煤矿顶板事故防治技术-3-顶板事故的致因与防治

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2.相应矿山压力基本知识3.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5.冲击矿压预测与防治技术6.复杂条件下煤层开采7.煤巷顶板管理与支护设计8.现场管理与隐患排查等

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压垮型漏冒型推垮型冒顶一、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：①老顶来压时压垮型冒顶②厚层难冒顶板大面积冒顶③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）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.垮漏型冒顶大面积漏垮型冒顶局部漏冒型冒顶工作面上下出口的局部冒顶放顶线及其附近的局部冒顶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）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

复合顶板推垮型冒顶

金属网下推垮型冒顶

大块游离顶板旋转推垮型冒顶

采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶

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）顶板事故的分类煤矿中习惯把采场冒顶分为两大类：

局部冒顶大型冒顶一、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1～2人）的冒顶，可分为：1.局部冒顶靠近煤壁附近的局部冒顶

放顶线附近的局部冒顶上下出口的局部冒顶

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）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

两端来压时的压垮型冒顶

厚层难冒落大面积冒顶直接导致的压垮型冒顶大面积漏垮型冒顶

复合顶板推垮型冒顶金属网下推垮型冒顶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（二）各种顶板事故的原因分析及勘察①原因分析1.靠近煤壁附近的局部冒顶

节理、裂隙发育，岩石强度低

支护质量差，支撑力不足造成离层炮采时，装药量过多，放顶崩倒支架，顶板失控老顶来压时，煤壁附近直接顶破碎新暴露的顶板没有及时支护综采时，端面距过大②案例分析一、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防治措施1.靠近煤壁附近的局部冒顶

对新暴露的顶板及时支护，如图3-1、3-2、3-3所示炮采时，炮眼布署及装药量要合理煤层的节理方向与工作的推进方向垂直或斜交来压期间，若煤壁片帮，要进行超前支护，减小端面距综采时，对破碎顶板要注入粘结剂进行固化加快工作面推进速度采高大，煤体松软时，加设护帮装置一、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

图3-1正悬臂交错顶梁支护一、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

图3-2错梁直线柱支架布置1-临时柱；2-正式柱一、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

图3-3短顶梁与基本顶梁配合情况一、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原因分析2.上下出口局部冒顶

此处为应力叠加区域，顶板完整性可能遭到破坏换棚时，破碎顶板冒落移机头机尾，交换抬棚，破碎顶板冒落老顶来压时，支柱侧向力不足，推倒支架造成局部冒落老顶来压时，压坏部分支柱，导致的局部冒顶②案例分析一、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防治措施2.上下出口局部冒顶

及时架设有足够支撑力和可缩性的支柱

支护糸统必须具有一定的侧向力换棚时，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（二）各种顶板事故的原因分析及勘察①原因分析3.放顶线附近的局部冒顶

回柱方式不合理，先回“吃劲”柱子，引起周围破碎顶板的冒落

顶板存在由断层、裂隙、层理等切割而成的大块游离岩块时，回柱后游离岩块推倒支架，导致冒顶。如图3－4所示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

②案例分析一、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

图3-4顶板中游离岩块旋转推倒支架一、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防治措施3.放顶线附近的局部冒顶

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若工作面使用木支柱，可直接用铰车远距离回柱加强地质工作，记载大岩块的位置与尺寸在大岩块下用木垛等加强支护

当大岩块尺寸超过一次放顶步距时，在大岩块下延长控顶距一、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原因分析4.地质破坏带附近的局部冒顶

工作面与断层垂直或斜交在顶板活动过程中，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②案例分析一、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防治措施4.地质破坏带附近的局部冒顶

断层破坏带在工作面出现后，加强支护，背好背板在放顶线处，断层两侧架好木垛，加强支护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（二）各种顶板事故的原因分析及勘察①冒顶特点5.复合顶板推垮型冒顶

顶板压力不大，支架无变形，无折损多数情况下，直接顶已沿煤壁断裂冒顶后，支柱多数沿煤层向下倾倒

多数情况下，发生在回柱放顶过程一、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

离层图3-5下位软岩层离层断裂断裂一、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

开切眼附近

地质破坏带附近旧巷附近掘进破坏复合顶板的地点倾角大的地段顶板岩层含水的地段局部冒顶区附近尖灭构造地段案例分析一、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

掘进上下顺槽时，不破坏复合顶板应用伪倾斜工作面，以增加阻力控制采高，使软岩冒落后超过采高，增加六面体下推的阻力采用整体支架，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。利用戗棚、戗柱加强支护系统布置树脂锚杆，将开切眼附近和控顶区内的软硬岩层锚在一起，防止冒顶

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

图3-6拉钩式连接器1-金属支柱；2-拉钩式连接器一、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冒顶特点6.金属网下推垮型冒顶

发生在初次放顶前后及回柱时推垮前支柱受力一般不大推垮时，支柱无折损推垮速度快，人力无法抵抗煤层倾角一般在20°以上发生支护方式一般为单体金属磨擦支柱一、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

由于支护失效，首先形成网兜由于支柱初撑力小，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

图3-7金属网假顶下推垮型冒顶过程一、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

提高初撑力及刚度，增加稳定性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用“整体支架”增加支架的稳定性初次放顶，要把金属网下放到底板一、采煤工作面顶板事故的防治（二）各种顶板事故的原因分析及勘察①冒顶特点7.大块游离顶板旋转推垮型冒顶

发生在回柱时或放顶后

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，且重力靠老塘侧一般将支柱推向煤壁一、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

顶板由断层、裂隙、层理或薄弱岩层切割成游离大岩块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（二）各种顶板事故的原因分析及勘察防治措施正确判断游离岩块的范围

对游离岩块加强支护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（二）各种顶板事故的原因分析及勘察顶板条件直接顶较薄，厚度小于采高2～3倍

直接之上的老顶分层厚度小于5～6米8.压垮型冒顶

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煤壁片帮顶板下沉速度急剧增加支柱载荷急剧增大靠煤帮顶板掉渣靠煤帮顶板断裂摩擦柱放炮8.压垮型冒顶

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类型8.压垮型冒顶

图3-8压垮型冒顶类型之一、之二一、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加强地质工作，摸清直接顶与老顶的结构和力学特性进行常规矿压观测，准确掌握来压步距，加强来压预报合理选择支护方式，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（二）各种顶板事故的原因分析及勘察冒顶原因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50～70ｍ。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。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（二）各种顶板事故的原因分析及勘察冒顶前兆顶板断裂声响的频率和音响增大有明显片帮现象底板有可能出现底鼓巷道超前压力明显支柱载荷和顶板下沉速度明显增大有时采空区顶板发生裂缝和淋水加大9.大面积冒顶

案例分析一、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顶板高压注水，周期来压步距减少60～70％，如图3-9所示强制放顶循环式浅孔放顶（每1-2个循环，打一排钻孔）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

地面深孔放顶（地面打钻到放顶位置而后爆破）9.大面积冒顶一、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

图3-9顶板注水钻孔布置方式及其参数a-四老沟矿8205工作面顶板注水钻孔的布置方式b-云岗矿8205工作面顶板注水孔的布置方式一、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.大面积冒顶图3-10“步距式”深孔放顶一、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.大面积冒顶图3-11超前深孔松动爆破一、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预测回采工作面围岩动态（主要预测顶底板的稳定性）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）。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（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60º，底板开始向下滑动，防止底板滑移的措施有：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）。打紧支柱，软底要下底梁，顺山棚梁要对接。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（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防治（二）掘进工作面的冒顶事故的原因及防治

1.冒顶原因

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