复合顶板推垮型冒顶事故的防治

山西工程职业学院主讲教师：王神虎

《煤矿安全技术》

顶板事故防治技术

安全技术与管理专业教学资源库一、复合顶板的概念复合顶板的一般特征是下软上硬。下部软岩层一般是泥岩、页岩、砂页岩，上部硬岩层一般是中粒砂岩、细粒砂岩、火成岩等，在软硬岩层之间存在有弱面和光滑面，粘结力很小，极易分离。下部软岩层的厚度一般大于0.5m，但小于2.0m。当采煤工作面向前推进后，松软顶板的下沉与坚硬顶板的下沉不同步，因此软硬岩层之间发生了离层，特别是在支架的初撑力很小时，离层现象更为突出。复合顶板推垮型冒顶事故的防治一、复合顶板的概念

常见复合顶板类型（1）由于冲刷而造成的复合顶板，原为一种岩性变为两种不同的岩性，两层的层理分明，中间夹有薄弱煤岩或光滑面，使原来的非复合顶板变为现在的复合顶板。复合顶板推垮型冒顶事故的防治由非复合顶板变为复合顶板1-煤层；2—硬顶板；3—弱面；4软顶板（2）断层形成的复合型顶板，在倾角较小、水平断距很大的断层作用出现不同类型的复合型顶板。（3）与不可采煤层构成的复合型顶板。在近距离煤层群中，上一层煤的厚度由厚变薄、由可采变为不可采，而且直接顶较硬；下一煤层顶板比较软，与上层煤及上层煤顶板构成复合顶。由断层形成的复合型顶板1—煤层；2、3—断层下盘顶板变为复合型顶板下煤层的顶板与煤层构成复合型顶板1—煤层；2—与不可采煤层构成复合顶板；3—硬顶版复合顶板推垮型冒顶事故的防治

（4）顶板沿节理面离层构成的复合型顶板，顶板岩石的主要节理面倾斜方向与工作面推进方向一致，由于顶板悬露时间不同，节理面两侧的顶板下沉值不一样，沿节理面会产生离层现象，从而构成复合型顶板。下部的软岩层，可能由一层以上不同岩性的岩层所组成，也可能是由层理比较发育的岩层组成。当采用倾斜分层下行垮落法开采厚煤层时，再生顶板内下部软岩层的厚度为0.5m～2.0m之间，其上为较硬岩层或挤住的断裂岩块，上下岩层之间的粘结性不大，则在开采下分层时，下分层可能处于再生的复合顶之下。顶板沿节理面离层复合顶板的状况1—煤层；2—顶板的主节理面（充填钙物质）复合顶板推垮型冒顶事故的防治二、复合顶推垮型冒顶的特点（1）冒顶前，顶板压力不大，支架几乎没有变形、损坏，活柱压缩量不大。（2）在大多数情况下，冒顶前采煤工作面直接顶已沿煤壁断裂。（3）冒顶后，支柱只是多数沿煤层倾斜方向向下倾倒，也有可能向采空区或煤壁倾倒，但一般没有折损。上部岩层大面积悬露而不垮落，个别情况下，冒落几块大块岩石。

推垮型冒顶：是指因水平推力作用使工作面支架大量倾斜而造成的冒顶事故。复合顶板推垮型冒顶事故的防治二、复合顶推垮型冒顶的特点（4）冒顶在任何工序的条件下都可能发生。（5）冒顶多数发生在开切眼、地质破碎带、煤层倾角的附近区域。（6）在大多数情况下，冒顶前无明显征兆，冒顶发生时速度快，强度大，来势凶猛；有时冒顶前也有一些征兆，能发现靠采空区支柱向下倾斜，沿煤壁及沿采空区边缘的顶板掉渣等现象，如发现征兆，迅速撤离，是可以避免伤亡事故发生的。复合顶板推垮型冒顶事故的防治三、复合顶推垮型冒顶的机理（1）离层：由于支架的初撑力小，支架插入松软底板或浮煤内，木鞋被压缩，在顶板上位软岩层作用下，支架下缩或下沉，而顶板上位硬岩层并未下沉或下沉速度比下位软岩层缓慢，使软硬岩层下沉不同步，导致了软岩层产生离层。

（2）断裂：在原生裂隙、构造裂隙和采动裂隙作用下，顶板下位岩层形成一个六面体。此六面体与上位硬岩层脱离，四周与原岩层断开或以采空区为邻，下面由单体支架支撑，如果没有约束，此六面体连同支撑它的单体支架将处于不稳定状态。复合顶板冒顶机理模型复合顶板推垮型冒顶事故的防治三、复合顶推垮型冒顶的机理（3）去路与推力：当六面体大岩块周围、采空区侧或沿倾斜方向下侧有一个自由空间时，这个六面体大岩块就有了去处。在六面体大岩块去处方向具有一定的倾角时，这个六面体大岩块在自重力作用下就有了朝去处方向的去路和推力。

（4）推力大于阻力：假设下侧有自由空间，而六面体岩块就有了沿倾斜方向向下的推力。六面体岩块下滑时，岩层断裂面将产生阻止下滑的摩擦阻力；采空区充满碎矸时，也将产生阻止六面体岩块下滑的摩擦阻力；上侧断裂面岩层尚未完全断裂时，有阻止六面体岩块下滑的向上的拉力。只有当六面体大岩块向下滑动的推力大于阻止其下滑的总阻力时，才发生推垮型冒顶。复合顶板推垮型冒顶事故的防治三、复合顶推垮型冒顶的机理（5）诱发因素：

通过上述的分析，摩擦总阻力是由岩层和碎矸夹紧六面体岩块而产生的。而且夹的越紧，摩擦阻力就越大。如果发生震动，六面体岩块就会产生错动，则夹紧力就要减少，摩擦阻力也将减少，就有可能出现岩块下滑的推力大于总摩擦阻力，引起推垮型冒顶事故。采煤工作面放炮、采煤机割煤、支设支架、回柱放顶等工序，以及岩块自身的下滑运动，都会不同程度地产生震动，从而诱发推垮型事故的发生。复合顶板推垮型冒顶事故的防治四、工作面容易发生推垮型冒顶的地点（1）开切眼附近。（2）地质破碎带附近。（3）废弃巷道附近。（4）局部冒顶区附近。（5）倾角大的地段。（6）顶板岩层含水的地段。（7）掘进区段巷道时破坏了复合顶板的地点。复合顶板推垮型冒顶事故的防治五、防止复合顶板推垮型冒顶的措施（1）提高单体支柱的初撑力和刚度。（2）采用“整体支架”。（3）应用伪