煤层顶底板分类
顶板
二、局部冒顶事故和大冒顶事故 二、局部冒顶事故和大冒顶事故
顶板事故一般也称冒顶事故。冒顶事故通常分为两类，即局部冒顶事 顶板事故一般也称冒顶事故。冒顶事故通常分为两类， 故和大冒顶事故。 大冒顶事故。
（一）局部冒顶事故
•
1.局部冒顶事故是指采掘工作空间或井下其他工作地点局部范 1.局部冒顶事故
围内顶板岩石垮塌造成的冒顶事故。冒落高度一般不大，很少有冒高超过3 围内顶板岩石垮塌造成的冒顶事故。冒落高度一般不大，很少有冒高超过3 米以上的。它的影响范围较小，对采掘工作面生产形成的影响不大；因此 米以上的。它的影响范围较小，对采掘工作面生产形成的影响不大； 局部冒顶往往被忽视，以至于经类事故经常发生， 局部冒顶往往被忽视，以至于经类事故经常发生，形成人员伤亡的比重很 大。 • 局部冒顶事故通常是由于顶板破碎断裂而导致支护失效或没有支护所
5、巷道支护方式
• 1.砌碹支护 1.砌碹支护 • 砌碹支护是支护形式中最有力的支护形式。支护的材 砌碹支护是支护形式中最有力的支护形式。 料有料石、砖及混凝土。一般用于服务年限长的开拓巷道 料有料石、砖及混凝土。 及主要硐室。 及主要硐室。 • 2.棚式支护 2.棚式支护 • 棚式支护是煤矿准备巷道和回采巷道常见的支护形式。 棚式支护是煤矿准备巷道和回采巷道常见的支护形式。 • 3.锚杆支护 3.锚杆支护 • 锚杆支护目前是我国国有煤矿采用最多的支护形式， 锚杆支护目前是我国国有煤矿采用最多的支护形式， 由于其支护成本低廉、效果良好， 由于其支护成本低廉、效果良好，是我国井下巷道支护的 发展方向。 发展方向。 • 锚杆支护的配套形式：锚喷支护、锚网支护、 锚杆支护的配套形式：锚喷支护、锚网支护、锚网喷 支护、锚梁支护、锚杆钢带支护等。 支护、锚梁支护、锚杆钢带支护等。
6-3 顶板分类与架型选择
层1.5～2m内各分层厚度的平均值。
为了预防可能出现的测量和计算误差，在直接顶 分类中，可采用工程指标——直接顶初次垮落步距l对 分类指标进行检验，见表6－1。
直接顶初次垮落步距（l）以直接顶冒高超过 １～1.1m占全工作面二分之一以上时，从工作面切顶 线到开切眼煤壁之间的距离作为分类计算指标。如果
所使用的指标见表6－4.
表6－4
分 级 I
不明显 明 老顶来压 显现
基本顶分级表
II
显 强 III 烈 IV 极 强 烈
Ｎ＞３～５
３＜Ｎ≤３～５ Ｌ＝２５～５０
0.3＜Ｎ≤３~５、Ｌ＝ ５０ Ｎ＜0.3、Ｌ＝25~30
Ｎ≤0.3、 Ｌ＞５０
在此分类中主要引入直接顶厚度∑h与采高M的比 值N及老顶来压步距L。分类认为： （1）N＞3～５，这种老顶的垮落或错动对工作面 支架受力无多大影响。其典型柱状如图3-1a所示，成 为无周期来压或周期来压不明显的顶板； （2）0.3＜N≤3～５，且L=25～50m，这时老顶的
II
III
IV
指 标
主要指 标 参考指 标
＜8
9～18
19～25
＞25
无直接顶，岩层厚度 在2～5 m以上，Rc＞ 60～80MN.m-1； I和h＞1m
表中：D为强度指标，其计算公式为： D=10R· C 1· C2 式中 R——岩石单向抗压强度，MN/m2； C1——节理裂隙影响系数； C2——分层厚度影响系数； C1、C2可按所测量的节理裂隙间距（I）和分层 厚度（h）分别由6-2及表6-3查得。
成剧烈的矿山压力显现，从而要求采取特殊措施加以控制，其 典型柱状如图3-1d所示。 另外如图3-1e所示的柱状，则常常可能出现下位的石灰岩 曾发生垮落，而上位则呈现缓慢下沉现象或全部呈现缓慢下沉
顶板分类
煤矿顶板分类根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。
不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。
可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。
1.1煤层的顶板1.1.1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。
1.1.2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。
1.1.3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。
1.2煤层底板1.2.1伪底：直接位于煤层之下的薄层软弱岩层，多为炭质页岩或泥岩，厚度一般为0.2～0.3m。
1.2.2直接底：直接位于煤层之下硬度较低的岩层，厚度一般由几十厘米到1米左右，通常由泥岩、页岩或粘土岩。
若直接底为粘土岩，则遇水后易膨胀，可能造成巷道底鼓与支架插底现象，轻者影响巷道运输与工作面支护，重者可使巷道遭受严重破坏。
1.2.3老底：指位于直接底之下，比较坚硬的岩层，多为砂层，石灰岩等。
2 采煤工作面顶板分类根据工作面顶板冒落的难易程度，将顶板分为五类。
2.1易冒落的松软顶板。
该类顶板的特点是煤层顶板是易垮落的松软岩层，回柱后顶板能立即冒落，且能填满采空区。
这类顶板由于冒落比较充分，使位于裂隙带的老顶岩层，在回采过程中，很容易取得平衡，因而老顶的开裂，弯曲下沉，对工作面几乎没有什么影响，工作面来压比较缓和，无明显的周期压力，靠采空区一侧的顶板下沉量较稳定，顶板容易管理。
2.2中等冒落性的顶板。
该类顶板的特点是直接顶，厚度一般小于煤层平等的6～8倍，其上部为比较坚硬的老顶，虽然回柱后直接顶随之垮落，但因厚度不大，不能填满采空区，老顶则置于悬露状态，当工作面推进一段距离后老顶才开始垮落，此时因采空区落差较大，致使工作面呈现周期来压状态，严重时可使采场切顶垮面。
煤层顶板活动规律
第三节
一、老顶梁式结构分析：
老顶岩层力学分析
1、冒落区老顶支撑条件：
1）全部充填满回采空间
0
h
M K p 1
2）不能充填满回采空间 （老顶悬露，成梁式结构） M 0 h K p 1 h M h K P M hK P 1 （ ）
2、老顶梁式结构力学分析： （按固定支座） 1）支座反力：（对称）
且
384E2 J 2
bh13 J1 12
bh 3 J2 12
q h1
从而
E h 2 2 1 不离层最小支撑力 p h 1 E1 h1
显然： 及时增大支撑力可使顶板不离层。
三、直接顶的初次垮落： 初次垮落——直接顶第一次垮落（初次放顶） （标志：垮落高度＞1~1.5m，长度＞1/2 面长） 初次垮落距——第一次垮落时，直接顶的跨距。 直接顶垮落距受直接顶强度、厚度、节理裂隙影响， 是描述直接顶稳定性的综合指标。 直接顶垮落前，顶板完整性一般较好，支架载荷小， 稳定性差，初次垮落易发生大面积顶板事故。
2）计算第二层对第一层的作用；计算至第三层时第一层载荷…… 3）一直计算到第n+1层时，第一层载荷反而小于第n层时的载荷为止
4）取第n层时的计算载荷为 q ，此值为计算过程中得到的最大值。
三、老顶的板式破断：
1、板式结构边界支撑条件： 薄板：长150-200m
宽30m 厚2—4m
边界支撑条件： （a）四边固支——始采工作面； （b）三固一简——一面为已采区（老塘）； （c）二固二简——一面为已采区，一面为工作面采空区； （d）一固三简——三面临空，回采半岛区域。
煤矿顶板分类
煤矿顶板分类根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。
不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。
可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。
1.1煤层的顶板1.1.1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。
1.1.2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。
1.1.3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。
1.2煤层底板1.2.1伪底：直接位于煤层之下的薄层软弱岩层，多为炭质页岩或泥岩，厚度一般为0.2～0.3m。
1.2.2直接底：直接位于煤层之下硬度较低的岩层，厚度一般由几十厘米到1米左右，通常由泥岩、页岩或粘土岩。
若直接底为粘土岩，则遇水后易膨胀，可能造成巷道底鼓与支架插底现象，轻者影响巷道运输与工作面支护，重者可使巷道遭受严重破坏。
1.2.3老底：指位于直接底之下，比较坚硬的岩层，多为砂层，石灰岩等。
2 采煤工作面顶板分类根据工作面顶板冒落的难易程度，将顶板分为五类。
2.1易冒落的松软顶板。
该类顶板的特点是煤层顶板是易垮落的松软岩层，回柱后顶板能立即冒落，且能填满采空区。
这类顶板由于冒落比较充分，使位于裂隙带的老顶岩层，在回采过程中，很容易取得平衡，因而老顶的开裂，弯曲下沉，对工作面几乎没有什么影响，工作面来压比较缓和，无明显的周期压力，靠采空区一侧的顶板下沉量较稳定，顶板容易管理。
2.2中等冒落性的顶板。
该类顶板的特点是直接顶，厚度一般小于煤层平等的6～8倍，其上部为比较坚硬的老顶，虽然回柱后直接顶随之垮落，但因厚度不大，不能填满采空区，老顶则置于悬露状态，当工作面推进一段距离后老顶才开始垮落，此时因采空区落差较大，致使工作面呈现周期来压状态，严重时可使采场切顶垮面。
矿山压力与顶板管理
5）断层与褶曲 6）挤压与破碎带
2.开采技术因素
1）巷道位置
2）开采程序 3）支护方法 4）顶板控制方法 5）工作面推进速度 6）采高与控顶距 7）上部煤层残留煤柱
五、顶板事故的产生
采矿岩石开挖 原岩应力重新分布 开挖空洞周边应力集中 空洞围岩破坏 掘进过程支护不及时 支架强度不足 变形的时间效应 特 殊 地 质 条 件
二、 矿山压力的基本概念
1.矿山压力 由于采掘活动的影响，而在采掘空间周围 岩体上及支护物上所产生的力称为矿山压力。 采矿开挖引起 的应力集中
水平原岩应力
2.矿山压力显现 由于矿山压力的作用将引其围岩及支 护物的位移、变形、破坏等一系列的力学现象称为矿 压显现。
3. 矿山压力与矿山压力显现的关系
（1）直接底：直接位于煤层之下的岩层，厚数十厘 米，多为富含植物根化石的泥岩和泥质页岩。由于这种 岩石遇水后膨胀，容易引起底鼓现象，可造成运输线路 或巷道支架的破坏。 （2）老底：位于直接底之下，常为厚层状砂砾岩或石 灰岩。 煤层顶、底板的发育程度受当时沉积作用和后期构 造运动的影响，因此不同地区的煤层顶底板性质及发育 程度不同，有的煤层顶底板发育完好，几种类型的顶底 板都有，有的煤层缺少某种类型的顶板或底板。
• 液压支架按照支架的支撑特点和结构特 点分为 • 1）支撑式 • 2）掩护式 • 3）支撑掩护式
（四）特殊条件下采煤工作面顶板控制
• 1采煤工作面初采时的顶板控制 • 2采煤工作面过旧巷时的安全措施 • 3采煤工作面过小地质构造时的安全措 施 • 4采煤工作面收尾时预防冒顶的安全措 施
第三节 顶板事故的致因及防治
• 2）.初次来压及来压时的安全措施
• （1）加强来压的预测预报，掌握老顶初次来 压步距； • （2）适当缩小控顶距； • （3）提高支护质量，增加初撑力和增加和支 架稳定性； • （4）对某些特别坚硬顶板，采用深孔爆破强 迫放顶。 • （5）一般可以采用木垛、斜撑等特种支架。
煤矿地质和生产基础知识
(3)倾角：倾斜煤层层面与水平面所夹的最大锐角。
一、煤层的赋存状况及分类
三、煤层的产状与倾角
倾角的大小反映了煤层的倾斜程度。煤层倾角越大， 开采的难度也就越大，并且，煤层倾角对采煤方法和 设备的选型有很大的影响。根据倾角大小可将煤层分 为4类：
3、控制采面的矿山压力显然主要是控制基本顶的活动规律， 这样才能保证采面的安全。采面的支护对象是直接顶岩层， 通过直接顶间接地对基本顶的活动起一定的控制作用。
三、地质构造
一、地质构造的分类及对生产的影响
煤层形成初期，一般都是水平或近水平的，并在 一定范围内连续分布。但是，后来受地壳运动的影 响，使煤岩层的形态和产状发生了变化。这些由地 壳运动而造成的煤岩层空间形态的变化称为地质构 造。
一、煤层的赋存状况及分类
七、煤层的瓦斯含量 根据矿井相对瓦斯涌出量、根据矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出 形式，可将矿井分为： 低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量≤10m3/t、根据矿井绝对瓦 斯涌出量≤40m3/min； 高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量＞10m3/t、根据矿井绝对瓦 斯涌出量＞40m3/min； 煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。 相对瓦斯涌出量：是指平均每产1t煤所涌出的瓦斯量。 绝对瓦斯涌出量：是指单位时间内涌出的瓦斯量。 煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出：是指在地应力和瓦斯的共同 作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间 抛出的异常动力现象。
二、煤层顶底板
一、煤层的顶底板 ㈠顶板
基本顶（老顶）：位于直接顶或煤层之上，通常为厚度及 岩石强度较大，难于垮落的岩层。常有砂岩、砂砾岩或石 灰岩等组成。基本顶在采空区上方悬露一定的面积后才能 垮落，并且垮落后会给采煤工作面带来很大的压力，如果 工作面支护不好，就会发生大冒顶伤人事故。 根据直接顶的厚度与采高的比值K和基本顶的初次来压步 距L，将基本顶分为4级，如下表所示：
顶板分类与底板特征
5.1 顶板分类与底板特征5.5.1 采场矿山压力控制的概念为了保证回采工作面的正常生产和人员安全，必须对工作面矿山压力加以控制。
控制回采工作面的矿山压力显现主要是控制老顶的活动规律，工作面支护的直接对象是直接顶岩层，通过直接顶间接地对老顶的活动起一定的控制作用。
采空区处理的具体措施则对老顶的活动有着明显的影响。
对于全部冒落法处理采空区：“ 煤壁－支架－采空区已冒落的矸石 ”构成对采场上覆岩层的支撑体系。
一定的条件下，上述支撑体系的支撑性能将主要取决于支架的支撑特性，即主要取决于支架的支撑力与支架可缩量的关系特征。
而采场支架并不是孤立存在的，而是处在一个由围岩组成的系统中：“老顶－直接顶－支架－底板”。
由于采场支撑体系（小结构）必须与开采后形成的上覆岩层大结构相适应，采场支架必须具备下列两个特性：① 必须具备一定的可缩量；② 必须具备一定的支撑性能,即一定的支撑阻力。
采场围岩：直接顶、老顶、直接底岩层。
这三者对采场矿压显现及支护方式的选择有着显著的影响。
因而需对三者加以分类。
5.1.2 对直接顶的分类直接顶是支架直接维护的对象，支架通过它对老顶进行控制。
直接顶的完整程度直接影响工作面安全和支护方式的选择。
直接顶的完整程度取决于两个因素：一个是岩层本身的力学性质，另一个是直接顶岩层内由各种原因造成的层理和裂隙的发育情况。
① 岩层的力学性质：抗拉、抗压强度，弹模等结合我国的实际情况，曾将直接顶按稳定性分为三种状态。
一是破碎的顶板，如页岩、再生顶板及煤层顶板等。
这种顶板，回采时若护顶不及时，很易造成局部冒顶。
其次是中等稳定顶板，如砂页岩或粉砂岩等，虽由于受到一系列裂隙所切割，但局部尚较完整，因而仍属于中等稳定型。
还有一种是完整顶板，这种顶板允许悬露面积大，稳定性好，不易发生局部冒顶。
如砂岩或坚硬的砂页岩等。
②岩层内节理裂隙的发育情况：原生裂隙：岩层在形成过程中由于温度、矿物结晶及沉积的作用而形成的弱面，从一定意义上讲，层与层之间的层面也应属于这一类。
煤矿知识
1、顶、底板的概念： 答：煤层上面的岩层叫做顶板，煤层下面的岩层叫做底板。
2、了解顶、底板的分类，并掌握本矿分煤层各工作面的顶、底板的所属类型。
答：顶板分为伪顶、直接顶、老顶 伪顶是直接位于煤层之上的一层极易垮落的薄岩层，常随采随落，多由炭质页岩或泥质页岩组成，厚度一般在0.3～0.5以下，有些煤层没有伪顶。
直接顶是直接位于伪顶或煤层之上的一层或数层岩层，常有页岩或砂质页岩等组成，厚度为几米至十余米不等，不很坚硬。
老顶是位于直接顶上方的厚而坚硬的岩层，常有砂岩、石灰岩或砾岩组成。
有些煤层上方没有伪顶和直接顶而只有老顶。
3、采煤工作面顶板控制的主要对象是什么？ 答：采煤工作面顶板控制的主要对象是直接顶，管理顶板主要是管理好直接顶，包括煤壁和老塘。
4、掌握初撑力、工作阻力的概念以及本矿对支柱初撑力指标要求。
答：初撑力是指单体支护顶、底板时的主动支撑力。
工作阻力：当底板来压后，支柱被压，此时支柱所能承受的力。
本矿对初撑力的要求：≥50KN/棵5、了解单体支柱的结构及主要性能。
答：外注式单体液压支柱主要结构：柱缸、活柱、三用阀、顶盖、手把、弹簧； 柱缸：自由伸缩以产生对顶板支护的初撑力和工作阻力； 活柱：在柱缸内自由运行，升起可产生初撑力； 三用阀：卸载阀、单向阀、安全阀组成； 工作原理：（1）、升柱、（2）、承载、（3）、回柱6、了解采煤工作面顶板事故的分类，能够分析各种顶板事故的发生原因，制定预防措施： 答：采煤工作面顶板事故可分为：漏顶、冒顶、垮掌子面三类。
局部冒顶主要分为靠煤帮附近的局部冒顶，放顶线附近局部冒顶及上、下出口局部冒顶三种。
1）、靠煤帮附近局部冒顶原因： 直接顶裂隙发育形成游离岩块；采煤爆破后支护不及时；炮眼布置不当，装药量过多，放炮崩倒支架；煤层强度较低，老顶来压片帮，扩大无支护空间。
2）、放顶线附近局部冒顶原因： 顶板存在由断层、裂隙、层理等切割形成的大块游离岩块；金属网假顶网上有大块岩块，回收后失稳旋转；支柱质量差。
煤层顶底板资料课件
多为砂岩、砾岩等较坚硬岩层 ，厚度较大，具有周期性垮落 的特点，对采煤工作面安全构 成威胁。
直接底岩性
一般为泥岩、页岩或砂质泥岩 等，具有一定的隔水性能，但 也可能存在底鼓、突水等安全 隐患。
老底岩性
通常为砂岩、灰岩等坚硬岩层 ，隔水性能较好，对煤层开采
的安全影响较小。
煤层顶底板厚度变化规律
常见支护技术介绍与优缺点分析
木支架支护
优点为重量轻、加工容易、成本低； 缺点为易腐朽、易燃、支护强度低。
金属支架支护
优点为支护强度高、服务年限长、可 回收复用；缺点为重量大、成本较高 、对围岩适应性差。
锚杆支护
优点为支护效果好、成本低、施工方 便；缺点为对围岩质量要求高，不适 用于软岩和破碎围岩。
行业发展趋势预测及挑战分析
智能化开采技术
01
随着科技的进步，智能化开采技术将在煤炭行业得到广泛应用
，对煤层顶底板的研究和管理提出更高要求。
绿色开采与生态环境保护
02
环保政策的加强将推动煤炭行业向绿色开采转型，对煤层顶底
板的保护和利用将成为研究重点。
深部开采与复杂地质条件
03
随着煤炭资源向深部延伸，复杂地质条件下的煤层顶底板管理
整理方法
对收集到的原始数据进行清洗、分类和整理，去除重复和无效数据，按照统一格式进行存储和管理，便于后续分 析和应用。
关键参数提取与展示方式优化建议
关键参数提取
针对煤层顶底板资料，提取关键参数如 煤层厚度、倾角、顶底板岩性等，进行 重点分析和展示。
VS
展示方式优化建议
采用图表结合的方式，直观展示关键参数 的变化趋势和分布情况，提高数据可读性 和易用性。例如，可以制作煤层厚度等值 线图、倾角玫瑰花图等图表，便于分析和 应用。
煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施示范文本
煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施示范文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。
1 煤层的顶底板煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层，按照沉积顺序，在正常情况下，位于煤层之下，先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后的岩层叫顶板。
由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板岩层性和厚度各不相同，在开采过程中破碎，冒落的情况也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。
根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。
不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。
可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。
1.1煤层的顶板1.1.1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。
1.1.2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。
任楼煤矿主采煤层顶底板岩性工程地质分类
表 1 煤层顶板工程地质分类方案
分类 依据
顶板分类
Rc ＜ 20MPa Rc = 20 ～ 30 MPa Rc = 30 ～ 40 MPa
（ 3） 老顶： 岩性为浅灰 ～ 灰色细 ～ 中粒砂岩，厚度 0． 59 ～ 26． 79m，平均为 6． 06m，一般在 3 ～ 10m 之间。 1． 2． 2 72 煤底板岩性特征
直接底主要由 泥 岩、页 岩、砂 质 泥 岩、粉 砂 岩 及 薄 煤层组成，厚度 0． 8 ～ 16． 42m，平均 4． 2m。老底由细 ～ 中粗粒砂岩组 成，厚 度 0． 0 ～ 30． 09m，平 均 6． 9m。 其结构组合特征与 51 煤基本相同。 1． 2． 3 72 煤顶板结构类型
任楼煤矿位于安徽省北部临涣矿区，属淮北煤田， 位于徐宿弧形 构 造 的 前 缘 地 带 的 童 亭 背 斜，构 造 较 复 杂。允许开采煤层为上、下石盒子组的 51 、52 、72 、73 、82 煤层及山西组的 10 煤层。
1 主采煤层顶底板岩性特征
1． 1 51 煤顶底板岩性特征 51 煤顶底板岩层主要由炭质泥岩、泥岩、粉砂岩、
（ 安徽省淮北市皖北煤电集团任楼煤矿，安徽 淮北 235123）
摘 要 煤层顶底板的岩性及其工程性质，直接影响到煤层的回采效率、回采方法、工作面管理方法和生产工作环境安全条件等。该文以直接 顶厚度、强度及采厚比为指标，通过对任楼煤矿 51 煤及 72 煤顶底板进行岩性、厚度、结构与组合特征系统分析，为煤矿生产阶段工作面支护设 计提供可靠的地质理论依据。 关键词 工程地质 岩性特征 结构 中图分类号 TD163 + 1 文献标识码 B
《煤层顶底板》课件
05
煤层顶底板的应用与案例
煤层顶底板在采矿工程中的应用
总结词
采矿工程中，煤层顶底板ຫໍສະໝຸດ 重要的研究对象，它对于保障采矿安全、提高采矿效率具有重要意义。
详细描述
在采矿工程中，煤层顶底板的稳定性对于保障采矿安全至关重要。通过对煤层顶底板的深入研究，可 以更加准确地预测和评估采矿过程中的安全风险，并采取有效的措施进行防范。同时，了解煤层顶底 板的特征和变化规律，可以帮助采矿工程师更好地设计采矿方案，提高采矿效率。
煤层顶底板的重要性
01
02
03
赋存条件
煤层顶底板的岩性、厚度 和稳定性等条件决定了煤 层的赋存状态和开采条件 。
开采安全
顶底板的稳定性对采煤工 作面的安全具有重要影响 ，顶板坍塌、底鼓等现象 易引发安全事故。
资源评价
了解煤层顶底板的地质特 征有助于准确评价煤炭资 源的品质和开采价值。
煤层顶底板的地质特征
岩性特征
顶底板的岩性决定了其强度、稳定性及对采煤过 程的影响。
地层结构
地层结构的复杂程度影响顶底板的稳定性，单层 或多层的组合影响其承载能力。
地质构造
断层、节理、裂隙等地质构造影响顶底板的稳定 性，是引发顶板事故的重要原因。
水文因素
地下水活动
地下水的流动和压力对顶底板的稳定性产生影响，特别是在雨季 或地下水位较高时。
定期检查和维护
定期对煤层顶底板进行检查和维护，确保顶板完 好无缺、支护可靠，发现隐患及时处理。
煤层顶底板的监测与检测
顶底板稳定性监测
采用专业的监测设备，对煤层顶底板的稳定性进行实时监测，及 时发现异常变化。
支护状态检测
定期对工作面支护状态进行检查，确保支护设备完好、有效，及 时更换损坏的支护设备。
煤矿基础知识
第一节煤矿地质基本知识一、煤层埋藏特征⒈煤层顶、底板煤层顶板和底板是指煤系中位于煤层上、下一定距离的岩层。
1、）煤层的顶板。
通常把煤层上部一定范围内的岩层称为顶板。
按其与煤层的相对位置不同以及垮落的难易程度不同，煤层顶板可分为伪顶、直接顶和老顶，如图2-1所示。
⑴伪顶。
伪顶是紧贴在煤层之上，极易垮落的薄岩层，厚度一般小于0.5m，常由炭质页岩等岩层所组成，采煤时，随着落煤而同时冒落。
⑵直接顶。
直接顶一般是位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上，由一层或几层泥岩、页岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层所组成，常在回柱或移架后而垮落。
⑶老顶。
老顶一般是位于直接之上或直接位于煤层之上（煤层没有直接顶时）的厚而坚硬的难以垮落的岩层，常由砂岩、砂砾岩、石灰岩等组成。
老顶不随直接顶垮落，能在采空区维持很大的悬露面积。
⒉）煤层的底板。
位于煤层下部一定距离的岩层称为底板。
底板岩层一般是由砂岩、粉砂岩、泥岩、砂质页岩、粘土岩或石灰岩等组成。
由于岩性和厚度等不同，在采煤过程中破裂、鼓起的情况也不一样，为此，把煤层底板岩石分为直接底和老底，如图2—2所示。
⑴直接底。
直接底是位于煤层下部与煤层直接接触的强度较低的岩层，通常由泥岩、页岩、粘土岩等岩层所组成，当直接底为松软岩石时，易发生底鼓和支柱陷入底板的情况。
在急倾斜煤层中，直接底还可能出现沿倾斜滑动的现象，造成巷道支护困难。
⑵老底。
老底位于直接底的下部，一般多为砂岩或粉砂岩，有的煤可能有石灰岩作煤层的老底。
⒉煤层形态与结构煤层的赋存状况由于受成煤时期的条件和地壳运动的影响，在不同地层的形状、结构差别是很大的。
⑴煤层的形态。
煤层的形态同其他沉积岩一样，在地下通常是呈层状埋藏的，但也有类似层状和非层状的煤层，如图2—3所示。
因此，煤层的形状可分为层状、似层状和非层状3类。
层状煤层其层位有显著的连续性，厚度变化莫测有一定的规律；似层状煤层，形状像藕节、串珠或瓜藤等，层位有一定的连续性，厚度变化较大；非层状煤层，形状像鸡窝或扁豆等，层位连续性不明显，常有大范围尖灭。
《煤层顶底板》PPT课件
第七节 地应力
一、概念
• 地应力是指地壳岩体中，在未受人为扰动的天然状态下 所具有的内应力，亦称现代应力或原始地应力，岩石力 学中称原岩应力。按成因可划分为自重应力、构造应力 和侧限应力。
• 在矿体没有开采之前，岩体处于平衡状态。当矿体开采 后，形成了地下空间，破坏了岩体的原始应力，引起岩 体应力重新分布，并一直延续到岩体内形成新的平衡为 止。在应力重新分布过程中，使围岩产生变形、移动、 破坏，从而对工作面、巷道及围岩产生压力。通常把由 开采过程而引起的岩石移运动对支架围岩所产生的作用 力，称为矿山压力。
第七节 地应力
• 初次压力：当压力达到某一极值时，作用于支架上的压力 • 周期性地压：周期性来压时作用于支架上的压力称为周期性地压。 • 动压：在周期性来压和初次来压时都表现为工作面顶板的激烈下沉，因而把初次地压
和周期性地压统称为动压 • 静压：平衡时的压力。
第七节 地应力
• 二、影响矿山压力的主要因素
• 四、地压的处理
•
各种压力的处理情况，选择将巷道开掘在什么岩层
中，以及巷道的形状、支护方式和材料等，并根据顶压情
况选择采煤方法和顶板管理方式等。
矿山压力显现
• 矿山压力显现 是矿山压力作用的结果和外部表现 ，是在矿山压力作用下所引起的一系列力学现象 ，如：
• （1）顶板下沉和垮落、 • （2）底板鼓起、片帮、 • （3）支架变形和损坏、 • （4）充填物下沉压缩、 • （5）煤岩层和地表移动、 • （5）露天矿边坡滑移、 • （6）冲击地压、 • （7）煤与瓦斯突出等现象。
第六章书面作业
• 指出你所在矿区影响生产的主要地质因素，并以实例简单论述其危害及其治理措施。 • 要求： • 1、作业纸上作答，不要用作业本。 • 2、无实际现场工作经验的同学，可查找一些资料，论述某一矿区或矿井。
煤层采场顶底板类型及分类方法
煤层采场顶底板类型及分类方法作者：贾相荣来源：《中国科技博览》2014年第28期[摘要]在煤层回采过程中，煤层顶底板的岩性及其工程地质性质，直接影响着回采方法、回采效率和生产安全条件等。
在煤田勘探完成后，只有对煤层顶底板的工程地质性质进行充分的研究，才能为矿井规划设计提供科学合理的顶板管理措施，选择恰当的采掘方法，从而减小由于措施不当和采掘方法的选择不当给煤矿生产和安全带的困难，避免因此造成人员伤亡或不应有的巨大经济损失风险。
因此，在煤田勘探工程中，如何根据勘探资料，认真研究煤层顶底板的岩性、结构及其工程地质特征，正确进行顶底板类型的划分，就显得特别重要。
[关键词]煤层顶底板分类中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0242-01煤层顶底板概念煤层的顶底板是指煤层中位于煤层上下一定距离内的岩层。
顶板：赋存在煤层之上、在煤层之后形成的岩层。
底板：赋存在煤层之下、先于煤层生成的邻近岩层由由由顶底板分类方法：（1）顶板分类顶板分类的主要目的是指导回采工作面顶板管理；选择采煤工艺、液压支架型式、单体支柱、采空区处理措施；确定液压支架和单体支柱的支护强度；提高工作面的安全程度，减少顶板事故，为高产、高效和降低成本创造条件。
煤炭工业部颁发了《缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类方案》。
按反映顶板稳定性的岩石单向抗压强度σ、节理裂隙间距Ⅰ和分层厚度h综合而成的强度指数D作为岩性指标，将直接顶分为4类。
为预防可能出现的测量和计算误差，再用工程指标——直接顶初次垮落步距作为参考指标进行检验强度指数为：式中——岩石单向抗压强度，kg/cm2；——节理裂隙影响系数；——分层厚度影响系数。
可按测得的节理裂隙间距Ⅰ查表1-2而得。
可按测得的分层厚度查表而得。
（2）老顶分级老顶来压强度主要根据直接顶厚度和采高的比值（M——直接顶厚度，米；——采高，米）和老顶初次来压步距L将老顶分成4级，如表2-1所示。
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煤层顶底板概念与分类
注意： 注意： 并不是所有煤层的顶底板都是由这三部分组成， 并不是所有煤层的顶底板都是由这三部分组成， 可能在煤系沉积过程中，受沉积环境变化的影响， 可能在煤系沉积过程中，受沉积环境变化的影响， 会出现有的煤层的顶底板发育不全， 会出现有的煤层的顶底板发育不全，有的煤层可 能缺失某一个或几个顶底板组成部分的岩层。 能缺失某一个或几个顶底板组成部分的岩层。例 如山西大同等地的侏罗纪煤层的顶板就只出现老 顶。
分 级 Ⅰ 不明显 明 Ⅱ 显 Ⅲa Ⅲb 强 Ⅲ 烈 0.3＜ 0.3＜N≤3～5 L＞50 N≤0.3 ≤0.3 L=25～ L=25～50 Ⅳ 极强烈 N≤0.3 ≤0.3 L＞50 初次和周期来压
指 标
N＞3～5
0.3＜ 0.3＜N≤3～5 L=25～ L=25～50
N：直接顶与采高的比值，表示采空区冒落矸石的自行充填能力； ：直接顶与采高的比值，表示采空区冒落矸石的自行充填能力； L：老顶初次来压步距，反映老顶岩石的强度特性，m。 ：老顶初次来压步距，反映老顶岩石的强度特性， 。
煤层顶底板概念与分类
煤层底板分类
由煤层向下，煤层底板分为伪底、直接底和老底三部分： 由煤层向下，煤层底板分为伪底、直接底和老底三部分： 直接位于煤层之下的薄而软弱的岩层， 伪 底：直接位于煤层之下的薄而软弱的岩层，岩性多为 炭质页岩或泥岩，厚度不大。 炭质页岩或泥岩，厚度不大。 直接底：位于煤层之下与煤层直接接触的硬度较低的岩层， 直接底：位于煤层之下与煤层直接接触的硬度较低的岩层， 一般无明显的层理，直接底的厚度一般不大， 一般无明显的层理，直接底的厚度一般不大，常 见的几十厘米，通常为泥岩、页岩或粘土岩。 见的几十厘米，通常为泥岩、页岩或粘土岩。若 直接底为粘土岩，遇水后则会发生膨胀，造成巷 直接底为粘土岩，遇水后则会发生膨胀， 道底板隆起现象，轻者影响巷道运输与支护， 道底板隆起现象，轻者影响巷道运输与支护，重 者可使巷道遭受严重破坏。 者可使巷道遭受严重破坏。 位于直接底之下的比较坚硬的岩层，常为粉砂岩、 老 底：位于直接底之下的比较坚硬的岩层，常为粉砂岩、 砂岩和石灰岩等。 砂岩和石灰岩等。
煤层顶底板概念与分类
煤层直接顶分类
1 2 中等稳 定顶板 31～ 31～70 9～18 3 稳定顶板 4 坚硬顶板 无直接顶, 无直接顶,岩层 厚度在2 5m以 厚度在2～5m以 上,σ ＞60～ 60～ 80MPa,l和 80MPa,l和h ＞ 1m的整体岩层, 1m的整体岩层, 即老顶
类 别
不稳定 顶 板 ≤30 ≤8
煤层顶底板概念与分类
煤层顶板分类
顶板分为坚硬难冒顶板、破碎顶板和复合型顶板: 顶板分为坚硬难冒顶板、破碎顶板和复合型顶板: 坚硬难冒顶板：是指直接顶岩层比较完整、坚硬（ 坚硬难冒顶板：是指直接顶岩层比较完整、坚硬（固）， 回柱后不能立即垮落的顶板。 回柱后不能立即垮落的顶板。一般为砂岩 砾岩和石灰岩。 、砾岩和石灰岩。 破碎顶板：指的岩层的强度低、节理裂隙十分发育、 破碎顶板：指的岩层的强度低、节理裂隙十分发育、整体 性差，自稳能力低， 性差，自稳能力低，并在工作面控顶区范围内 维护困难的顶板。 维护困难的顶板。 复合型顶板: 一般把煤层顶板由泥岩、页岩、 复合型顶板: 一般把煤层顶板由泥岩、页岩、粉砂岩及煤 等煤岩互层组成的称为复合顶板。 等煤岩互层组成的称为复合顶板。复合顶板 一般层理、节理、裂隙发育，易离层， 一般层理、节理、裂隙发育，易离层，抗弯 能力差，性脆易冒，极难管理。 能力差，性脆易冒，极难管理。
主要指标 参考指标
强度指数D 强度指数D 直接顶初次 跨落步距l(m) 跨落步距l(m)
ห้องสมุดไป่ตู้
71～ 71～120 19～ 19～25
＞120 ＞25
强度系数D： 反映直接顶稳定性 反映直接顶稳定性,D=C1·C2· σ 强度系数 式中， 节理裂隙影响系数； 分层厚度影响系数 分层厚度影响系数； 式中，C1：节理裂隙影响系数；C2:分层厚度影响系数； σ：岩石单向抗 压强度，MPa。 压强度， ： 。 直接顶初次跨落步距l：工作面从开切眼开始推进 工作面从开切眼开始推进， 直接顶初次跨落步距 工作面从开切眼开始推进，随着采空区跨度增加至顶板岩层不能 自稳，直接顶将发生初次跨落，这时工作面推进的距离，称之为直接顶初次跨落步距。 自稳，直接顶将发生初次跨落，这时工作面推进的距离，称之为直接顶初次跨落步距。
煤层顶底板概念与分类
煤层顶板分类
老顶：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） 老顶：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） (基本顶 的厚而坚硬的岩层。一般在长时间内不易自行垮落，在采空区 基本顶) 基本顶 的厚而坚硬的岩层。一般在长时间内不易自行垮落， 上方悬露一段时间，当达到一定悬露面积之后才垮落一次， 上方悬露一段时间，当达到一定悬露面积之后才垮落一次，通 常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石组成。 常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石组成。 老顶来压强度分级
煤层顶底板概念与分类
煤层顶底板概念
煤层的顶底板是指煤层中位于煤层上下一定距离内 的岩层。 的岩层。 顶板：赋存在煤层之上、 顶板：赋存在煤层之上、在煤层之后形成的岩层 底板：赋存在煤层之下、 底板：赋存在煤层之下、先于煤层生成的邻近岩 层
煤层顶底板概念与分类
煤层顶板分类
由煤层依次向上，煤层顶板划分为伪顶、直接顶和老顶三部分： 由煤层依次向上，煤层顶板划分为伪顶、直接顶和老顶三部分： 伪 顶：直接覆盖在煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮 直接覆盖在煤层之上的， 厚度不大，一般在0.5m以下，岩性多为炭质页岩。 0.5m以下 落，厚度不大，一般在0.5m以下，岩性多为炭质页岩。 直接顶：直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上， 直接顶：直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上，具有一定的 稳定性， 稳定性，常随着采煤工作面移架或回柱工序的完成而 自行垮落的岩层。厚度一般可达几米， 自行垮落的岩层。厚度一般可达几米，岩性多为较易 垮落的泥岩、页岩、粉砂岩等。 垮落的泥岩、页岩、粉砂岩等。 直接顶按稳定性可分为： 直接顶按稳定性可分为： 不稳定顶板，中等稳定顶板，稳定顶板，坚硬顶板。 不稳定顶板，中等稳定顶板，稳定顶板，坚硬顶板。