煤矿顶板事故防治技术PPT课件

1、第一部分：煤矿顶板事故综述一、顶板事故在煤矿事故中的比重15.8410.3515.631.24.537.9810.34.690.981.770.655.490.321.553.354.94.147.030510152012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18横坐标：表示事故原因纵坐标：表示事故原因所占百分比%原因1违章指挥; 2违章作业; 3措施不力; 4管理混乱;5支护质量; 6作业规程针对性不强; 7工人作业态度;8工人缺乏安全生产知识; 9领导不重视; 10设备原因;11安检人员不负责任; 12重生产轻安全; 13通风设施;14通风系统; 15机构不健全;

2、16执规不严;17明火; 18无证上岗图1-1 19502003年煤矿各类事故原因分析第1页/共166页第一部分：煤矿顶板事故综述一、顶板事故在煤矿事故中的比重23.59.933.552.316.139.3725.620.3961.574.12.25.2529.51.772.8812.720.161.020.82.4811.288.810102030405060123456789101112事故次数占百分比死亡人数占百分比%横坐标：事故次数及伤亡人数纵坐标：事故次数及伤亡人数百分比 事故性质1水灾事故; 2瓦斯煤尘爆炸; 3顶板事故; 4火灾事故; 5瓦斯窒息中毒事故; 6煤尘爆炸事故;7提升

3、运输事故; 8其他; 99自救伤亡; 10机电; 11煤与瓦斯突出; 12爆破图1-2 19502003年煤矿各类事故发生起数及死亡人员统计分析 第2页/共166页第一部分：煤矿顶板事故综述二、回采工作面与巷道顶板事故发展趋势分析 19541985年期间，顶板事故的死亡人数占总事故死亡人数的45%，其中，采煤工作面顶板事故占75%，巷道顶板事故占25%。 19861992年期间顶板事故死亡人数占总死亡人数的40%，其中，采煤工作面顶板事故占顶板事故总数的66%，巷道顶板事故上升到34%。第3页/共166页第一部分：煤矿顶板事故综述三、顶板事故的特点顶板事故具有四个属性（一）突发性（二）灾难性（

4、三）破坏性（四）继发性四、对顶板事故的认识和加强顶板管理的重要性第4页/共166页第一部分：煤矿顶板事故综述思考题：1. 试分析煤矿顶板事故在煤矿事故中的所占的比重，说明了什么？2. 试分析煤矿顶板事故各种原因说明了什么？如何预防？3. 工作面的顶板事故与巷道顶板事故有何变化趋势，为什么？4. 顶板事故具有何特点？5. 如何认识加强顶板管理的重要性？第5页/共166页第二部分：矿山压力基本知识一、开采后上覆岩层的移动特征四、采煤工作面顶板的控制二、采煤工作面矿压显现的基本规律三、采掘工作面周围的矿压显现特点分析第6页/共166页一、开采后上覆岩层的移动特征1.岩层移动和破坏的影响因素2.上覆岩

5、层移动的破坏特征（一）三带的形成 冒落带 裂隙带 弯曲下沉带第7页/共166页一、开采后上覆岩层的移动特征（一）三带的形成（）-冒落带；（）-裂隙带；（）-弯曲下沉带1-地表塌陷区；2-岩层开始移动边界线；3-岩层移动稳定边界线；4-离层现象)33221()第8页/共166页一、开采后上覆岩层的移动特征（一）三带的形成3.上覆岩层运动规律的研究内容第9页/共166页一、开采后上覆岩层的移动特征（一）三带的形成4.上覆岩层运动规律对顶板事故的影响第10页/共166页一、开采后上覆岩层的移动特征（二）上覆岩层的移动特点分析第11页/共166页一、开采后上覆岩层的移动特征（二）上覆岩层的移动特点分析

6、第12页/共166页二、采煤工作面矿压显现的基本规律（一）直接顶的初次垮落 初次放顶步距一般为620米。步距的大小是根据直接顶的岩石强度、厚度、节理裂隙发育程度等因素确定。 初次垮落应注意：在掌握步距或冒落规律的同时，放顶时应采取必要的加固措施，以保证生产安全。第13页/共166页二、采煤工作面矿压显现的基本规律（二）老顶的初次来压 初次来压步距大小与老顶厚度、岩性、地质构造有关，一般为2035米，有时可达5070米，甚至更大。 初次来压的特点：顶板急剧下沉，支架载荷明显增加，顶板出现沿煤壁的裂隙，甚至发生台阶下沉现象，煤壁严重片帮、采空区顶板大面积垮落，形成巨大的声响和风流等。第14页/共1

7、66页二、采煤工作面矿压显现的基本规律（三）周期来压 周期来压步距，一般比初次来压步距要小，通常为初次来压步距的1/21/4倍，一般为512米，有时可达2030米。 第15页/共166页三、采掘工作面周围的矿压显现特点分析（一）回采工作面周围的矿压规律及特点1.层面内第16页/共166页三、采掘工作面周围的矿压显现特点分析（一）回采工作面周围的矿压规律及特点1.层面内第17页/共166页三、采掘工作面周围的矿压显现特点分析（一）回采工作面周围的矿压规律及特点2.顶底板方向第18页/共166页三、采掘工作面周围的矿压显现特点分析（一）回采工作面周围的矿压规律及特点2.顶底板方向第19页/共166

8、页三、采掘工作面周围的矿压显现特点分析（一）回采工作面周围的矿压规律及特点3.工作面端头第20页/共166页三、采掘工作面周围的矿压显现特点分析（二）巷道矿压特点分析 1.受采动影响的沿走向方向的平巷第21页/共166页三、采掘工作面周围的矿压显现特点分析（二）巷道矿压特点分析 1.采动影响区沿倾斜方向的矿压显现分区第22页/共166页四、采煤工作面顶板的控制（一）支护对支架的要求 采掘工作面支架的“支、护、稳”与常见的顶板事故有着密切的联系。第23页/共166页四、采煤工作面顶板的控制（一）支护对支架的要求 1.要考虑不同的煤层顶板条件和煤层倾角第24页/共166页四、采煤工作面顶板的控制（

9、一）支护对支架的要求 2.要考虑不同地点对支护的不同要求第25页/共166页四、采煤工作面顶板的控制（一）支护对支架的要求 3.要考虑支架性能第26页/共166页四、采煤工作面顶板的控制（二）支架与围岩的关系 1.围岩是一种天然的承载结构第27页/共166页四、采煤工作面顶板的控制（二）支架与围岩的关系 2.支架与围岩共同承载原理的支护方式符合上述原理的支护方式及支架结构与性能有：第28页/共166页第二部分：矿山压力基本知识思考题1. 煤层被采后，煤层上方和工作面推进方向的岩体移动有何 特点和规律？2. 试分析顶板事故的自然原因与事故的形成条件。3. 试分析采煤工作面矿压显现的基本规律，如何

10、预防顶板 事故的发生？4. 采掘工作面周围的矿压显现特点对安全生产有何意义？5. 采掘支护工作对支架有何要求，如何实现？第29页/共166页第三部分：顶板事故的致因与防治 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 第30页/共166页一、采煤工作面顶板事故的防治（一）顶板事故的分类 采场顶板事故按力源可分为u 压垮型u 漏冒型u 推垮型冒顶第31页/共166页一、采煤工作面顶板事故的防治（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.压垮型冒顶第32页/共166页一、采煤工作面顶

11、板事故的防治（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第33页/共166页一、采煤工作面顶板事故的防治（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第34页/共166页一、采煤工作面顶板事故的防治（一）顶板事故的分类 煤矿中习惯把采场冒顶分为两大类：u 局部冒顶u

12、 大型冒顶第35页/共166页一、采煤工作面顶板事故的防治（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第36页/共166页一、采煤工作面顶板事故的防治（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大面积漏垮型冒顶第37页/共166页一、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 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

13、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第38页/共166页一、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 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，减小端面距第39页/共166页一、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 1. 靠近煤壁附近的局部冒顶第40页/共166页一、采煤工作面顶板事故的防治（二）各种顶板事故

14、的原因分析及勘察 1. 靠近煤壁附近的局部冒顶第41页/共166页一、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 1. 靠近煤壁附近的局部冒顶第42页/共166页一、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 原因分析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 局部冒落案例分析第43页/共166页一、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 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

15、定的侧向力u换棚时，要模清顶板情况，采取必要的措施第44页/共166页一、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 原因分析3.放顶线附近的局部冒顶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第45页/共166页一、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 3.放顶线附近的局部冒顶第46页/共166页一、采煤工作面顶板事故的防治（二）各种顶

16、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第47页/共166页一、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 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第48页/共166页一、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 防治措施4.地质破坏带附近的局部冒顶u断层破坏带在工作面出

17、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第49页/共166页一、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 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第50页/共166页一、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 冒顶机理5.复合顶板推垮型冒顶u离层u断裂第51页/共166页一、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 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

18、析第52页/共166页一、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 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 软硬岩层锚在一起，防止冒顶第53页/共166页一、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 5.复合顶板推垮型冒顶第54页/共166页一、采煤工作面顶板事故的防治（二）各种顶板事故

19、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，支柱无折损第55页/共166页一、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 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由于支柱初撑力小，刚度小，在碎块压力下， 支架失稳。如图3-7所示。 案例分析第56页/共166页一、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 6.金属网下推垮型冒顶第57页/共166页一、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 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

20、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第58页/共166页一、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 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第59页/共166页一、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 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 案例分析第60页/共1

21、66页一、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 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第61页/共166页一、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 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.压垮型冒顶第62页/共166页一、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 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.压垮型冒顶第63页/共166页一、采煤工作面

22、顶板事故的防治（二）各种顶板事故的原因分析及勘察 冒顶类型8.压垮型冒顶第64页/共166页一、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 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.压垮型冒顶第65页/共166页一、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 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507

23、0。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.大面积冒顶第66页/共166页一、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 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 案例分析第67页/共166页一、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 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

24、），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.大面积冒顶第68页/共166页一、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 9.大面积冒顶第69页/共166页一、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 9.大面积冒顶第70页/共166页一、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 9.大面积冒顶第71页/共166页一、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 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

25、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第72页/共166页一、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 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第73页/共166页二、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第74页/共166页二、巷道顶板事故的致因及防治（二）掘进工作面的冒顶事

26、故的原因及防治 1.冒顶原因2.案例分析u掘进破岩后，顶部岩石与岩体失去联系，若支护 不及时，随时可能冒落；u已支护的顶部岩石，若支护失败，可能造成冒落。第75页/共166页二、巷道顶板事故的致因及防治（二）掘进工作面的冒顶事故的原因及防治 3.防治措施u根椐岩性，控制空顶距，当遇到破碎带或层理、裂隙发育时， 应紧跟掘进支护；u严格敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时 支撑措施，严禁空顶作业；u在破碎带掘进巷道，要缩小支护棚距，用拉条将棚子连成一体， 防止推跨；u对破碎带有时可超前注速凝剂，固化岩体；u掘进头有空顶区和破碎带必须背严结实，必要时要挂网防止漏空；u炮眼布置及装药量必须

27、与岩石性质、支架和掘进头距离相适应， 防止放炮崩倒棚子；u锚杆支护注意眼深和锚杆密度，必要时锚喷网联合支护第76页/共166页二、巷道顶板事故的致因及防治（三）巷道交岔处顶板事故的原因与防治 1.冒顶原因2.案例分析u交岔处断面大，岩层松动范围大，巷道压力大， 可发生冒顶；u交岔处支护复杂，有两巷支架，有抬棚，支架稳定性 要求高，强度大，支护质量不好可发生冒顶。第77页/共166页二、巷道顶板事故的致因及防治3.防治措施u开岔口应选择岩性较好的位置u严格操作规程，先支抬棚，后拆除原棚u注意选用抬棚材料的质量与规格，保证抬棚有足够的强度u当开口处围岩夹角被压坏，应及时采取加强和稳定措施（三）巷道

28、交岔处顶板事故的原因与防治 第78页/共166页第三部分：顶板事故的致因防治 思考题1.煤矿顶板事故是如何分类的？2.采煤工作面的顶板事故可归纳有几种类型？3.如何分析采煤工作面事故频发的地点及原因？4.巷道顶板事故的主要原因及防治措施是什么？第79页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 1.直接顶初次垮落对安全生产的影响第80页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 2.老顶的初次来压与周期来压对工作面顶板管理的影响第81页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 2.老顶的初次来压与周期来压对工作面顶板管理的影响第82页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 3.直接顶的完整性对安全生产的

29、影响第83页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 3.直接顶的完整性对安全生产的影响第84页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 4.回采工作面作业规程的编制是工作面安全生产 的重要依据5.回采工作面推进速度对顶板管理的影响第85页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 6.回采工序在时间上、空间上的相对位置关系对 安全生产的影响7.回采工作面支架支撑力的选定应遵循的原则 第86页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 8.回采工作面回柱顺序对安全生产的影响9.顶底板条件对支护效果的影响 第87页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 10.采煤工作面丢失顶煤和底煤的危害及伞檐煤 的有关规

30、定第88页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 11.新暴露顶板的离层危害及防治第89页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 12.来压期间与回采期间煤壁片帮的危害及防治 13.回柱放顶时的隐患及防治14.回采工作面控顶距离对工作面顶板管理 造成的影响15.放炮崩倒工作面支柱的危害及防治第90页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 16.回采工作面初次放顶及收作应注意以下问题 17.工作面端头支护对安全生产的影响及防治18.工作面前方两道超前移动支承压力对顶板 管理的影响19.处理工作面冒顶事故应注意的问题20.开采顺序对安全生产的影响 第91页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 2

31、1.底板岩石巷道位置的选择对巷道稳定性的影响 第92页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 21.底板岩石巷道位置的选择对巷道稳定性的影响 第93页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 21.底板岩石巷道位置的选择对巷道稳定性的影响 第94页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 22.采掘过程中应严禁两个问题 第95页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 23.严禁在控顶区域内提前回柱24.采用分层跨落法开采时，必须向采空区 注水或注浆第96页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 25.来压期间与回采期间煤壁片帮的危害及防治 26.深井矿压参数对安全开采的影响27.巷道过断层或破坏带

32、的隐患排除28.支护材料的选择及支护质量对巷道稳定性 的影响 第97页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 29.锚杆支护对巷道稳定性的影响第98页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 29.锚杆支护对巷道稳定性的影响第99页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 29.锚杆支护对巷道稳定性的影响第100页/共166页第四部分：煤矿事故隐患分析 30.巷道岔口位置的选择及支护对巷道稳定性 的影响31.采用锚杆锚喷支护形式应该注意下列问题 32.巷道维护对巷道稳定性的影响 第101页/共166页思考题1. 如何认识煤矿顶板事故隐患的危害？2. 试分析与外力量及消除煤矿顶板事故隐患的重要性。3

33、. 试分析事故隐患与事故的关系。第四部分：煤矿事故隐患分析 第102页/共166页第五部分：冲击地压的基本知识 一、概述 二、冲击矿压的形成和机理 三、影响冲击矿压发生的因素 四、具有冲击地压煤层的开采技术 第103页/共166页一、概述（一）国内外冲击地压的发生情况 1.根据冲击地压的物理特征，按发生原因分为三类。u压力型冲击地压u突发型冲击地压（二）冲击地压的分类 第104页/共166页一、概述（二）冲击地压的分类 2.根据冲击地压的能量特征，按冲击时释放的 地震能大小分为五个等级。u微冲击u弱冲击第105页/共166页一、概述（二）冲击地压的分类 3.根据参与冲击的岩体类别分为两类。u煤

34、层冲击（煤爆）u岩层冲击（岩爆）第106页/共166页一、概述（二）冲击地压的分类 4.根据冲击力源分为3级 u重力型u构造型第107页/共166页一、概述（二）冲击地压的分类 5.我国对冲击地压的分类u一般冲击地压u破坏型冲击地压第108页/共166页一、概述（三）冲击地压的危害及研究现状 主要成果：u冲击地压机理研究u煤层冲击倾向试验研究（四）冲击地压在我国矿区的分布 第109页/共166页二、冲击矿压的成因和机理冲击矿压的成因和机理可用以下准则的原理模型加以说明511iiR21435R第110页/共166页二、冲击矿压的成因和机理1)()(dtdupdtdusdtduesEUUPUdtd

35、usdtduedtdup,第111页/共166页二、冲击矿压的成因和机理1*KKK*K第112页/共166页三、影响冲击地压发生的因素 1.开采深度（一）矿山地质因素 22222)1 (6)1 ()21 (HruEuUv第113页/共166页三、影响冲击地压发生的因素 1.开采深度（一）矿山地质因素 22)1 ()21)(21 (uuuc令26cvRUE则第114页/共166页三、影响冲击地压发生的因素 1.开采深度（一）矿山地质因素 );(22222222201EEEREEdEUc故ERUc221第115页/共166页三、影响冲击地压发生的因素 1.开采深度（一）矿山地质因素 ERKUc22

36、021U第116页/共166页三、影响冲击地压发生的因素 1.开采深度（一）矿山地质因素 2vUUERKrHEcc2)(6202cKrRHc073. 1第117页/共166页三、影响冲击地压发生的因素 1.开采深度（一）矿山地质因素 ERKrHcUUUcv63)(2022第118页/共166页三、影响冲击地压发生的因素 1.开采深度（一）矿山地质因素 局、矿局、矿名称名称门头沟门头沟天池天池抚抚 顺顺大大 同同城子矿城子矿大台矿大台矿陶庄矿陶庄矿房山房山矿矿唐山矿唐山矿临界临界深度深度（米）（米）200240250 0300300330460480520540第119页/共166页三、影响冲击

37、地压发生的因素 1.开采深度（一）矿山地质因素 地区与矿名地区与矿名强度或频次强度或频次单单位位开采深度（米）201300301400401500501600601700重庆重庆地区地区发生强度发生强度（平均煤量）（平均煤量）吨吨/次次681189471250天池矿天池矿发生次数发生次数次次13.5311.5932932632第120页/共166页三、影响冲击地压发生的因素 1.开采深度（一）矿山地质因素 开采深度开采深度(米米)201300301400401500500发生次数发生次数(次次/百万吨百万吨)166283142第121页/共166页三、影响冲击地压发生的因素 .煤层和顶板岩石性

38、质及特征（一）矿山地质因素 .地质构造第122页/共166页三、影响冲击地压发生的因素 .煤柱（二）开采技术因素 .放炮.采煤方法第123页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 预防原则：二是改变煤岩体的物理力学性能，以减弱弹性能的能力。一方面降低应力（能量）的集中程度；第124页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （一）超前开采解放层图52 超前开采解放层1危险层；2保护层；3保护区；4缷载区第125页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （二）无煤柱开采 u 完全沿空掘巷u 留小煤柱的沿空掘巷.应用沿空巷道第126页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （二）无煤

39、柱开采 图53 完全沿空掘巷.应用沿空巷道第127页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （二）无煤柱开采 图5留小煤柱的沿空掘巷.应用沿空巷道第128页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （二）无煤柱开采 图55 沿空留巷.应用沿空巷道第129页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （二）无煤柱开采 图56 沿空掘开切眼的方式.应用沿空巷道第130页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （二）无煤柱开采 图57 倾斜长壁沿空留巷.应用沿空巷道第131页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （二）无煤柱开采 图58 底板岩石平巷上部留有煤柱时应力集中情况2.进行

40、跨巷回采第132页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （二）无煤柱开采 图59 跨越平巷回采方式及平巷内压力变化情况2.进行跨巷回采第133页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （二）无煤柱开采 图510 跨上山回采时区段煤柱对冲击的影响 2.进行跨巷回采第134页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （三）合理安排开采顺序，禁止工作面对采和追采图511上下层采煤工作面的超前关系由图可知上下层工作面的安全错距可采用下式计算：式中：安全错距（米）；M层间距离（米）;层间距离（米）;第135页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （四）避免在高应力区掘进巷道前已述（五）

41、采用长壁式工作面开采具有冲击危险的煤层（六）改变煤岩体的物理力学性质第136页/共166页四、具有冲击地压煤层的开采技术 （七）设置冲击地压监测系统 第137页/共166页思考题1. 试分析冲击地压的机理及冲击条件。2. 试分析采深与冲击地压的关系3. 从开采技术上应如何预防冲击地压的发生。第五部分：冲击地压的基本知识 第138页/共166页第六部分：深井矿压知识分析 一、研究深井矿山压力的重要性及其意义二、深井开采极限深度的确定三、深井巷道的矿压显现特点分析四、深井采场的矿压显现特点分析 五、深井与冲击地压的关系 六、深井巷道、采场的支护措施与研究方向 第139页/共166页一、研究深井矿山

42、压力的重要性及其意义随着采深的增加，工作面前方支承压力带中巷道顶底板移近量也相应增加，其梯度为：第140页/共166页（一）国外煤矿巷道极限深度的确定 .原苏联 二、深井开采极限深度的确定 式中： 覆岩重量，t/ m3； H 极限深度，m； Rc 单向抗压强度，kg/cm2；极限深度确定为：H=800m（注：不同的岩性有不同的容重及单向抗压强度）为不稳定状态时的极限深度第141页/共166页（一）国外煤矿巷道极限深度的确定 2. 德国二、深井开采极限深度的确定 式中： 极限压力 MN/ m2； 底板岩层强度MN/ m2， 岩性不同， 值也不相同； H 极限深度，m 为此得出德国煤矿的极限深度为

43、8001200m，1200m为超深度或大深度开采。第142页/共166页（一）国外煤矿巷道极限深度的确定 3. 英国二、深井开采极限深度的确定 第143页/共166页（二）我国煤矿极限深度的确定 1.确定侧压系数“”值二、深井开采极限深度的确定 第144页/共166页（二）我国煤矿极限深度的确定 2.确定巷道周边围岩压力集中系数k 二、深井开采极限深度的确定 巷道断面形状压力集中系数k椭圆巷道断面长短轴之比1.51.5圆形断面2圆拱形断面2.5拱形断面3直角形(梯形)断面3.5第145页/共166页（二）我国煤矿极限深度的确定 3.时间效应二、深井开采极限深度的确定 表6-2 长时载荷影响系数

44、巷道服务年限（a）影响系数干浸湿100.800.70第146页/共166页（二）我国煤矿极限深度的确定 4.岩体强度Rc 二、深井开采极限深度的确定 Rc为岩体单向抗压强度，由实验室得出。5.回采影响系数 不受相邻矿区回采影响时，取KH=0.77受相邻矿区回采影响时，KH=0.50.4第147页/共166页（二）我国煤矿极限深度的确定 二、深井开采极限深度的确定 所以，当巷道周边围岩压力超过巷道周边岩体单向抗压强度时，巷道变形剧烈，可认为此时的巷道即为极限深度，表达式为：即 如果考虑构造因素的影响，应乘以构造系数Kg，Kg的取值范围一般按经验取0.67。即第148页/共166页（二）我国煤矿极

45、限深度的确定 二、深井开采极限深度的确定 围岩性质不同，极限深度也是不同的，根据我国矿情，在非软岩类围岩中，不稳定的围岩极限深度为300400m； 中等稳定的围岩极限深度为650750m； 稳定的围岩极限深度为1000m以上。 超过各类围岩的极限深度后，埋深每增加100m，其围岩移近量的增量如表6-3所示 。第149页/共166页（二）我国煤矿极限深度的确定 二、深井开采极限深度的确定 围岩类型极限深度超过极限深度，每增加100m，位移增量（mm）软岩150400不稳定的围岩300134中等稳定的围岩65075080比较稳定的围岩100050第150页/共166页（二）我国煤矿极限深度的确定

46、二、深井开采极限深度的确定 图6-1埋深与巷道围岩变形量的关系200 400 600 80010001200 1400 1600H (m)2000400600800100012001400(mm)软岩不稳定岩石中等稳定岩石比较稳定岩石第151页/共166页三、深井巷道的矿压显现特点分析煤岩体抗压强度与采深的关系如表6-4所示深度H（m）两帮最大压力（N/cm2）平均抗压强Rc（N/cm2）砂岩泥岩硬煤20090019802700182040018402360340017006002820455041001580800380058304800146010004820710055001340120

47、058408400620012201400690097006900110016007960108007600980第152页/共166页三、深井巷道的矿压显现特点分析 对表中数据进行回归分析后，求得砂岩、泥岩、硬煤随着深度增加而增加的平均抗压强度梯度为：砂岩：Rcs=380+6.6H泥岩：Rcn=2000+3.5H硬煤：Rcm=1940-0.6H第153页/共166页三、深井巷道的矿压显现特点分析10002000300040005000600070008000900010000 12000 130002004006008001000120014001600深度（m）应力（N/cm2）巷帮最大压

48、力硬煤平均抗压强度泥岩平均抗压强度砂岩平均抗压强度图6-2巷帮最大压力与煤岩平均抗压强度关系图第154页/共166页四、深井采场的矿压显现特点分析（一）回采工作面前方压力峰值距煤壁距离与采深的关系 表6-5 回采工作面前方压力峰值随采深采厚变化表采深H(m)原岩压力P(Mpa)抗压强度Rc(Mpa)煤层厚度（m）11. .52. .02. .53. .0工作面前方压力峰值距煤壁的距离（m）2004. .4201. .11. .652. .242. .803. .344009. .2301. .271. .922. .503. .183. .8560014. .4401. .352. .062. .763. .444. .1080020. .0501. .452. .202. .883. .704. .43100025. .0601. .562. .353. .113. .854. .5第155页/共166页四、深井采场的矿压显现特点分析（二）被采煤层上方垮落高度随采深的变化 采深H(m)重量r(k