煤矿顶板灾害

复合顶板推垮型冒顶事故的预防措施是：
• (1)在工作面上下平巷掘进时不要破坏其复合顶板，应托 住伪顶施工。 • (2)工作面初采时不要向采空区侧前进。（常说的反采） • (3)避免上下平巷与工作面斜交形成三角形。 • (4)严禁仰伪斜开采。 • (5)提高支柱的初撑力。
• (6)用拉钩器配合钢丝绳将工作面支架上下连成一体。
• (7)灵活地应用戗柱，使它们迎着顶板岩层可能推移的方 向支设。
3、大块游离顶板旋转推垮型冒顶
• （一）冒顶原因 • 当煤层顶板存在由断层、裂隙、层理或薄弱岩层 切割成大块游离顶板时，这个游离顶板可能旋转 而下，把工作面支柱向煤壁推倒，造成推垮型冒 顶事故。 • （二）防治措施 • 1、加强地质及观察工作，准确分析顶板破碎、节 理裂隙发育程度及地质变化情况，判断游离顶板 的范围。 • 2、在游离顶板范围内加强支护，不要进行回柱作 业，特别要注意放炮震动的影响。 • 3、如果工作面使用的是金属支柱，要用木支架代 替金属支架。 • 4、待游离顶板全部都处在放顶线以外的采空区时， 再用铰车回柱。
四、斜巷地压
在平巷里，顶压的方向是重力线方向，是垂 直于巷道的顶板的。 在倾斜巷道顶压分解为两个方向的压力，一 个是垂直于顶板的垂地压力(N)，另一个是 平行于顶板的倾斜压力，即下推力(H)
斜巷底板岩石重力分布： Q-重力； H-下滑力； N-对底板压力
倾斜巷道架设支架要求
• 倾斜巷道的支架既要承受垂直压力，又要承受 下推力。因此，倾斜巷道的支架就不能按垂直 于巷道顶、底板方向去架设，而必须向上迎一 个角度，支架迎山角是为了克服下推力，防止 支架向下倾倒的措施之一。 • 支架的迎山角(β)是按照巷道倾角(α)来计算的， 一般迎山角等于巷道倾角的1／6～1／8，即 β=(1／6～1／8)口，例如巷道倾角为30°，则 迎山角为5°～4°。迎山角过大、过小都会降 低支架的支撑能力，迎山角过大叫过山，迎山 角给反了叫退山，都是不允许的。
（三）、放顶线附近的局部冒顶
一）冒顶原因 • 这类事故的原因： 1、是回柱操作不合理，由于先回“吃劲”的柱 子时，引起周围破碎顶板的冒落。回柱作业人 员来不及退到安全地点，就可能被砸着而造成 事故； 2、是当顶板中存在由断层、裂隙、层理等切割 而成的大块游离岩块时，回柱后游离岩块就会 旋转，从而推倒支架导致冒顶； 。
2、主观原因
(1)采掘工作规格质量低劣。作业时不坚持敲帮问顶，发 违章放炮；冒险回柱作业。
(2)管理不善。煤矿生产管理不同于其他行业，井下生产
现隐患不及时排除；控顶距离掌握不当；空顶作业；
条件随时有所变化，生产管理者不深入现场，不带
班作业，不严格按三大规程办事，盲目开采、违章 指挥、纪律松弛等，常常会造成事故
工作面顶板支护控顶距
工作面几种特殊支护
3、采空区顶板
二、局部冒顶事故的成因及防治措施 • • • • （一）靠近煤壁的局部冒顶； （二）上下出口的局部冒顶； （三）放顶线附近的局部冒顶； （四）地质破坏带附近的局部冒顶。
（一） 、靠近煤壁的局部冒顶
这类事故的发生是由于采煤过程中，裸露的破碎顶板支 护不及时，支护不当，支护质量不好等原因造成的。 一）直接顶破碎的原因 由于原生构造及采动等原因，在一些煤层的直接顶中， 存在着许多原生裂隙，在采煤或爆破落煤后，如果得不到 及时支护或支柱打得不紧。这类游离岩块受采动影响后， 就会逐渐脱离岩体，无约束的自由下移、冒落，以致造成 局部冒顶事故。 当采用爆破法采煤时，如果炮眼布置不合理或装药量过 多，放炮距离过长，也可能在放炮时崩倒支架导致局部顶 板事故。 此外，当老顶来压时，煤壁附近的直接顶可能破碎，如 果煤层本身强度较底，则容易片帮，从而扩大了无支护空
二) 防治措施
• 1、采用正确的采煤方法。对采煤后露出的顶板 要及时进行支护、采取超前或临时支护。在架设 支架前，必须进行敲帮问顶，对顶帮煤矸及时进 行清除，以防岩块掉落伤人。同时支柱要支在实 底上，有足够的初撑力，支得稳，抗得住，力求 控制裂隙的发展，岩块的移动、滑落。 • 2、防止放炮崩倒支柱。炮眼布置要合理，眼 口不要正对支柱，装药量要适度，放炮前对支柱 要进行加固，放炮时，采用小范围放炮方式，尽 量避免崩倒支柱； • 3、对比较松软、易片帮的煤层，在工作面进行其 它工作前，需先打好关帮柱，支柱应尽量贴近煤 帮。
二、矿山压力显现
• 在矿山压力作用下，围岩及支护物会产生一 系列现象，如顶板下沉、冒顶、片帮、底臌、 煤与瓦斯突出、冲击地压，支架压缩、变形、 折断，地表发生移动、塌陷等。这种在矿山 压力作用下围岩和支护物上产生的一系列力 学现象叫矿山压力显现，简称矿压显现
三、巷道围岩的应力分布
Ⅰ原始应力区；Ⅱ支承压力区；Ⅲ卸压区 1—自然平衡拱；2、岩壁刚露出时的支承压力；3支承压力向深部 转移； K—应力集中系数；
坚硬顶板压垮型冒顶事故的预防措施是：改变顶 板岩层的物理力学性质及减小顶板悬露面积， 采取特殊支护方式，加强工作面支护增加抗压
强度。
• (1)顶板高压注水。从工作面平巷向顶板打深孔，
进行高压注水。通过顶板注水可以弱化顶板和扩大
岩体中的裂隙及弱面，使顶板岩石强度显著降低。 控制顶板悬露和冒落面积，减弱顶板冒落时对工作 面产生的冲击力，爆破时主要在工作面内向放顶线 处进行钻孔。 丛柱、宻柱等特殊支护。
二）防治措施 • 1、正确的回柱方法，防止顶板压力向局部支柱 集中，造成局部顶板破碎及回柱工作的困难。 • 2、正常情况下工作面控顶距都需控制在最小控 顶距范围。工作面煤壁要直，放顶线必须齐。 • 3、为防止直接顶中大块游离岩块时在回柱时旋 转推倒采场支的冒顶事故，应采取下列措施：
• 第一，加强地质及观察工作，搞清楚大石 块的位置及尺寸； • 第二，在大石块范围内用木垛等办法加强 支护； • 第三，当大岩块沿走向的尺寸超过一次放 顶距时，在大石块的局部范围要延长控顶 距； • 第四，如果工作面使用的是单体液压支柱， 采用木支柱替换单体液压支柱；
4、裂缝变大，顶板裂隙增多。 5、有淋水的采面，顶板淋水有明显增加。 6、顶板出现离层，用“问顶”方式试探顶板。例如，顶板发出“咚咚”声， 说明顶板岩层之间已经离层。 7、在含瓦斯煤层中，瓦斯涌出量会突然增大。 8、破碎的伪顶或直接顶有时会因背顶不严或不牢出现漏顶现象。漏顶后， 会造成支架托空而出现松动，引发冒顶
（四）、地质破坏带附近的局部冒顶
一）冒顶原因
1、客观原因 (1)采煤过程中因围岩应力重新分布、采煤方法 选择不当和巷道布置位置不合理，所需支 承压力大于支护的支撑力，从而造成顶板 垮落冒顶事故。
(2) 作业规程不能适用于突然出现的地质构造，
如采煤工作面出现小断层，工作中没注意
分析与观察，采取通常的支护方法往往发
第三节：回采工作面顶板灾害防治
对采场支架的基本要求 • 工作面支架、支柱应具备的基本性能支、 护、稳三个方面。即采场支架、支柱对顶 板应支得起、护得好、稳得住。
一、回采工作面顶板管理
顶板管理概括为上下端头、工作面、顶梁交 接、特殊支护方式、支护材料的选型、支 柱排距、柱距、工作面控顶距、采空区的 顶板管理。
二) 防治措施
1、首先要求支护完整，不致出现顶板局部漏 洞；若出现局部漏洞，立即加以堵塞，以 防其进一步扩大； 2、顶板必须背严背实； 3、严禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出 现局部冒顶。
4、作业组与作业组的结合处不能分在顶板破
碎带或断层带。
5、作业规程要随工作面顶板条件的变化而进
行修改真正起到指导安全生产。
一、矿山压力
• 地下岩体在未采动前，由于自重的作用在其内部 引起的应力，通常称为原岩应力。开采前的岩体 处于相对静止状态，所以原岩体处于应力平衡状 态。 • 井下采掘活动破坏了原岩应力的平衡状态，引起 岩体内部的应力重新分布，在重新分布过程中促 使围岩产生运动，从而导致围岩发生变形、断裂、 位移、直至垮落。这种由于进行采掘活动而在采 掘空间周围岩体中及支护物上产生的压力叫矿山 压力，简称矿压
冒顶顶板预兆
三、特殊情况顶板事故防治
• • • • 1、坚硬顶板压垮型冒顶防治 2、复合顶板推垮型冒顶防治 3、大块游离顶板旋转推垮型冒顶 4、采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶
1、坚硬顶板压垮型冒顶防治 • 坚硬顶板压垮型冒顶是指采空区内大面积悬露 的坚硬顶板在短时间内突然塌落，将工作面压
垮而造成的大型顶板事故。
煤层的顶板按其与煤层的相对位置不同以及垮落的难 易程
伪顶
直接顶
老顶
顶板分类
第二节 顶板事故的分类 顶板事故按力源分为漏 垮型、压垮型、推垮型。
• 漏垮型冒顶：（图 1） 主要由破碎、游离岩石漏冒造成：常发生在靠煤壁附近的局部 冒顶、工作面上下出口的局部冒顶、 地质破坏带附近的局部 冒顶、放顶线及其附近的局部冒顶
• (2)强制放顶。采用爆破方法人为地将顶板切断，
• (3)加强支护。在工作面加打木垛、抬棚、戗柱、
• 2、复合顶板推垮型冒顶防治 • 所谓复合顶板就是由软、硬多层岩石组成的顶 板。在工作面开采过程中，由于下部软岩下沉， 与上部硬岩离层，支架处于失稳状态。一旦遇 有外力作用，工作面支架因水平方向的推力而 发生倾倒，造成推垮型冒顶事故。
（二）、上下出口的局部冒顶
一）上下出口冒顶的原因 • 1、上下出口位于采煤工作面与顺槽的交结处，控顶 范围比较大，加之应力迭加，掘进顺槽时由于巷道支 护初撑力一般都很小，很难控制直接顶不下沉、不松 动、不破碎。 • 2、在上下出口处经常要进行工作面输送机头，机尾 的拆卸工作，这时难免要替换原来的支护，有时还要 碰到替换棚子，就在老柱拆下或碰倒而新支柱未支上 时，已破碎的直接顶可能局部冒落而造成事故。 • 3、工作面不断前移，往往要用工作面支护替换原来 巷道的支护，出口处始终处于反复支撑状态，在一拆 一支间隙中，已破碎的直接顶也可能局部冒落。 • 4、上下出口处的支护还受到老顶来压的影响，直接 顶施给支柱的不仅是垂直压力，还有侧压力，可能推 倒部分支柱而造成局部冒顶。 • 5、顺槽和工作面连接处有时会在顶板和底板出现台 阶下沉，使得此处难以支护，造成局部冒顶事故。
压垮型冒顶：
老顶来压时的压垮型、难冒落的大面积直接 顶离层重力导致的压垮型冒顶（图 2）
推垮型冒顶
推垮型冒顶包括： 复合顶板推垮型冒顶（图 3） 大块游离顶板离层旋转推垮型冒顶（图 4） 采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶（图 5）
图3复合顶板冲入采场推倒支柱
图4 冲击推垮型冒顶之一
图5 冲击推垮型冒顶之二
二）防治措施
• 1、合理布置工作面上下顺槽，尽可能将顺槽布置在 受地质构造影响比较小的地段； • 2、合理设计顺槽断面，顺槽断面尽量满足不破坏顶 板，施工尽量沿煤层顶板，不留顶煤，保持巷道顶板 的完整性； • 3、适当加大工作面上下出口的支护密度，增加特殊 支护，可在机头机尾处使用抬棚、木垛、“四对八梁 支护，每对抬棚随机头机尾的推移逐步前移支护；在 工作面与巷道相连处，宜用一对抬棚逐步前移，托住 原巷道直接的棚架。上下顺槽靠近工作面20米进行 超前支护。 • 4、支架系统必须具有一定的侧抗力，支架应有 3°～5°迎塘角，以防老顶来压时推倒支架。尽量 推广使用“十字”铰接顶梁端头支架来提高支架的稳
煤矿顶板灾害及防治
云南煤矿安全技术中心
煤矿顶板灾害及防治
第一节 概述（了解） 第二节 顶板事故的分类（简要介绍） 第三节：回采工作面顶板灾害防治（重点） 第四节：掘进工作面顶板灾害防治（重点） 第五节：巷道维修的一般原则
第一节 概述
• 矿井开采过程的采、掘、维修工作面或者是在已 掘成的巷道、采空区等所发生的冒顶、片帮、掉矸等 人身伤亡和非生产事故，统称顶板事故。 • 矿井顶板、瓦斯、矿尘、火灾、水灾一起构成了 煤矿的“五大自然灾害”；顶板事故是煤矿中最容易 发生的事故，根据资料统计显示，我国煤矿顶板事故 起数和死亡人数，分别占煤矿事故总起数和死亡人数 的50%、40%，80%的顶板事故发生在回采工作面。 因此，认真分析、研究回采工作面顶板管理，防止顶 板事故的发生具有重要的意义。
二、冒顶预兆
1、顶板破裂严重时，出现顶板掉渣。掉渣越多，说明顶板压力越大。
2、煤体压酥，片帮煤增多。 3、发出响声，岩层下沉断裂。顶板压力急剧增大时，木支柱会发出劈裂声，出 现折梁断柱现象；金属支柱的活柱急速下缩，也发出很大响声；铰接预梁的 楔子被挤；底板松软时，支柱钻底严重；有时能听到采空区顶板断裂垮落时 发出的闷雷声