采煤工作面顶板管理基本知识 PPT课件

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4.综合类型的冒顶
（1）厚层难冒顶板导致的大面积冒顶。 （2）地质破坏（断层）带附近的冒顶。 （3）大块游离顶板导致的冒顶，包括复合顶板推垮
型冒顶，冲击推垮型冒顶，大块游离顶板旋转 推垮型冒顶，以及直接顶导致的压垮型冒顶。
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预备知识：采动后顶板活动的一般规律
三、采煤工作面顶板管理
多数采煤工作面直接顶是呈不规则跨落的。
当工作面自开切眼推进后，直接顶一般并不立即跨落下 来，而是待工作面推进一定距离以后，才会大面积跨落， 这称为直接顶初次跨落。直接顶初次跨落时，工作面放 顶线与开切眼之间的距离称为直接顶初次跨落步距，它 是反映直接顶稳定程度的一个综合指标，对顶板事故有 着直接影响。直接顶初次跨落后，就要进行第一次放顶， 称为工作面的初次放顶。由于初次放顶是直接顶的大面 积跨落，容易发生冒顶事故。为此《煤矿安全规程》规 定了采煤工作面的初次放顶必须制定安全措施，报矿总 工程师批准。
老顶的运动及来压程度不仅对直接顶的稳定性有直接影响， 而且对是否造成大面积的切顶起着决定作用。采用全部跨 落法管理顶板的采煤工作面，一般情况下，老顶对工作面 顶板压力影响主要决定与直接顶的厚度及其稳定性。
当工作面从开切眼开始采煤后，直接顶跨度达到6~20M 时，直接顶开始冒落，为减轻上覆岩层的压力，工作面开 始初次放顶，若有老顶跨落的影响时，初次放顶期还包括 老顶的初次跨落，将对工作面造成较大的威胁，容易发生 冒顶，必须加强支护等安全措施，直接顶初次跨落后，随 着工作面继续向前推进，直接顶不断冒落，老顶的悬露跨 度增大，直到达到极限跨度时，老顶将出现断裂，进而发 生跨落。这时，将对工作面产生较大影响，顶板下沉量增 加，支架载荷增大，煤壁片帮。
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复合顶板的概念
离层型顶板 下软上硬 厚度在0.5-3.0m之间。
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（1）当游离岩块处在工作面中，厚0.5~3.0m，而沿岩块倾斜下方又有让 岩块向下运动的空间时，岩块可能推倒单体支架，导致“复合顶板”推垮 型冒顶。在综采面可能导致倒架。
机理：离层（支柱 初撑力小）、断裂、 去路和倾角、推力 大于阻力。
从开切眼开始老顶第一次跨落，称为老顶初次跨落。这种 老顶初次折断或跨落前后工作面的矿压显现称为老顶初次 来压。老顶初次跨落后，随着工作面继续推进，工作面上 方老顶在其自重及上覆岩载荷作用下，将沿煤壁内发生折 断和跨落，同时引起工作面压力突然增大，这种现象，随 工作面的推进将周而复始的出现。因此称为老顶的周期跨 落。把因老顶周期跨落而使工作面呈周期性地矿压显现， 称为老顶周期来压。
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预防措施：
（1）尽量避免出现游离岩块 ①提高支架或支柱的初撑力，使下位顶板不离层， 并不沿煤壁断裂。 ②不在计划的工作面范围内开巷道。
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（2）已出现游离岩块时，在游离岩块范围内不正常回柱， 加强支护，用木支柱替换金属支柱，当游离岩块都进入采 空区时，再用绞车回柱。 （3）当游离岩块可能发生“复合顶板”推垮型冒顶时应 使用支架或支柱的初撑力防推。 （4）当工作面使用初撑力极低的摩擦支柱时，只能用 “整体支架”防“复合顶板”推垮型冒顶 （5）采用伪斜工作面布置。
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（2）当游离岩块又与上位岩层离层，在上位岩层向下活动 时，可能导致冲击推垮型冒顶。
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（3）当游离岩块移向放顶线，在回柱放顶时，可能导致旋 转推垮型冒顶
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（4）当在工作面中部游离岩块厚度很大时（超 过2~3倍采高），可能发生直接顶导致的压垮型 冒顶。
断裂。 可缩量适应裂隙带老顶下沉。 超前巷道加中心柱。
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（2）防漏
单体面 对软弱顶板支柱上应又顶梁、背板、甚至背严 及掏梁窝，柱距小于0.7m，端面距小于200mm。工作面 两端用“四对八梁”或双楔交接顶梁。
单体面或不用端头支架的综采面，面巷交接处用一对迈 步抬棚。
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3.大块游离顶板导致的冒顶
原因：
1）地质构造：断层（超过5m 长的平行工作面的断层， 往往会出现游离岩块。 2）旧巷：其上直接顶往往已断碎。 3）采动：支架初撑力小，导致直接顶板沿煤壁断裂。
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可能导致的顶板事故
复合顶板推垮型冒顶， 冲击推垮型冒顶， 大块游离顶板旋转推垮型冒顶， 以及直接顶导致的压垮型冒顶。
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注意：超前工作面20m范围内的两端巷道，因受 工作面前方支承压力的作用，受压大。为防止压 坏支架，应加强支护。
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（三）漏冒型冒顶的机理及预防措施
发生的条件：直接顶板软弱破碎。 防治对策：护.采用各种方法将顶板护好。综
采面：选用掩护式或支撑掩护式支架。单体面： 支柱加顶梁，顶梁上加背板，甚至背严。支柱 柱距小于0.7m。
二、煤层顶底板岩层构成
直接顶的完好程度将直接影响工作面的安全及工作面的工 作效率，而且也影响到支护方式的选择。直接顶的完好程 度取决于两个因素：一是岩层的力学性质；二是直接顶岩 层内各种原因造成的层理和裂隙的发育情况。直接顶岩层 内各种层理或裂隙等“弱面”的存在将直接影响到直接顶 在悬露时的稳定性。常常把这些“弱面”简称“劈”。而 其中有些“劈”的组合形式，对直接顶的稳定性影响较大。 这类游离岩块的劈可能在顶板毫无预兆的情况下发生局部 冒顶。
1）伪顶。紧贴在煤层之上，极易跨落的薄岩层称为伪顶。 通常由炭质页岩等柔弱岩层组成，厚度一般小于0.5m， 随采随冒。
二、煤层顶底板岩层构成
2）直接顶。位于伪顶或煤层之上，具有一定的稳定性， 由一层或若干层组成，厚度不定，不很坚硬，回柱后能自 行跨落的岩层称为直接顶。通常由泥质页岩、页岩、砂质 页岩等组成，具有随回柱放顶而跨落的特征。
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（3）裂隙带老顶压坏采场支架导致冒顶。
裂隙带老顶断裂、下沉、旋转、触矸时，若支架的可 缩量不足，可能压坏导致冒顶。
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2.预防冒顶的措施:
（1）支架支撑力应能平衡垮落带直接顶及 老顶岩层重量。
（2）采场支架的初撑力应能保证直接顶与 老顶之间不离层。
（3）采场支架的可缩量应能满足裂隙带老 顶下沉的要求。
1.直接顶的初次垮落：垮落厚度在1.0m以上，垮落长度
达工作面长度的一半以上。垮落步距一般为6~20m。
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如果直接顶厚度大于或等于2~3倍的采高，则能填满采空区，采面 无老顶活动威胁。但老顶还是要弯曲、下沉和断裂的。但老顶活动 不明显。
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如果直接顶厚度小于2~3倍的采高，开始时老顶呈双固支梁状态， 它把自身及上部岩层的重量都加到了工作面周围的煤体上，工作面 无老顶压力感觉。
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4.老顶裂在煤壁之内。（剪切力 为零点在煤壁内，对应弯矩最大点。）
当老顶在采空区受剪力时；当老顶上位岩层对老顶施加力时；老顶 的断裂性质不变，而且位置更深入煤体内。
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（2）老顶，若位于垮落带中，则在采空区中多以悬臂梁状态存在；若在 裂隙带中，则以砌体梁结构存在。
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（3）防推
切断下位2~3m左右顶板，切不断时，应挑顶。 “复合顶板”下用初撑力防推。 摩擦支柱用“整体支架”放推。
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采面顶板管理基本知识
一、顶板管理的重要性
顶板事故是煤矿生产中五大自然灾 害（水、火、瓦斯、矿尘、冒顶）之一， 它是煤矿中最常见的又是最易发生的事 故。
顶板 事故
回采工作面冒顶事故 2/3~3/4
巷道冒顶事故
1/4~1/3
二、煤层顶底板岩层构成
要充分认识和掌握采煤工作面矿山压力对顶板事故的作 用和规律，必须首先弄清煤层顶底板岩层的构成及其移 动规律。根据顶底板岩层离煤层的距离及对开采工作的 影响程度不同，煤层的顶底板岩层可分为：
（1）垮落带老顶岩块压坏采场支架； （2）垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架； （3）裂隙带老顶岩块压坏采场支架。
2.漏冒型冒顶
（1）大面积漏垮型冒顶 ； （2）靠煤壁附近的局部冒顶； （3）采场两端（机头、机尾）的局部冒顶； （4）放顶线附近的局部冒顶。
3.推垮型冒顶
（1）金属网下的推垮型冒顶； （2）采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶。
3）老顶。位于直接顶或煤层之上坚硬而难跨落的岩层称 为老顶，也叫基本顶。通常有砂岩、石灰岩、砂砾岩所组 成。
4）直接底。直接位于煤层下面的岩层。如为较坚硬的岩 石时，可作为采煤工作面支柱的良好支座；如为泥质页岩 等松软岩层时，则常造成底臌和支柱插入底板等现象。
二、煤层顶底板岩层构成
有些煤层同时存在伪顶、直接顶和老顶；也有些煤层上面， 没有伪顶，只有直接顶和老顶；有的缺少伪顶、直接顶， 煤层上面就是老顶。这样也就增加了顶板管理的难度，判 断和处理不对，就会造成顶板事故的隐患，严重影响了采 场支护质量，易造成顶板事故。
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冒顶的机理
（1）垮落带老顶岩块压坏支架导致冒顶。
垮落带老顶岩块全部重量均由采场支架承受，若支架支撑 力不够，就会压坏而冒顶。
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（2）垮落带老顶岩块冲击压坏支架导致冒顶。
初撑力不足，垮落带离层老顶岩块冲击采场支
架，冲击压坏而冒顶。
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（一）顶板事故分类
按冒顶的力源进行分类： （1）压垮型：由垂直于层面方向的顶板力压坏采场支架而导致冒顶。 （2）漏冒型：因已破碎的顶板没有得到有效防护受重力作用冒落而导致