煤矿顶板事故防治技术-3-顶板事故的致因与防治

1、煤矿顶板事故防治技术煤矿顶板事故防治技术 1.顶板事故综述及案例分析顶板事故综述及案例分析2.相应矿山压力基本知识相应矿山压力基本知识3.顶板事故的致因与防治顶板事故的致因与防治4.高应力软弱破碎围岩巷道主动平衡支护技术高应力软弱破碎围岩巷道主动平衡支护技术5.冲击矿压预测与防治技术冲击矿压预测与防治技术6.复杂条件下煤层开采复杂条件下煤层开采7.煤巷顶板管理与支护设计煤巷顶板管理与支护设计8.现场管理与隐患排查等现场管理与隐患排查等第三部分：第三部分：顶板事故的致因与防治顶板事故的致因与防治 一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 二、巷道顶板事故的致因及防治二、巷道顶板事

2、故的致因及防治 一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治（一）顶板事故的分类（一）顶板事故的分类 采场顶板事故按力源可分为采场顶板事故按力源可分为u 压垮型压垮型u 漏冒型漏冒型u 推垮型冒顶推垮型冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （一）顶板事故的分类（一）顶板事故的分类 由垂直层面方向的顶板力压坏采场支架而导致的冒顶，又分为：老顶来压时压垮型冒顶厚层难冒顶板大面积冒顶直接顶导致的压垮型冒顶1.压垮型冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （一）顶板事故的分类（一）顶板事故的分类 因破碎顶板没有得到有效的防护而冒落导致的冒顶，又

3、分为：2.垮漏型冒顶 u大面积漏垮型冒顶u局部漏冒型冒顶u工作面上下出口的局部冒顶u放顶线及其附近的局部冒顶u地质破坏带附近的局部冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （一）顶板事故的分类（一）顶板事故的分类 由于平行于层面方向的顶板力推倒支架而导致的冒顶，又分为：3.推垮型冒顶u复合顶板推垮型冒顶u金属网下推垮型冒顶u大块游离顶板旋转推垮型冒顶u采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶u此外，还可能出现综合类型冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （一）顶板事故的分类（一）顶板事故的分类 煤矿中习惯把采场冒顶分为两大类煤矿中习惯把采场冒顶分为两大类：u

4、局部冒顶局部冒顶u 大型冒顶大型冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （一）顶板事故的分类（一）顶板事故的分类 范围不大，伤亡人数不多（每次12人）的冒顶，可分为：1.局部冒顶 u靠近煤壁附近的局部冒顶u放顶线附近的局部冒顶u上下出口的局部冒顶u地质破坏带附近的局部冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （一）顶板事故的分类（一）顶板事故的分类 范围较大，伤亡人数较多（每次3人以上）的冒顶，可分为：2.大型冒顶u两端来压时的压垮型冒顶u厚层难冒落大面积冒顶u直接导致的压垮型冒顶u大面积漏垮型冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防

5、治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶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顶u节理、裂隙发育，岩石强度低u支护质量差，支撑力不足造成离层u炮采时，装药量过多，放顶崩倒支架，顶板失控u老顶来压时，煤壁附近直接顶破碎案例分析一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶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顶u对新暴露的顶板及时支护，如图3-1、3-2、3-3所示u炮采时，炮眼布署及装药量要合理u煤层的节理方向与工作的推进方向垂直或斜交u来压期间，若煤壁片帮，要进行超前支护，减小端面距一

6、、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 1. 靠近煤壁附近的局部冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 1. 靠近煤壁附近的局部冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 1. 靠近煤壁附近的局部冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 原因分

7、析2.上下出口局部冒顶u此处为应力叠加区域，顶板完整性可能遭到破坏u换棚时，破碎顶板冒落u移机头机尾，交换抬棚，破碎顶板冒落u老顶来压时，支柱侧向力不足，推倒支架造成 局部冒落案例分析一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 防治措施2.上下出口局部冒顶u及时架设有足够支撑力和可缩性的支柱u支护糸统必须具有一定的侧向力u换棚时，要模清顶板情况，采取必要的措施一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 原因分析3.放顶线附近的局

8、部冒顶u回柱方式不合理，先回“吃劲”柱子，引起周围破碎 顶板的冒落u顶板存在由断层、裂隙、层理等切割而成的大块游离 岩块时，回柱后游u离岩块推倒支架，导致冒顶。如图34所示u在金属网假顶下回柱放顶时，如果网上有大块游离岩， 也会发生因游岩块旋转而推倒支架的局部冒顶案例分析一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 3.放顶线附近的局部冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 防治措施3.放顶线附近的局部冒顶u采用正确的回柱

9、方法，防止顶板压力向局部支柱 集中而造成回柱的困难u若工作面使用木支柱，可直接用铰车远距离回柱u加强地质工作，记载大岩块的位置与尺寸u在大岩块下用木垛等加强支护一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 原因分析4.地质破坏带附近的局部冒顶u工作面与断层垂直或斜交u在顶板活动过程中，断层附近的破断岩块顺断面 下滑，推倒工作面支架局部冒顶案例分析一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 防治措施4.地质破坏带附近的局部冒顶u断层

10、破坏带在工作面出现后，加强支护，背好背板u在放顶线处，断层两侧架好木垛，加强支护u迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶特点5.复合顶板推垮型冒顶u顶板压力不大，支架无变形，无折损u多数情况下，直接顶已沿煤壁断裂u冒顶后，支柱多数沿煤层向下倾倒一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶机理5.复合顶板推垮型冒顶u离层u断裂一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治

11、 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶地点5.复合顶板推垮型冒顶u开切眼附近u地质破坏带附近u旧巷附近案例分析一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 防治措施5.复合顶板推垮型冒顶u掘进上下顺槽时，不破坏复合顶板u应用伪倾斜工作面，以增加阻力u控制采高，使软岩冒落后超过采高，增加六面体 下推的阻力u采用整体支架，用拉钩联接器把每排支柱连起来， 与铰接顶梁十字交叉，形成整体结构，如图3-6所示。u利用戗棚、戗柱加强支护u系统布置树脂锚杆，将开切眼附近和控顶区内的 软硬岩层

12、锚在一起，防止冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 5.复合顶板推垮型冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶特点6.金属网下推垮型冒顶u发生在初次放顶前后及回柱时u推垮前支柱受力一般不大u推垮时，支柱无折损一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶机理6.金属网下推垮型冒顶u由于支护失效，首先形成网兜u由于支柱初撑力

13、小，刚度小，在碎块压力下， 支架失稳。如图3-7所示。案例分析一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 6.金属网下推垮型冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 防治措施6.金属网下推垮型冒顶u提高初撑力及刚度，增加稳定性u在二分层及以下分层开采时，用内错式布置开切眼， 避免网下碎矸之上存在空隙u用“整体支架”增加支架的稳定性u初次放顶，要把金属网下放到底板一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二

14、）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶特点7.大块游离顶板旋转推垮型冒顶u发生在回柱时或放顶后u游离岩块的重力与支反力不在同一条作用线上， 重力大于支反力，且重力靠老塘侧u一般将支柱推向煤壁一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶机理7.大块游离顶板旋转推垮型冒顶u顶板由断层、裂隙、层理或薄弱岩层切割成 游离大岩块u大岩块形成旋转力矩，将支柱推倒案例分析一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析

15、及勘察 防治措施u正确判断游离岩块的范围u对游离岩块加强支护u待游离岩块全部处于采空区时，再用回柱绞车7.大块游离顶板旋转推垮型冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 顶板条件u直接顶较薄，厚度小于采高23倍u直接之上的老顶分层厚度小于56米8.压垮型冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶前兆u煤壁片帮u顶板下沉速度急剧增加u支柱载荷急剧增大u靠煤帮顶板掉渣u靠煤帮顶板断裂u摩擦柱放炮8.压垮型冒顶一、采煤

16、工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶类型8.压垮型冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 案例分析防治措施u加强地质工作，摸清直接顶与老顶的结构和力学特性u进行常规矿压观测，准确掌握来压步距，加强来压预报u合理选择支护方式，合理设计工作面支护强度，特别对 末排支柱要加大支护强度u遇到平行于工作面的断层，要加强维护，不得正常回柱， 待断层进入采空区后再回柱8.压垮型冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故

17、的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶原因u煤层之上是厚而坚硬的砂岩，常常大面积悬而不冒， 老顶来压步距达5070。u当自身强度承受不了自重和上位岩层重量时， 即弯曲应力超过了极限强度时，出现断裂及垮落。u回采过程中遇到较发育的原生裂隙或断层，也会导致 冒落9.大面积冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶前兆u顶板断裂声响的频率和音响增大u有明显片帮现象u底板有可能出现底鼓9.大面积冒顶案例分析一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （

18、二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 防治措施u顶板高压注水，周期来压步距减少6070， 如图3-9所示u强制放顶u循环式浅孔放顶（每1-2个循环，打一排钻孔）u步距式深孔放顶（周期来压前，沿工作面向顶板 打钻孔），如图3-10所示u超前深孔松动爆破（在上下顺槽，向顶板打深孔）， 如图3-11所示9.大面积冒顶 一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 9.大面积冒顶一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原

19、因分析及勘察 9.大面积冒顶 一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 9.大面积冒顶 一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 案例分析防治措施u预测回采工作面围岩动态（主要预测顶底板的稳定性）u确定合理的支护强度（垂直分力小、倾斜向下分力大、 沿层面下滑是控制的主要问题）。u加强工作面支架不稳定性，防止底板滑移。10.急倾斜煤层顶板事故 一、采煤工作面顶板事故的防治一、采煤工作面顶板事故的防治 （二）各种顶板事故的原因分析及勘察（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 防治措施 当煤层倾角超过60，底板开始向下滑动，防止底板滑移的措施有：u推广急倾斜煤层工作面液压支架（支撑力大， 具有防倒防滑性能及煤矸滚落保护装置）。u打紧支柱，软底要下底梁，顺山棚梁要对接。u适当控制采高。10.急倾斜煤层顶板事故二、巷道顶板事故的致因及防治二、巷道顶板事故的致因及防治 （一）巷道顶板事故的分类1.掘进工作面冒顶事故2.巷道交岔处的冒顶事故二、巷道顶板事故的致因及