采煤工作面顶板控制与方法

授课计划授课人：课程：采煤工作面顶板管理顶板支护和管理水平，加强安全生产作业。重点难点：1、初次来压和周期来压；2、采煤工作面顶板事故类型、易发生的地点及措施;课内外作业：1、初次来压的定义和特点。2、什么是周期来压？3、采煤工作面矿ft压力的基本特征。4、冒顶预兆有哪些？授课内容：一、顶板的基本概念1、顶板及划分顶板：位于煤层上面的岩层,称为顶板。煤层按自然层位分为：(1)伪顶：直接位于煤层之上，一般为薄层炭质页岩等软弱层组成，厚度在0.3～0.5m页岩、砂质泥岩组成,厚度不等，并随回柱垮落.（3）老顶：通常位于直接顶之上的厚而坚硬的岩层，常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等组成,回柱后可悬露大面积而不冒落。按直接顶岩层的稳定性及老顶来压强度的顶板分类:（1）不稳定顶板(又称破碎顶板：指直接顶是松软易垮落的漏顶的岩层。1、顶板及划分顶板：位于煤层上面的岩层,称为顶板。煤层按自然层位分为：(1)伪顶：直接位于煤层之上，一般为薄层炭质页岩等软弱层组成，厚度在0.3～0.5m页岩、砂质泥岩组成,厚度不等，并随回柱垮落.（3）老顶：通常位于直接顶之上的厚而坚硬的岩层，常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等组成,回柱后可悬露大面积而不冒落。按直接顶岩层的稳定性及老顶来压强度的顶板分类:（1）不稳定顶板(又称破碎顶板：指直接顶是松软易垮落的漏顶的岩层。工作面推（3）稳定顶板：直接工作面向前推进后顶板并不冒（4）工作面的顶板必须采取深孔爆破，高压注水等特殊的放顶方法.用数字序号ⅳ表示.按老顶来压强度的强弱可将顶板分为四级：（1)不明显，用数字序号ⅰ表示；（2)明显,用数字序号ⅱ表示;（3)强烈，用数字序号ⅲ表示；（4）极强烈，用数字序号ⅳ表示。ft压力与显现矿ft压力：在未采动的岩体内,岩石处于原始应力状态，当在岩体内进行采掘工程后，必然会引起围岩中应力的重新分布，达到新的平衡,这种压力重新分布及其对围岩的作用过程称作矿ft压力。ft压力与显现矿ft压力：在未采动的岩体内,岩石处于原始应力状态，当在岩体内进行采掘工程后，必然会引起围岩中应力的重新分布，达到新的平衡,这种压力重新分布及其对围岩的作用过程称作矿ft压力。矿ftft载变形、煤的压出、冲击地压、以及煤与沼气突出等现象，称为矿ft压力显现。载变形、煤的压出、冲击地压、以及煤与沼气突出等现象，称为矿ft压力显现。矿ft压力的衡量指标：（1）顶板下沉量:一般是指煤壁处裸露的顶板到采空区边缘的顶板移近量，mm工作面由于顶板下沉量一般情况下远比底膨量大，因而称做顶板下沉量。（2）mm/h表示顶板活动的剧烈程度。（3）支柱载荷：随着顶板下沉，采煤工作面支柱受载也逐渐增加，一般可kn/m影响回采工作面矿ft压力的主要因素(1）采高与控顶距:它的变化直接影响着顶板压力及顶板下沉量，采高、控顶距越小，顶板下沉量越小，顶板也就比较稳定.工作矿ft压力的衡量指标：（1）顶板下沉量:一般是指煤壁处裸露的顶板到采空区边缘的顶板移近量，mm工作面由于顶板下沉量一般情况下远比底膨量大，因而称做顶板下沉量。（2）mm/h表示顶板活动的剧烈程度。（3）支柱载荷：随着顶板下沉，采煤工作面支柱受载也逐渐增加，一般可kn/m影响回采工作面矿ft压力的主要因素(1）采高与控顶距:它的变化直接影响着顶板压力及顶板下沉量，采高、控顶距越小，顶板下沉量越小，顶板也就比较稳定.工作工作但推进速度增长到一定后，顶板下沉量将不会有显著改变.（3）600m800mft压力没有明显影响，但随着开采学度的增加,煤壁内的支撑压力将加大，可能迫使支架的工作载荷增加。采煤工作面矿ft压力的基本特征采煤工作工作般顶板岩层受到破坏严重，根据岩层破坏特征可以将岩层分为三部分:1.3～1。5裂隙带：在冒落带之上，此处岩层虽已断裂,但仍能整齐排列。弯曲下沉带：裂隙带之上直到地表的岩层，这部分岩层裂隙更少.冒落带矸石对裂隙带岩层起支撑作用,从而可减缓裂隙带岩层的挠曲程度。3、初次来压、周期来压初次来压与初次来压步距：采煤工作面从切眼开始推进,一般情况下，伪顶随采随放顶随冒落，直接顶也会随回采放顶回柱而垮落,而老顶只是在悬露面积大时，才发生剧烈下沉和垮落。称作初次来压步距。初次来压的特点：初次来压的特点：由于老顶的剧烈活动,迫使工作面顶板下沉量和下沉速度急剧增加。（2)行煤壁裂缝，甚至出现工作面顶板台阶下沉。（3)因老顶悬露垮度增大，煤壁内的压力过于集中，会使煤壁片帮破坏范围扩大,加上老顶断裂时顶板急剧下沉，会进一步将煤壁压碎,而大面积片帮,严重0。6m0。8m.采煤工作面周期来压与周期来压步距顶面积逐渐增大,到一定跨度时，又发生弯曲下沉、折断和垮落，顶板压力也显由于老顶的剧烈活动,迫使工作面顶板下沉量和下沉速度急剧增加。（2)行煤壁裂缝，甚至出现工作面顶板台阶下沉。（3)因老顶悬露垮度增大，煤壁内的压力过于集中，会使煤壁片帮破坏范围扩大,加上老顶断裂时顶板急剧下沉，会进一步将煤壁压碎,而大面积片帮,严重0。6m0。8m.采煤工作面周期来压与周期来压步距顶面积逐渐增大,到一定跨度时，又发生弯曲下沉、折断和垮落，顶板压力也显1/41/2.三、采煤工艺方面的基本概念12、工作阻力：支柱或支架在顶板压力作用下，使支柱下腔的压力增高到安全阀开启压力时，支柱或支架对顶板的支撑力叫全阀开启压力时，支柱或支架对顶板的支撑力叫工作阻力。、支柱的迎ft角与迎ft距：支柱的轴线和煤层顶底板法线的夹角称支柱迎ft角，支柱顶部由煤层顶底板法线向上偏移的距离叫迎ft距。ft角，支柱顶部由煤层顶底板法线向上偏移的距离叫迎ft距。4（或强制垮落)的过程叫放顶。5、回柱：撤除放顶区内的支柱或支架叫回柱。6、放顶步距:工作面沿走向一次放顶的宽度叫放顶步距。最大控顶距：放顶前顶前工作面沿走向的最大宽度叫最大控顶距。7、最小控顶距:放顶后工作面沿走向的最小宽度叫最小控顶距。8、最大控顶距等于最小控顶距与放顶步距之和。9顶板控制的方法有垮落法、充填法、缓慢下沉法和煤柱支撑法。四、支护技术1、采区巷道矿压控制基本方法和途径（1)巷道保护，是指为了使围岩应力与岩体强度保持较适应的关系，以便预防巷道失稳或有效地减轻矿压危害而采取的各种技术措施,如选用有利于巷道稳道布置在坚硬岩层中或应力降低区等。巷道支护,一般指借助于安设各种矿ft形和防止巷道冒顶、片帮,以保证巷道正常使用。（3)巷道维护,是指对已进行过支护的巷道,为了改善已恶化的维护状况和件甚至重新支护等。2、巷道支护原理巷道支架与围岩相互作用和共同承载原理合理利用巷道的围岩的自承力；合理选择支架工作点;提高围岩自承能力；选择合理的支护方式与参数。减轻巷道压力的的途径巷道布置在应力降低区；巷道布置在比较稳定的岩层中；巷道围岩卸压。综采工作面支护方式综采工作面支护包括工作面支护，工作面端头支护和超前支护。“带压移架”是同时打开降柱及移架手把,及时调整降柱手把，使破碎矸石滑向大时使用.工作面上下端头支护：工作面上下端头支护必须按要求支护，一般由单体支柱进行支护,且单体柱的支护方式、排距和步距必须根据顶板情况在作业规程中注明。超前支护：回采工作面超前支护长度，石炭系综采放顶煤工作面不小于20五、采煤五、采煤工作面顶板事故类型、易发生的地点及措施（一）采煤工作面顶板事故分类及特点采煤工作面顶板事故从力源上看有压垮、漏冒、推垮三种基本类型。回采工作工作面支架有垂直冒顶。的顶板分为松软的、中等稳定的和坚硬的三类.对中等稳定以下，尤其是松软的直接顶板，采煤后如果支架护不住碎顶，就会发生漏冒型冒顶。此外，直接顶板住，就会发生推垮型冒顶。工作面顶板事故按照冒顶范围和严重程度可分为局部冒顶和大型冒顶两大类.1-2（一）采煤工作面顶板事故分类及特点采煤工作面顶板事故从力源上看有压垮、漏冒、推垮三种基本类型。回采工作工作面支架有垂直冒顶。的顶板分为松软的、中等稳定的和坚硬的三类.对中等稳定以下，尤其是松软的直接顶板，采煤后如果支架护不住碎顶，就会发生漏冒型冒顶。此外，直接顶板住，就会发生推垮型冒顶。工作面顶板事故按照冒顶范围和严重程度可分为局部冒顶和大型冒顶两大类.1-2的冒顶。常发生在靠煤壁附近、采煤工作面两端以及放顶线附近.大型冒顶是指冒顶范围较大、伤亡人数较多（每次死亡33）区冒矸冲入采煤工作面的推垮型冒顶等。局部冒顶事故的特点，一是范围较小，每次伤亡人数不多（１－２人)。冒顶事故发生地点大多是在有人工作的部位.这类事故的原因是已破坏的顶板失去（包括破煤、装煤等）２、大面积切顶垮面事故这类事故的特点是面积大,来势凶猛，后果严重，不仅严重影响生产，往往会导致重大人身伤亡。事故原因是直接顶和老顶大面积运动造成.致重大人身伤亡。事故原因是直接顶和老顶大面积运动造成.由直接顶运动所造成的垮面事故，就其作用力的始动方向又可分为两大类：（1）推垮型事故。包括走向推进工作面常发生的倾向推垮型事故和倾斜推进工作面容易发生的向采空区方向推垮型事故。层的层面方向产生较大的推力，推倒失稳的支架造成垮面事故。(２）压垮型事故。包括向煤壁方向压垮和向采区方向压垮型事故。这类事故抗压强度低板而造成的。由老顶运动所造成的垮面事故,就其作用力的性质和始动方向不同也可分为两类（１冲击推垮型事故.事故的特点是开始运动的老顶（２）压垮型事故。这类事故发生在支柱的工作压断，造成垮面事故。（二）采煤工作面易发生大面积顶板事故的地点1由直接顶运动所造成的垮面事故，就其作用力的始动方向又可分为两大类：（1）推垮型事故。包括走向推进工作面常发生的倾向推垮型事故和倾斜推进工作面容易发生的向采空区方向推垮型事故。层的层面方向产生较大的推力，推倒失稳的支架造成垮面事故。(２）压垮型事故。包括向煤壁方向压垮和向采区方向压垮型事故。这类事故抗压强度低板而造成的。由老顶运动所造成的垮面事故,就其作用力的性质和始动方向不同也可分为两类（１冲击推垮型事故.事故的特点是开始运动的老顶（２）压垮型事故。这类事故发生在支柱的工作压断，造成垮面事故。（二）采煤工作面易发生大面积顶板事故的地点1;2、地质破坏带（断层、褶曲等）大岩块沿倾斜下滑力大;5、顶板岩层淋水段.顶板岩层含水使顶板裂隙容易张开或沿裂隙面滑动；6、局部冒顶区附近。由于局部冒顶破坏了顶板的完整性，引起了顶板压力的变化,因而可导致大冒顶。（三）采煤工作面冒顶事故的一般规律1、局部冒顶比大面积冒顶发生次数频繁；2、初次来压阶段比正常回采冒顶次数多；3