顶板基本知识培训课件

观测管理：《掘进质量验收标准》规定，每50m设一离 层监测仪。

顶板离层仪主要有孔内锚头、测量钢丝、孔内基点和顶
板表面内外测筒等四部分组成。
技术特性
离层监测仪
五、顶板事故现场处置方案

顶板事故是指在井下采掘和生产服务过程中，顶板 意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏、生产中止等 事故。


一、事故特征


顶以前，有时因为背顶不严和支架不牢出现漏顶 现象。漏顶如不及时处理，会使棚顶托空、支架 松动，煤层顶板岩石继续冒落，就会造成没有声 响的大冒顶。 （7）瓦斯增大。在含瓦斯的煤层中，瓦斯涌出量 突然增大。 （8）淋雨增加。煤层顶板的淋头水量有明显的增 加。



二、顶板事故现场应急处置
1、现场发生顶板事故后，现场人员必须立即向值 班室及调度台汇报，报告事故时必须说明事故的 地点、性质、严重程度、受威胁的人员数、可能 影响的范围是否扩大等；
顶板事故类型主要有：人员被堵、被埋或伤亡;虽无 人员被堵、被埋或伤亡，但已经或可能影响通风系 统安全运行;造成设备损坏、生产中止。

1、可能发生的事故类型
（1）造成人员被堵、被埋或伤亡的：人员被 堵、被埋或伤亡的主要指顶板意外冒落的煤、矸 石堵住巷道断面或覆盖整个巷道时，造成人员被 堵、被埋或伤亡的现象。
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伤情;

(2)抢救过程中，处理冒顶过程必须由外向里有逐 步进行，应密切注意顶板有无再次冒落的危险， 必要时可以向遇难人员处开掘专用小巷道; (3)冒顶致使独头巷道被堵时，不可慌乱，如果冒 顶面积较大时，应立即静坐休息注意节约矿灯， 食品和水，减少氧气消耗，保持足够的体力。有 压风管的应要打开压风阀门，保持良好的通风， 并敲打铁管，铁道等发出呼救信号，等待救援;


为什么要对巷道进行支护?
煤（岩）层掘进后为防止巷道围岩变形，片 帮冒顶，断面缩小造成事故，影响通风、运输、 行人等需要对巷道进行支护。
目前我矿巷道支护方式主要有：锚杆支护、 锚网支护、锚梁支护、锚网梁支护、锚网喷支护、 锚索支护、工字钢棚支护、砌碹支护等。

二、锚杆支护的原理、分类

从支护机理上看，锚杆支护属于“主动”支


锚杆支护巷道施工简单，机械化程度高，可大 幅度降低巷道支护成本，提高掘进速度和生产效率。
（一）、锚杆支护作用机理

1、悬吊理论 机理：将巷道顶板较软弱岩
层悬吊在上部稳定岩层上，
以避免较软弱岩层的破坏、 失稳和塌落，锚杆所受的拉 力来自被悬吊的岩层重量。

缺点：没有考虑围岩的 自承能力，而且将被锚 固体与原岩体分开。
（2）锚固方式
（1）全长锚固：锚杆的锚固长度不小于钻孔长度的90%。 （2）端头锚固：锚杆的锚固长度不大于钻孔长度的1/3。 （3）加长锚固：介于端头锚固与全长锚固之间。
（3）三径匹配
钻孔直径比锚杆直径大6～10mm 钻孔直径比树脂药卷大6mm左右 一般钻孔直径28mm，锚杆直径18、20、22mm，树脂药卷直径 23mm。
护，可以充分利用围岩的自承能力，提高巷道围
岩的稳定性，将载荷体变为承载体。在相同生产
地质条件下，锚杆支护的巷道围岩变形量比棚式 支护减少一半以上。

从技术经济上对比，锚杆支护可以节约大量钢 材，减少材料运输工作量，减轻工人的劳动强度和 改善作业环境； 保持采煤工作面上下两顺槽和开切眼的畅通， 为回采工作面快速推进和高产高效低成本生产创造 有利条件；
三、巷道支护形式


1、锚喷支护
锚杆和喷射混凝土虽各自有优点，但也有不足之处。锚喷联 合支护，恰能使两者取长补短，互为补充，是一种性能更好 的支护形式。
锚喷支护图示例

2、锚网支护
锚网支护是将金属网用托板固定或绑扎在锚杆上所组成 的支护形式。金属网用来维护锚杆间的围岩，防止小块松散 岩石掉落，也可作为喷射混凝土的配筋。被拉紧的金属网还 能起到联系各锚杆组成支护整体的作用。 常见的金属网有金属菱形网、经纬网，一般采用直径 3～4㎜的铁丝编制而成，一般采用镀锌铁丝，由于金属网消 耗钢材较大，目前正在使用具有一定抗拉强度和延伸率的塑 料网代替。


锚网支护梯形巷道
锚网支护拱形巷道
3、锚网喷联合支护

喷射混凝土能有效的控制锚杆间的石块掉落，但其本身
是脆弱的，当岩石变形大时，容易开裂剥落。解决办法之一 就是喷射混凝土之前敷设金属网，喷后成钢筋混凝土层，提 高了混凝土的整体性，改善了喷层的抗拉性能，这就形成了 锚网喷联合支护，能有效的支护松散破碎的软弱岩层。金属


2、事故易发生的区域、地点
采面初采初放、上下隅角、开切眼附近、老巷附 近、倾角大的地段、顶板岩层含水地段、地质构 造带等都可能导致大冒顶。

3、事故发生前的预兆：
（1）发出响声。岩层下沉断裂，煤层顶板压力急 剧加大。采空区内煤层顶板发生断裂的闷雷声。 （2）掉碴。 是发生冒顶的危险信号。



1、伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的 采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3～ 0.5m，多由页岩、炭质页岩等组成。
2、直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪 顶）之上岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一 般在1～2m，多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落 的岩石组成。 3、基本顶：又叫老顶，是位于直接顶之上或 直接位于煤层之上（此时无直接顶和伪顶）的厚 而坚硬的岩层。常在采空区上方悬露一段时间， 直到达到相当面积之后才能垮落一次，通常由砂 岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组成。
网用钢筋直径一般为6～12㎜，钢筋间距一般为200～400㎜。
4、锚网带（梁）支护

锚网带（梁）支护由锚杆、钢带（钢筋托梁）及金属网 组成。钢带（钢筋托梁）是用扁钢或薄钢板（钢筋）制成， 为了便于锚杆安装，在钢带上预先钻好孔，钻孔形状为椭圆 形，钻孔直径应由相应锚杆直径确定。也可采用钢筋托梁代
2、现场负责人清点人数，临时确定事故处理方案;



3、积极恢复冒顶区的正常通风，如一时不能恢复， 则必须利用压风管、水管或打钻向被埋或截堵人 员供给新鲜空气；下山掘进必须采取排水措施， 进行排水处理；
4、在安全的前提下及时支护冒顶区域附近巷道， 防止冒顶事故扩大; 5、当发生埋人，堵人事故时必须遵守以下规则： (1)视冒顶区四周顶板状况，在确保安全的前提下 立即将受难者救出，但不能用力硬拉，以免加重
玻璃钢锚杆
（三）锚固剂及锚固方式

（1）锚固剂：树脂药卷，一般采用凝结速度为超快与中速 的树脂药卷配合，使用药卷长度一般350、600mm
煤体 螺母
锚杆
中速树脂药卷
快速树脂药卷
树脂锚固剂规格
型号 CK3538 规格/mm ￠35×380 质量/g 700±10 适用钻孔/mm ￠42±2
K2335


锚索支护图示例
四、煤巷锚杆支护监测

顶板离层仪是一种检测顶板岩层移动的专用监测仪器。 它可以分别显示锚杆长度范围内和锚杆同范围外的顶板岩层
的离层情况。为煤矿工程技术人员和监测工作人员提供确定
锚杆的长度、抗拉强度，了解所使用锚杆的合理性、经济性 而需要的科学依据。从而有效的防止顶板坍落事故的发生， 确保煤矿安全生产。
（2）虽无人员被堵、被埋或伤亡，但已经或 可能影响通风系统安全运行的：这种事故特征主 要
指采面及两巷顶板冒落的煤矸石堵住巷道或覆盖 整个巷道时或压埋住风机或风筒，造成通风不畅， 已经或可能影响整个通风系统安全运行的现象。
（3）造成设备损坏、生产中止的：在采面或 两巷的顶板意外冒落的煤、矸石压埋住采掘面的 设备，造成无法生产，甚至损坏生产设备。


缺点：将锚杆作用与围岩的自
稳作用分开；随着围岩条件的 变化，在顶板较破碎、连续性 受到破坏时，组合梁也就不存 在了。

适用条件：层状地层；顶板在
相当距离内不存在稳定岩层，
悬吊作用处于次要地位。

3、组合拱（压缩拱）理论
机理：在破裂区中安装预应力锚 杆时，在杆体两端将形成圆锥形 分布的压应力，如果沿巷道周边 布置锚杆群，只要锚杆间距足够 小，各个锚杆形成的压应力圆锥 体将相互交错，就能在岩体中形 成一个均匀的压缩带，即承压拱， 这个承压拱可以承受其上部破碎 岩石施加的径向荷载。在承压拱 内的岩石径向及切向均受压，处 于三向应力状态，其围岩强度得 缺点：一般不能作为准确的定量设计。 到提高，支撑能力也相应加大。
替钢筋带。


5、锚索支护
锚索支护是根据矿山压力中煤层顶板是板块原理的假 说, 让锚索直接打在不冒落的老顶上,然后利用锚索30 t的预 应力提前把直接顶吊住, 来维护巷道,减少顶板下沉量和破坏 程度。 锚索是锚杆的发展和延伸，其材料一般采用既有一定刚 度又有一定柔性的钢铰线制作，长度可达10m甚至20m以上， 抗拔力可达几百kN，是地下大断面巷道、硐室，以及岩层有 软弱夹层时的有效支护手段。 预应力锚索一般由锚固段、自由段和张拉端三部分组成。 锚固段是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基；自由段式连 接锚固段与张拉端的锚体部分；张拉端是锚索位于孔口的外 露部分。
K2360
￠35×350
￠35×600
300±10
430±10
￠28±2
￠28±2
树脂锚固剂主要型号和特性
型号 CK K Z M CM 特性 超快 快速 中速 慢速 超慢 凝结时间/min 0.5～1 1.5～2 3～4 15～20 ≥120 固化时间/min ≤5 ≤7 ≤12 ≤40 ≥240

三、注意事项；
1、井下作业人员必须按规定佩戴自救器并能正确 使用； 2、应急救援坚持“受困人员和应急救援人员的安 全优先、防止事故扩大优先、保护坏境优先”的 原则，最大限度减少人员伤亡和财产损失；