修改頂板管理及事故預(yù)防

1、頂板管理及現(xiàn)場實(shí)用技術(shù)引言過分追求經(jīng)濟(jì)效益，忽視半產(chǎn)安全,導(dǎo)致事 故頻繁發(fā)生。頂板爭故是煤礦傷亡比重最大的爭故，約占 煤礦爭故率的60%以上。科學(xué)管理頂板，對采掘工程的安全、質(zhì)量及 高產(chǎn)高效等起到了極為重要的作用。頂板管理相關(guān)名詞解釋巖右是組成地殼的基木物質(zhì)，是山礦物或巖 屑在地質(zhì)作用下按照一定的規(guī)律聚集而形成的自 然體。種休是由處于一定地質(zhì)環(huán)境中的并種第性和 結(jié)構(gòu)特征的秤右所組成的集合體。圍巖指采掘空間周圍（包括頂板、底板及兩 幫巖層）的巖體。頂板管理相關(guān)名詞解釋直接頂是指能在采空區(qū)不規(guī)則冒落、 不能向煤壁前方和釆空區(qū)肝石上永久傳遞 壓力、其作用力必須由支架全部承擔(dān)的巖 層的總和，我礦直接頂

2、厚約4米左右。老頂（基本頂）一是指自身能形成平衡 結(jié)構(gòu)、能永久地向煤壁前方和釆空區(qū)肝石 上傳遞壓力、其運(yùn)動對釆場礦壓有明顯影 響、作用力無需支架全部承擔(dān)的巖層，老 頂厚約5米左右。頂板管理相關(guān)名詞解釋礦山壓力由于礦山開采活動的影響，在巷道、爾 室周圍巖體中形成的作用在巷道嗣室支護(hù)物上的力。礦山壓力顯現(xiàn)在礦山壓力作用下，會引起各種力 學(xué)現(xiàn)象：比如巖體的變形、破壞、塌落，支護(hù)物的變 形、破壞、折損，以及在巖體中產(chǎn)生的各種動力現(xiàn)象 等，統(tǒng)稱為礦山壓力顯現(xiàn)。礦山壓力控制為了使礦山壓力顯現(xiàn)不至于影響采 掘工作正常進(jìn)行，保障安全生產(chǎn)，通過研制和改進(jìn)礦 壓觀測儀器，完善觀測手段，掌握不同條件卜的礦壓 顯現(xiàn)現(xiàn)

3、律，研究、改進(jìn)礦壓控制的手段和方法，采取 恰當(dāng)酹a術(shù)和安全措施，實(shí)現(xiàn)礦壓的適時有效控制。頂板管理相關(guān)名詞解釋-fi接頂初次垮落步趾當(dāng)采煤I：作面n開切眼開始推進(jìn)一段距 初次垮落步距。我礦3201為15米。老頂初次來壓及來壓步距一血接頂初次垮落后，隨腐工作曲的 繼維推4b克皆頂進(jìn)入止卅跨落階段，老頂此刻開始找仝離層、 杏血沉敢嫁歎 S后同轉(zhuǎn)卜沉.中起作而用力急命増人此 絲刪爛娜洛脇給潔漿始推進(jìn)到初次來壓-老頂同期來壓及來壓步距匚作面初次*壓完成肩，采場進(jìn)入 匸常推進(jìn)階段。此階段老頂巖梁將隨跨度的不斯増加而發(fā)生斷裂- ffi酬她鹹®數(shù)頂«變槪粘豔益據(jù)嚴(yán)回采工作面頂板控制回采工作

4、面頂板分類 回采工作面采煤方法選擇 冋采工作而頂板管理回采工作面頂板分類2.直接頂分類 不穩(wěn)定頂板 中等穩(wěn)定頂板 穩(wěn)定頂板 堅(jiān)硬頂板4.回采工作面頂板分類老頂（基本頂）的分級老頂分級主要依據(jù)直接頂（累計(jì)）厚度 （65米）與工作面采高（22米）的比值 （N=29）,再參照老頂初次來壓步距 （Lo=25米）,分為四級。回采工作血頂板分類老頂（基本頂）的分級對于I級老頂，來壓不明顯，X>3-5,初次 來壓和周期來壓期間基木支柱的最人平均阻力值 一般相當(dāng)丁或小于倍采高的頂板巖層重量： 68倍采高范圍內(nèi)全部是易垮落的直接頂，無老頂 巖層。兇此，老頂?shù)某醮蝸韷汉椭芷趤韷翰幻?顯。頂板結(jié)構(gòu)為下軟I：硬

5、，首接頂厚度人丁S 倍煤層采髙，老頂初次來壓步距雖然大：25 但對I-作mi影響不大。老頂（基本頂）的分級對于II級老頂，O3VNW35, Lo=25-50, 頂板結(jié)構(gòu)組成為下軟上硬，直接頂厚度一 般小于35倍采離，初次乗壓步週B為25m - 50m,工作面初次來壓和周期來壓一般較 明顯?；夭晒ぷ髅骓敯宸诸惱享敚ɑ卷敚┑姆旨墝τ贖I級老頂，頂板來壓強(qiáng)烈，03<NW35、1>50或N WO.3、Lo=25-50,分為以下兒種情況！頂板結(jié)構(gòu)下軟上硬，直接頂厚度小于3-5倍煤層采高， 老頂初次來壓步距大于5（）m；©頂板均為性質(zhì)相近的堅(jiān)硬厚巖層，基本無直接頂，初次 萊壓步距為

6、25 m -5Oin o平時支架工作阻力較小，但老頂 來壓時動載系數(shù)（指頂板來壓時支柱受載和平時支柱受載 之比）較大。頂板堅(jiān)硬，基本無直接頂，下位巖層初次來壓步距為2S m -50m, i位巖層初次來步屋大于下位舀層。老頂（基本頂）的分級對丁譏級老頂，頂板來壓一般極強(qiáng)烈，Lo>50> N W（13,結(jié)構(gòu)為煤層之上直接就足 極堅(jiān)硬的厚層砂巖或礫巖，初次來壓步距人 于50m, M至可達(dá)l（）O13Om。丄作面平時 頂?shù)装逯Ъ芏∽髯枇^小，但老頂來壓時動 載系數(shù)（指頂板來壓時支柱受載和平時支桿 受載之比）較人?；蒯姽ぷ髅驷娒悍椒ㄟx擇采煤方法就是采煤系統(tǒng)和采煤工藝的綜合 及其在時間和空間上

7、的相互配合?？谇熬?我們當(dāng)?shù)刂行⌒兔旱V而言，主要采用單- （走向、傾向）1<:壁、綜采（懸移支架） 放頂煤、分層下行垮落等采煤方法。而單 一長壁、分層開采多采用單體液壓支柱配 合金屬餃接頂梁（n型鋼梁）進(jìn)行支護(hù)，放 頂煤開采只采用綜采（輕型）液壓支架或 懸移（組合）頂梁液壓支架進(jìn)行支護(hù)?；蒯姽ぷ髅骓敯蹇刂祈敯逄幚矸椒?.自然（全部）垮落法對頂板不采取專門的處理措施，隨著工作 面的推進(jìn)，頂板在采空區(qū)S行垮落?；蒯姽ぷ髅骓敯蹇刂祈敯逄幚矸椒?、緩慢下沉法當(dāng)煤層上方覆希層出犁彎性能較強(qiáng)的石灰 巖或泥質(zhì)頁巖組成時，頂板町能會隨著工 作血推進(jìn)而彎曲下沉，并在采空區(qū)內(nèi)一處 距離處與底板接觸閉合。頂板

8、處理方法3、層狀堅(jiān)帔頂板運(yùn)動形式轉(zhuǎn)化層狀堅(jiān)硬頂板：是指厚度不超過5m的舉 硬頂板（包括在厚層堅(jiān)硬頂板的下部，由 丁層理和弱面的存在，M以分離出獨(dú)立運(yùn) 動的巖層組），此類頂板強(qiáng)度較高，初次 垮落步距一般都在25m以上，初次來壓比較 強(qiáng)烈?；蒯姽ぷ髅骓敯骞芾眄敯逄幚矸椒?堅(jiān)硬頂板彎沉運(yùn)動：當(dāng)頂板達(dá)到初次垮落步 距時，端部先斷，并且斷裂線位置深入到T作 面煤壁前方，然后中部斷裂而垮落。該運(yùn)動形 式下，由J：頂板能夠達(dá)到煤壁的支撐，來壓時 頂板以煤壁為支撐點(diǎn)完成“回轉(zhuǎn)"運(yùn)動，使得 頂板壓力顯現(xiàn)比較平緩，只耍煤層較硬，1】作 面及時力I強(qiáng)支護(hù)，措施得力，頂板可以得到冇 效的控制。匚作面雖然町能

9、間斷（周期）件出 現(xiàn)支護(hù)困琲現(xiàn)象，但一般不會影響安全生產(chǎn)。 但是，當(dāng)出現(xiàn)"兩軟（煤層和底板）一硬（頂 楝）"或“兩硬（頂板和底板）一軟（煤層）" 怙況時，工作ifn生r環(huán)境町能會不皺人愈?；蒯姽ぷ髅骓敯骞芾眄敯逄幚矸椒?堅(jiān)皎頂板剪切運(yùn)動：當(dāng)頂板達(dá)到初次垮落步距 時，端部先斷，斷裂線在煤壁處或煤壁附近，并 且/匸其中部未斷裂之前就整體切Ko任該種運(yùn)動 形武下，由于頂板達(dá)不到煤壁的支撐而幣體切下, 頂板圧力顯現(xiàn)強(qiáng)烈，往往會使整個工作血被切垮。回釆工作面頂板管理頂板處理方法 剪切運(yùn)動向彎沉運(yùn)動轉(zhuǎn)化處理措施次、巖梁彎拉破壞機(jī)理：巖梁的彎沉運(yùn)動形式是山 英彎拉破壞過程決定的

10、，此過程可視為嵌固梁向 簡支梁的轉(zhuǎn)化過程。從開切眼幵推進(jìn)，第梁具冇 嵌固梁的特點(diǎn)，其瑕人彎距在端部。當(dāng)其達(dá)到極 限跨度時，首先在端部拉斷。在端部的裂斷過程 中，端部彎曲逐步向中部轉(zhuǎn)移。發(fā)展到屮部斷裂 后，具備運(yùn)動的機(jī)構(gòu)而形成彎沉運(yùn)動?；蒯姽ぷ髅骓敯蹇刂祈敯逄幚矸椒羟羞\(yùn)動向彎沉運(yùn)動轉(zhuǎn)化處理措施一是擴(kuò)人巖梁端部斷裂線位置至煤壁的距離，使 巖梁以煤壁為支撐貝備穩(wěn)固的支撐端，避免從煤 壁處切下。二是減八巖梁的¥度（特別是懸跨度 屮部厚度）以促成部斷裂。通常采用巖體進(jìn)行 松動放炮或注水軟化的方法。對于松動放炮，就 是根據(jù)須計(jì)情況，當(dāng)巖梁懸垮度達(dá)到初次垮落步 距前進(jìn)行深孔打眼裝藥，當(dāng)炮眼位S超

11、過工作面 故后一排支柱后，進(jìn)行放炮破壞巖梁的完整性。 對丁注水軟化，就是在采煤匸作血順槽準(zhǔn)備出來 以厲，在順槽中對巖體進(jìn)行高壓（動壓和靜壓） 預(yù)注水，進(jìn)行提前軟化。回釆工作面頂板控制-高檔普采工作面基木支護(hù)一般分為點(diǎn)柱和棚JS其屮選用餃接頂梁進(jìn)行棚 式支護(hù)瑕為常用。枷J式支護(hù)的慕本內(nèi)容主耍有掛 梁方向、掛梁方式和護(hù)頂方式。-般的掛梁方向 冇沿走向和傾向兩種；掛梁方式是指平常所說的 齊梁、錯梁、正總梁（臂）、倒懸梁（臂）、單 梁和雙梁等方式。護(hù)頂方式主要是根據(jù)下位直接 頂（煤層上o5m左右的巖層）的完整性決定是否 鋪網(wǎng)及網(wǎng)的材質(zhì)如何，以及/匸頂梁上是否鋪設(shè)木 板皮等。高檔普采工作面特殊支護(hù)放頂線

12、特殊支護(hù)放頂線的頂板事故一般有推垮、壓垮和沖彳訐三 類。具屮，防止推垮的支護(hù)方式主要是倉戈棚（柱）、木垛和密集等；防止壓垮的支護(hù)方式 主要冇墩柱（切頂柱）、密集和從柱；防止沖 的支護(hù)方式主要有密集或扌當(dāng)什簾?；夭晒ぷ髅骓敯蹇刂聘邫n普采工作面特殊支護(hù)端頭特殊支護(hù)工作面端頭是事故多發(fā)地段，支護(hù)要求整體性強(qiáng)，抗 壓性能好。目前主要采用在采場上下端頭Khn范圍內(nèi)， 使用n型長鋼梁（4對8梁）成對地布置在基本支護(hù)之 間。另外，在某些壓力特別大或支柱鉆底嚴(yán)重的工作 面，為防止四對八梁的端頭支柱壓垮或支護(hù)鉆底后壓 住機(jī)頭、機(jī)尾及堵住安全出口，應(yīng)在機(jī)頭機(jī)尾各布置 12個木垛。有的工作面將末排回下的支柱，支到前

13、排 支柱的內(nèi)側(cè)，既可以加強(qiáng)后排的支護(hù)，又可以保護(hù)工 作面支柱，即人們常說的“全承載支護(hù)”。懸移（組合）頂梁工作面懸移（組合）頂梁液壓支架是介于單體液壓支柱 與大型綜采支架之間的可提腿邁步的自移式輕型 支架，無底座，由頂梁和雙作用（支、移）液壓 支柱組成，雖然和綜釆支架相比，具有體積小， 重量輕等優(yōu)點(diǎn)，并且通過托梁將工作面全部支架 連成了一體，不易倒架，臨時解決了中小型煤礦 采煤方法改革初期資金投資、技術(shù)管理等方面的 問題，但它畢竟屬于一種過渡性產(chǎn)品，即將被淘 汰出局。回釆工作面頂板控制綜采放頂煤工作面綜采放頂煤采煤方法實(shí)質(zhì)上就是在厚煤層中，沿 煤層底部布置一個采高2-3m的長壁工作面，用常 規(guī)

14、方法進(jìn)行回采，利用礦山壓力的作用或輔以人 工松動的方法，使支架上方的頂煤破碎成散體后 由支架后方（或上方）放出，經(jīng)刮板輸送機(jī)運(yùn)出 工作面。放頂煤采煤法適用條件壞不充分，公1、煤層厚度：煤層平均厚度大r或等于令“，一般認(rèn) 為一次采出的煤層M度6-10 mii佳。頂煤號度過 蘇紘型飜J紆仰率：煤層太厚破2、煤層fi更度：頂煤破碎主要靠頂板巖層的壓力，K 紆飜緬屠P1血絆嚴(yán)頂煤開采3、煤層傾角：緩斜煤層采用放頂煤開采時，煤層傾 角不宜過人，否則支架的倒滑問題會給開采造 成W難° 11前國內(nèi)較人傾角放頂煤開采己達(dá)到25-30放頂煤采煤法適用條件m.4、煤層結(jié)構(gòu)：煤層中含有堅(jiān)硬夾們噲影響頂煤的

15、放 落，因此，每一夾肝層厚度不遼超過0.5 m, K 堅(jiān)固性壘數(shù)也不應(yīng)小于3,頂煤屮夾巾干層厚度占 煤層諄應(yīng)的比例也不宜超過10%-15%0穀魏瓠筒板髓圖辭定5、頂板條件：百接頂應(yīng)具冇隨頂煤下落的特性，其 冒落高度不宜小于煤層總厚度的1.（）-1.2倍。老頂 懸露而積不宜過大。對丁堅(jiān)硬頂板，采取預(yù)采 頂分層、注水軟化、強(qiáng)制放頂?shù)却胧┖?，冒?輜麟剎高度不大放頂煤采煤法適用條件6. 地質(zhì)構(gòu)造：地質(zhì)破壞嚴(yán)重，構(gòu)造復(fù)雜，斷層較多 和使用分層K壁綜采鮫W難的地段，1: Hill煤柱 等，應(yīng)優(yōu)先使用放頂煤開采。7、門然發(fā)火、乩斯及水文地質(zhì)條件：対于門然發(fā)火 期短、瓦斯址人，水文地質(zhì)條件復(fù)朵的煤層，要 先

16、調(diào)査清楚，并有和丿“措施后才能采用放頂煤開 采。放頂煤工藝初末釆放煤工藝放煤步距放煤方式端頭放煤初末采放煤工藝-我國放頂煤開采的初期，為防止頂板垮落對采煤 工作面造成危險(xiǎn)，通常初采范圍內(nèi)不進(jìn)行 放頂煤，但隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，目前大多數(shù)綜放工 作面推出開切眼后即開始放煤，不僅有效地提高 了煤炭的采出率，而且對頂煤的冒落也是有利的。 在放頂煤開采的初期，通常在工作面運(yùn)作前20m 左右鋪頂網(wǎng)停止放煤，目前一般提前l(fā)Om左右才 停止放煤并鋪設(shè)頂網(wǎng)，但要保證兩條：一是使撤 架空間處于穩(wěn)定的頂板條件之下；二是冒落肝石 應(yīng)能夠壓住金屬網(wǎng)。放煤步距在采煤工作面的推進(jìn)方向上，每兩次放頂 煤之間的推進(jìn)距離稱為循環(huán)放煤

17、步距。確 定放煤步距的原則：應(yīng)使放出范圍內(nèi)的頂 煤能夠充分破碎和松散，并做到提高采出 率，降低含肝率。放煤步距的大小與頂煤 厚度、頂板冒落和運(yùn)動特點(diǎn)以及頂煤的破 碎程度有關(guān)，頂煤的厚度較小時，通常以 一釆一放最為合理，頂煤厚度較大時，可 采用兩采一放、三采一放等放煤步距。放煤方武- 放煤方式不僅對工作面煤炭采出率.含肝率影 響較大，同時還會影響到工作面總的放煤速度, 正規(guī)循環(huán)的完成以及工作面能否高產(chǎn)。通常采 用以下放煤方式：K多輪、分段.順序、等量放煤2、單輪、多口、順序、不等量放煤3、多輪、間隔、順序、等量放煤4、單輪、間隔、多口放煤多輪分段順序等量放煤將工作面分成23段，段內(nèi)同時開啟相臨兩

18、 個放煤口，每次放出三分之一到二分之一 的頂煤量，按順序循環(huán)放煤，將該段的頂 煤全部放完，然后再進(jìn)行下一段的放煤。 或是各段同時進(jìn)行。單輪多口 順序不等量放煤從工作面一端開啟四個放煤口，分別開啟 面積為1/2. 1/3和1/4。當(dāng)?shù)谝粋€放煤口 放完并關(guān)閉后，按順序向前繼續(xù)開啟放煤 口，但仍保持開啟面積的順序和大小不變。多輪間隔順序等量放煤放煤順序按1號、3號、5號等單號放煤 口順序放煤，一次放出頂煤的三分之一 到二分之一，然后再按2號、4號、6號 等雙號放煤口順序放煤，這樣反復(fù)進(jìn)行 兩、三輪將煤放完，盡量使頂煤均勻下 降，以減少混肝提高回采率。單輪間隔多口放煤先放1號、3號、5號等單號支架上的

19、煤，見 一定肝石后關(guān)閉放煤口，留下較大的脊背 煤；滯后一定距離放雙號支架上的煤，將 留下的脊背煤中放出一個橢圓體。這種方 式丟煤少，混肝少，又易于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高。端頭放煤端頭放煤工藝是我國目前尚未完全解決 的問題。為了維護(hù)工作面兩端出口處的 頂煤的穩(wěn)定性，目前普遍采用工作面兩 端頭各留24架（約5米）不進(jìn)行放頂煤。 隨著較大支撐阻力的端頭支架的出現(xiàn)， 工作面端頭放煤正逐步推廣，屆時將可 以提高工作面回釆率2-3%,對瓦斯管理 也有幫助。放頂煤采煤法的優(yōu)點(diǎn)效率高。由于放頂煤工作面一.生產(chǎn)集中，SSSSSJo 卑M養(yǎng)成丕低。放頂憊采煤法比金層開采減少了分層數(shù)目和鋪網(wǎng) X庇，蕓約了舗網(wǎng)時間和蠱用，材料、

20、竜力消耗和工資費(fèi) 用相應(yīng)減少。ggg進(jìn)薯籀手箕驀g彰量減少，放置時間減少，維護(hù)費(fèi) 魏誦擔(dān)論蠶希雉貓了工作面搬家次數(shù)節(jié)約 適應(yīng)性強(qiáng)。放頂煤采煤法提高了X作面對煤層厚度變化以 讎麒隸矍舞應(yīng)為分翳羞瑞鍛曹于厚度放頂煤采煤法的缺點(diǎn)失仍將存在。幣細(xì)攆娜敘在腳臨空擁矚盤 番應(yīng)龜鵜謎面椎進(jìn)速度，及時密閉采空區(qū)，使空區(qū)浮魅 螞孤薙耀魏賂飜胛煤、支架操作時的架間漏煤 瓦斯易積聚。與分星開釆相比.放頂煤開采的產(chǎn)量集中，瓦斯散 發(fā)面大，采空區(qū)高*大，特別是上隅角瓦斯S于積聚。防止措施 磐算嘯豔越険鑒®僥進(jìn)鑼豔鑼霾通廳 理配風(fēng)，保證風(fēng)最，同時加強(qiáng)監(jiān)測手段，提高技術(shù)筲理水平。掘進(jìn)工作而頂板控制圍巖穩(wěn)定性判別方法 巷道支護(hù)與加固原理 巷道支護(hù)種類 巷道支護(hù)裝備錨桿及錨噴支護(hù)機(jī)理錨桿懸吊理論錨桿組合梁（板）理論錨桿組合拱理論錨桿楔固作用原理錨桿桁架支護(hù)作用原理層中。錨桿組合梁（板）理論錨桿懸吊理論巷道開挖以后，圍巖中將出現(xiàn)應(yīng)力重新分布， 在此范圍內(nèi)，原有的巖體不連續(xù)面可能進(jìn)一步 發(fā)展，并可能產(chǎn)生新的不連續(xù)面，從 而出現(xiàn)巖石松動和 破壞，并在自重作用下產(chǎn)生冒落。錨 桿支護(hù)的作用就是 將這些破碎巖石懸 吊在穩(wěn)定的上覆巖-在層狀巖層中經(jīng)常遇到直接頂較厚，無法用錨桿將航接 頂