂?shù)装宓姆€(wěn)定性）u確定合理的支護強度（垂直分力小、傾斜向下分力大、 沿層面下滑是控制的主要問題）。u加強工作面支架不穩(wěn)定性，防止底板滑移。10.急傾斜煤層頂板事故 一、采煤工作面頂板事故的防治一、采煤工作面頂板事故的防治 （二）各種頂板事故的原因分析及勘察（二）各種頂板事故的原因分析及勘察 防治措施 當煤層傾角超過60，底板開始向下滑動，防止底板滑移的措施有：u推廣急傾斜煤層工作面液壓支架（支撐力大， 具有防倒防滑性能及煤矸滾落保護裝置）。u打緊支柱，軟底要下底梁，順山棚梁要對接。u適當控制采高。10.急傾斜煤層頂板事故二、巷道頂板事故的致因及防治二、巷道頂板事故的致因及防治 （一）巷道頂板事故的分類1.掘進工作面冒頂事故2.巷道交岔處的冒頂事故二、巷道頂板事故的致因及