煤矿顶板管理课件

掘进顶板管理掘进顶板管理主要内容一、近年顶板事故概况二、矿山压力概括三、巷道支护四、掘进顶板管理五、顶板事故的致因及防治六、顶板事故的处理主要内容一、近年顶板事故概况第一章近年顶板事故概况第一章近年顶板事故概况（一）2004-2008年顶板事故统计通过柱状图，我们可以清晰的看出，顶板事故逐年在下降，企业与职工的安全意识逐年提高。（一）2004-2008年顶板事故统计通过柱状图，我们可以清（二）、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－爆破顶板事故是在煤矿事故中占的比重为第三位，可见，顶板事故是煤矿事故中易发、频发的。（二）、顶板事故在煤矿事故中的比重23.59.933.552三、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（三）破坏性（四）继发性三、顶板事故的特点第二章矿山压力概况第二章矿山压力概况

原岩应力；二次应力场；矿山压力；矿山压力显现；矿山压力控制；自重应力；构造应力；支承压力。以上都是矿山压力统筹范围之内，下面主要介绍巷道掘进时，顶板所受围岩压力的影响。

原岩应力；二次应力场；矿山压力；矿山压力显现；一、巷道围岩压力地下岩体在开挖以前，由于自重和构造所引起的应力是处于平衡状态。当开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原来的应力平衡状态，就会引起岩体内部应力的重新分布。表现为巷硐周围煤、岩体产生移动、变形甚至破坏，直到煤、岩体内部形成一个新的应力平衡状态为止。在此过程中，巷道本身或安设在其中的支护物会受到各种力的作用。这种由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体中和其中的支护物上所引起的力，就叫做“矿山压力”。（一）矿山压力与矿山压力显现基本概念一、巷道围岩压力（一）矿山压力与矿山压力显现基本概念在矿山压力的作用下，会引起各种力学现象，如顶板下沉，底板臌起，巷道变形后断面缩小，岩体破坏散离甚至大面积冒落，煤被压松产生片邦或突然抛出，支架严重变形或损坏，充填物被压缩，以及大量岩层移动地表塌陷等等。这些由于矿山压力作用，使围岩、煤体和各种人工支护物产生的种种力学现象，统称为“矿山压力显现”。在矿山压力的作用下，会引起各种力学现象，如顶板下沉，底板臌起

巷道掘进阶段（Ⅰ）掘进巷道仅对小范围岩体造成扰动，故一般情况下矿压显现不会很剧烈.无采掘影响阶段（Ⅱ）顶底板移近速度比掘进期间要小得多，故巷道基本上处于稳定状态。采动影响阶段（Ⅲ）采动影响是由于回采工作引起围岩应力再次重新分布而造成的。这阶段中矿压显现也最强烈。采动影响稳定阶段（Ⅳ）这是巷道围岩经受一次采动影响后重新进入相对稳定的阶段，故其围岩移动特征基本上与无采掘影响阶段类似。二次采动影响阶段（Ⅴ）二次采动影响的时间和空间规律与一次采动影响类似，但由于这种情况下巷道受到下区段工作面超前支承压力和巷道煤体一侧残余支承压力的叠加作用，二次采动影响的剧烈程度和影响范围都会比一次采动影响稍大。巷道矿山压力显现巷道掘进阶段（Ⅰ）无采掘影响阶段（Ⅱ）采动影响阶段（Ⅲ）采断层与褶曲挤压与破碎带节理、裂隙煤层倾角开采深度上部煤层残留煤柱工作面推进速度采高与控顶距（二）影响工作面矿山压力显现的基本因素断层与褶曲挤压与破碎带节理、裂隙煤层倾角开采深度上部煤层残留第三章巷道支护第三章巷道支护

第一节巷道矿压控制原理巷道中的矿压显现是客观的自然现象，除了一些特殊情况外，在采掘过程中企图完全消除这种现象是不可能的。然而在掌握巷道矿压显现规律的基础上，以岩石力学理论为指导，有可能在不同程度上减轻矿压显现对巷道的危害，从而达到安全生产和取得较好技术经济效果的目的，这是巷道矿压控制的基本任务。

第一节巷道矿压控制原理巷道矿压控制的三类方法及途径：第一类：巷道保护

第二类：巷道支护第三类：巷道维护（维修）目前所采用的各种矿压控制方法，从其对付矿压的原理来看不外“抗压”、“让压”、“躲压”、“移压”等几种。巷道矿压控制的三类方法及途径：巷道矿压控制基本原理及途径控制方法基本原理具体措施举例主要优缺点抵抗矿压（抗压）提高支架的支撑能力或支护密度，用加强支护的手段去抑制或减少围岩移动，增强巷道抗变形能力以对付矿压的作用1.增大型钢重量，提高支架承载能力2.增加支护密度3.充填支架背后空间巷道布置地点及掘进时间可不受限制，但为此要消耗大量支护材料，支护劳动量大，使开采费用大幅度提高忍让矿压（让压）在采用适当支护措施和保持支架本身不遭受严重破前提下，容忍围岩产生一定变形，以释放掉一些能量（也称应力释放）1.采用有一定工作阻力的大可缩支架2.为巷道受压收缩预留备用断面3.容忍巷道底鼓然后进行机械化起底可在一定程度上利用围岩自承力，减轻支架受载，应用得当可实现无维修护巷，对生产极为有利，但会增加支架结构的复杂性或多支出掘进与起底费用躲避矿压（躲压）将巷道布置在应力经重新分布后岩体已处于卸载状态的天然低应力区，从时间上和空间上躲开高压力的作用1.在煤体边缘或煤体下放的低压区内布置巷道2.错过高压作用的时间，等压力充分稳定后再掘巷可在不同程度上减轻巷道受压，有利于支护工作，但有时要多开一些辅助巷道（如联络眼等），或要求延迟掘进时间，不利于采掘接替工作转移矿压（移压）通过人为方法使巷道围岩受到松动，形成卸载槽孔或其他形式的卸载空间，迫使载荷转移到离巷道较远的地点，达到减轻巷道受压的目的1.在巷道或底板中形成卸载槽孔2.宽面掘进或在巷旁故意留出卸载空间3.用跨采工作面使巷道得到卸载巷道布置地点及掘进时间可不受限制，但要增加与采用卸载措施有关的额外费用巷道矿压控制基本原理及途径基本原理具体措施举例主要优缺点抵抗第二节巷道支护及其材料传统的巷道支护有木支护、料石及混凝土砌碹、矿工钢支护、U型钢支护。目前，广泛采用的有锚杆支护以及喷射混凝土支护。一、木材支架

二、料石和混凝土砌碹三、金属支架：承载能力大，可多次复用，储运方便，安装容易及迅速等优点。第二节巷道支护及其材料传统的巷道支护有木支护、料石及混凝各掘进区在掘进巷道过程中大多使用的是金属拱形支架，规格有：14m2拱形支架，13.36m2拱形支架、10.4m2拱形支架做切眼时使用一板三柱或者7平方拱支护。10.4m2拱形支架（一）拱形支架支护各掘进区在掘进巷道过程中大多使用的是金属拱形支架，规格有：1（一）锚杆支护1.普通圆钢粘结式锚杆2．可拉伸锚杆3．高强度和超高强度锚杆4．管缝式锚杆5．可切割锚杆和可回收锚杆6．桁架锚杆7．组合锚杆种类（一）锚杆支护1.普通圆钢粘结式锚杆种类

锚杆悬吊作用锚杆支护对巷道稳定性的影响一

锚杆悬吊作用锚杆支护对巷道稳定性的影响一（2）锚杆组合作用锚杆支护对巷道稳定性的影响二

（2）锚杆组合作用锚杆支护对巷道稳定性的影响二图4-11（3）锚杆挤压作用锚杆支护对巷道稳定性的影响三图4-11（3）锚杆挤压作用锚杆支护对巷道稳定性的影响三第四章掘进巷道顶板管理

第四章掘进巷道顶板管理

一、掘进巷道顶板管理的主要内容

(1)掌握巷道开掘后围岩体的范围及围岩应力分布情况。根据影响巷道围岩应力的因素：围岩的性质、巷道所处的深度、巷道周围的地质构造、水文变化、巷道的断面形状尺寸等，了解围岩应力分布情况及在此应力作用下围岩的变形和位移后，才能选择合适的支护材料、支护形式，达到维护巷道的目的。(2)从有利于巷道围岩的稳定性出发，合理选择巷道的施工方法，减少各工序对顶板管理的影响。

(3)按作业规程规定控制工作面空顶距离和临时支护的长度，尽可能缩短工作面空顶时间和临时支护巷道的长度。

(4)施工中，做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作。施工中和竣工时，按国家煤矿安全监察局颁发的井巷工程质量标准进行检查和验收。一、掘进巷道顶板管理的主要内容

(1)掌握巷道开掘后围二、掘进工作面顶板安全管理分类

A类顶板安全管理类型：巷道坡度20°以上、过断层破碎带、揭煤以及顶部为煤的半煤岩、采用非常规方法施工大断面峒室、综采面扩切巷、煤仓、交叉点（十字头）施工、冒顶处理等。

B类顶板安全管理类型：巷道坡度10°～20°、煤巷施工断面≧13m2、顶底板松软破碎、构造比较复杂以及巷道开门、贯通、提（落）巷、开钻场、小水仓、工具室、碴峒、过老空老巷等。

C类顶板安全管理类型：不具备A类、B类作业特征的顶板安全管理类型。二、掘进工作面顶板安全管理分类

A类顶板安全管理各类顶板安全管理类型应采取的管理办法：

A类：必须制定顶板管理专项技术措施，区队长（支书）及主管业务科室管理人员现场跟班，当班带班领导到作业地点巡查一次，发现问题，落实责任，及时处理。

B类：必须制定顶板管理专项技术措施，跟班队长现场跟班，业务主管部门每天必须有人巡查。

C类：按正常作业管理程序进行管理。各类顶板安全管理类型应采取的管理办法：

三、巷道掘进期间日常顶板管理工作

(1)敲帮问顶。上班进入工作面，打眼放炮前均应敲帮问顶，处理隐患，排除不安全因素后再作业。

(2)控制工作面空顶距离，超过规定的空顶距应先支护后掘进。

(3)单孔长距离掘进，要经常检查工作面后方支架的情况，对断梁折腿或变形严重的支架，应加固修复。修复巷道时，修复地点以里的人员应全部撤出，预防冒顶堵人。工作面因放炮，崩倒的棚子应由外向里逐架扶棚复位。

(4)熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因，加强日常检查，采用针对性措施，预防冒顶片帮事故的发生。

三、巷道掘进期间日常顶板管理工作

(1)敲三、顶板管理的措施

（一）架棚巷道的顶板管理

1.工作面迎头安全设施(包括前探梁的结构、材质、使用方法，必须在作业规程中明确规定。

架棚巷道掘进工作面迎头必须使用前探梁，严禁空顶作业。

2.巷道采用Ｕ型钢支护的，必须使用机械扳手安装卡缆和使用数字式扭力扳手检测扭矩。36U卡缆紧栓扭矩不小于260N·m，29U不低于200N·m

3.煤层巷道掘进必须采取注水措施。架棚巷道过老空、老巷、断层破碎带、遇松软煤(岩)层时，必须采取措施增加支护强度；顶煤（岩）松软破碎时要采取先挺后进或先注后进措施，超前控顶。三、顶板管理的措施

（一）架棚巷道的顶板管理

1.

（二）巷道开门时的顶板管理。

(1)开掘地点要选在顶板稳定，支护完好并目避开地质构造区、压力集中区、顶板冒落区。

(2)新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角(最好大于45°)。

(3)必须加固好开掘处及其附近的巷道支架，若近处有空顶空帮情况，小范围的可加密支架，背好帮顶；大范围的应用木垛接顶处理，同样用背板背好打紧。对将受施工影响的棚子进行加固，其方法有挑棚、打点柱、设木垛等。

(4)新巷开掘施工，要打浅眼、少装药、放小炮，或用手镐挖掘的方法，尽量避免震动围岩或因放炮引起冒顶。

(5)新巷开掘处要及时进行支护，尽量缩短顶板暴露时间和减小暴露面积。若压力增大，则应及时采用适合现场情况的特殊支护。

（二）巷道开门时的顶板管理。

(1)开掘地点要选在顶板稳定

（三）沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施

(1)避开动压影响，巷道施工必须在上区段回采工作结束，待岩层活动完全稳定后再进行。

(2)尽量减小掘进时的空顶面积。放炮前支架紧跟到工作面，放炮后及时架设支架。要减少装药量，避免对顶板的震动。如果放炮难以控制和管理顶板，改用手镐方法掘进。

(3)巷道支架要加密，将顶帮用木板等背严接实。

(4)擦边掘进时，如遇上区段巷道的棚腿外露时，其下帮棚腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到挡矸帘的作用。

（四）过断层、裂隙地质构造带的顶板管理措施

(1)采用架棚支护时，棚距要缩小，提高支护应变能力。

(2)棚梁方向尽量正交节理面架设，增大支架密度，减少空顶距离，永久支架要紧跟工作面，背帮背顶要严实。

(3)采用砌碹支护时，每次掘砌长度不大于1m。

(4)顶板特别破碎时需采用超前支护的办法管理顶板。

（三）沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施

(1)避开第五章巷道顶板事故的致因

及防治第五章巷道顶板事故的致因

及防治巷道冒顶事故分类掘进工作面冒顶巷道交叉处冒顶支架支护巷道冒顶锚杆支护巷道冒顶巷道冒顶事故分类1.掘进工作面冒顶事故的原因及防治措施致因顶部存在将与岩体失却联系的岩块，支护不及时；顶部存在与岩体完全失去联系的岩块，支护力不足或支护失效。1.掘进工作面冒顶事故的原因及防治措施致因受节理切割顶板冒落受节理切割顶板冒落预防措施（1）掘进工作面遇到断层褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子支护时应紧靠掘进工作面，严格控制空顶距。（2）严格执行敲帮问顶制度，严禁空顶作业。（3）冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时要挂金属网防止漏空。（4）控制炮眼布置及装药量，防止放炮而崩倒棚子。预防措施（1）掘进工作面遇到断层褶曲等地质构造破坏带或层理裂2.巷道交叉处冒顶事故的原因及预防措施致因巷道开岔时，顶部存在与岩体失却联系的岩块，开岔口新支设抬棚的强度不足，或稳定性不够；交叉点面积大，支护力不足。2.巷道交叉处冒顶事故的原因及预防措施致因交叉点处空顶交叉点处空顶

交叉点处空顶地质及技术条件顶底板均为岩石巷道净断面：6.8m*m掘进方式：炮掘支护方式：u型钢拱形支架临时支护背板：木板与木条2#碹已掘进9.6m，右边3.6m已砌碹，断面3.9m*3.6m事故发生原因及经过2#碹向前打眼掘进时局部冒顶三架支架被推倒交叉点悬顶面积大，没有专人观察顶板情况支架稳定性不好，临时支护不起护顶作用交叉点处空顶地质及技术条件预防措施（1）开岔口应避开原来巷道冒顶的范围；（2）必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿。（3）抬棚材料的质量与规格符合要求；（4）当开口处围岩尖角被挤压坏时，应及时采取加强抬棚稳定性的措施。预防措施（1）开岔口应避开原来巷道冒顶的范围；3.支架支护巷道冒顶防治致因压垮型：巷道压力过大，损坏了支架，顶部已破碎的岩块冒落；漏垮型：无支护巷道或支护失效（非压坏），巷道顶部游离岩块在重力作用下冒落；推垮型：巷道顶帮破碎岩石在运动过程中存在平行巷道轴线的分力，巷道支架的稳定性不够，被推倒而冒顶。3.支架支护巷道冒顶防治致因支架严重变形破坏支架严重变形破坏支架稳定性差支架稳定性差工程因素影响⑴支架支设质量差工程因素影响⑴支架支设质量差替换支架时空顶空帮替换支架时空顶空帮预防措施（1）巷道布置在稳定的岩体中，避免采动影响；（2）巷道支架应有足够的支护强度；（3）巷道支架有足够的可缩量；（4）支架施工时要严格按工序质量要求进行，并特别注意顶与帮的背严背实问题；（5）凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工；（6）巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆老支架。预防措施（1）巷道布置在稳定的岩体中，避免采动影响；4.锚杆支护巷道冒顶防治致因巷道顶板出现离层锚杆强度不足4.锚杆支护巷道冒顶防治致因巷道冒顶的原因●岩层层理影响●镶嵌性围岩结构影响●岩层节理裂隙及破碎带影响●地下水影响巷道冒顶的原因●岩层层理影响

距顶板2.0m处存在软弱夹层时剪应力及顶板破坏过程

岩层结构距顶板2.0m处存在软弱夹层时剪应力及顶板破坏过程岩层结锚杆支护失效锚杆支护失效防治措施1.应用地应力为基础的锚杆支护设计方法2.钻孔、锚杆、树脂卷直径进行合理匹配3.使用高强锚杆及全长锚固4.使用小孔径预应力锚索加强支护5.进行煤巷锚杆支护监测防治措施1.应用地应力为基础的锚杆支护设计方法原岩应力重新分布掘进过程支护不及时支架强度不足顶板事故支架不适应围岩的变形与破坏类型变形的时间效应围岩破坏特殊地质条件采矿及掘进活动开挖空间周边应力集中顶板事故的发生机理原岩应力重新分布掘进过程支护不及时支架强度不足顶板事故支架不利用矿山压力活动规律采用合理的开挖顺序和过程避免顶板事故，保证采矿作业安全人工控制与支护矿山压力控制利用矿山压力活动规律采用合理的开挖顺序和过程避免顶板事故，保第六章顶板事故的处理第六章顶板事故的处理冒顶事故的处理

一、发生事故时现场人员的行动原则

1．及时报告灾情

发生灾变事故后，事故地点附近的人员应尽量了解或判断事故性质、地点和灾害程度，并迅速地利用最近处的电话或其他方式向矿调度室汇报，并迅速向事故可能波及的区域发出警报，使其他工作人员尽快知道灾情。在汇报灾情时，要将看到的异常现象(火烟、飞尘等)、听到的异常声响、感觉到的异常冲击如实汇报，不能凭主观想象判定事故性质，以免给领导造成错觉。影响救灾，这在我国煤矿救灾中是有沉痛教训的。

2．积极抢救

灾害事故发生后，处于灾区内以及受威胁区域的人员，应沉着冷静。根据灾情和现场条件，在保证自身安全的前提下，采取积极有效的方法和措施，及时投入现场抢救，将事故消灭在初起阶段或控制在最小范围，最大限度地减少事故造成的损失。在抢救时，必须保持统一的指挥和严密的组织，严禁冒险蛮干和惊慌失措，严禁各行其是和单独行动；要采取防止灾区条件恶化和保障救灾人员安全的措施，特别要提高警惕，避免中毒、窒息、爆炸、触电、二次突出、顶帮二次垮落等再生事故的发生。冒顶事故的处理

一、发生事故时现场人员的行动原则

1．及时报

3．安全撤离

当受灾现场不具备事故抢救的条件，或可能危及人员的安全时，应由在场负责人或有经验的老工人带领，根据矿井灾害预防和处理计划中规定的撤退路线和当时当地的实际情况，尽量选择安全条件最好、距离最短的路线，迅速撤离危险区域。在撤退时，要服从领导，听从指挥，根据灾情使用防护用品和器具；遇有溜煤眼、积水区、垮落区等危险地段，应探明情况，谨慎通过。

灾区人员撤出路线选择的正确与否决定了自救的成败。

4．妥善避灾

如无法撤退(通路被冒顶阻塞、在自救器有效工作时间内不能到达安全地点等)时，应迅速进入预先筑好的或就近地点快速建筑的临时避难硐室，妥善避灾，等待矿山救护队的援救，切忌盲动。

3．安全撤离

当受灾现场不具备事故抢救的条件，或可能危及人

二

冒顶事