煤矿顶板灾害预警与防治技术(培训)

四、顶板灾害防治主要途径
（4）及时对顶板灾害进行解危
– 检修支架供液系统、提高初撑力、提高支护效率；加 强推进速度、降低矿压显现强度；及时、擦顶移架，改 善回采工艺等； –坚硬顶板处理、破碎顶板加固、个体防护（如冲击地 压、大倾角-急倾斜工作面防飞石伤人）、卸压解危（大 面积顶板来压、冲击地压）、加强巷道支护。
事故起数 567 119 57 239 32 44 4 139 1201
死亡人数 665 533 57 279 35 192 34 178 1973
水害 44 4% 放炮 32 3%
运输
239
20%
火灾 4 0%
机电 57 5%
其它 139 12%
瓦斯 119 10%
顶板 567 46%
2Leabharlann Baidu11年各类事故起数所占比例
7 26 10 72 11 111 4 31 12 168
239 382 209 241 177 277 176 249 155 193
2945 4746 2421 3786 1954 3215 1616 2631 1403 2433
2011年全国煤矿事故统计表
事故类别 顶板 瓦斯 机电 运输 放炮 水害 火灾 其它 合计
1981～2004年国有重点煤矿采煤机械化程度与百万吨死亡率间关系 （摘自《中国工程院咨询项目“煤矿灾害防治的技术与对策”》）
三、顶板灾害防治总体思路
了解对象 优化设计 监测预警 及时治理
四、顶板灾害防治主要途径
（1）了解顶板控制对象，评价顶板危险性
基础参数：了解开采条件、进行煤岩体物理 力学性质测试、地应力测量及冲击倾向性鉴定；
1 华能扎赉诺尔铁北矿、灵泉矿
8000
多次压架
2
神东集团榆家梁矿
10600
多次压架
3 同煤塔山矿8102、8103综放面
13000
频繁压架
4 伊泰纳林庙一号井/酸刺沟矿
6800/15000 多次压架
5
新汶龙固煤矿1301综放面
11000
多次压架
6
皖北煤电祁东煤矿6130，7130 工作面，采高2.6m。
A
A
运
回
输 顺
炮孔
支架
风
顺
槽
槽
BC A
D9 D8
D7 D6 D5
D4 D3 D2
D1
E F
回风顺槽
运输顺槽
坚硬顶板弱化处理
A
炮孔
运 输 顺 槽
B A
回
风
顺
A
槽
B
C
C
D
回风顺槽
运输顺槽
加强监测预警是顶板灾害防治的重中之重。
工作面推进速度
支
初撑力合格率
架
工
来压步距及强度
作
阻
立柱窜液或损坏
力
曲
安全阀开启率
煤矿顶板灾害预警与防治技术
煤炭科学研究院
主要内容
顶板灾害严峻形势 顶板灾害主要诱因分析 顶板灾害防治思路 顶板灾害防治途径 顶板灾害监测预警装备 应用情况 一点认识
一、 顶板灾害严峻形势
我国煤矿顶板事故总起数和总死亡人数一直 处于各类事故之首。
“十一五”期间，顶板事故发生起数和死亡 人数分别占事故总起数和死亡总人数的 52.9%和38.1%；
4400
多次频繁 压架
顶板事故形势严峻，呈现新特点
传统观念认为顶板事故主要发生在支护不合格的地方 中小煤，近年来，随着煤矿开采装备水平的提高，支 架支护阻力显著提高，部分煤矿支架工作阻力超过 15000KN，国有大型煤矿依然频繁发生压架事故。实 践证明，顶板事故的发生呈现新特点，不仅要开展科 学系统的矿压理论研究，更要加强监测与管理。
支架低头压死状态
支架前端台阶下沉冒顶情况 支架立柱穿入顶梁
巷道冒顶
冲击地压
2 顶板灾害主要诱因分析
煤层开采条件（埋深、煤层厚度、倾角、构造、煤岩体强 度）
采煤方法（房柱式、炮采、普采、综采，大采高综采、综 放开采、分层开采）
装备水平（采掘面机械化程度、支护方式及强度） 采掘工作面布置（应力集中） 操作、管理水平
四 顶板灾害防治主要途径
（2）优化设计，防范顶板灾害
–优化采区布置与采掘接替，避免形成大的应 力集中与动压叠加； –合理支护方式及支护强度； –针对顶板危险性评价结果，对危险区域制订 顶板灾害监测方案和防治预案。
四、顶板灾害防治主要途径
（3）对顶板灾害危险区域实时监测与预警
–采用最新开发的KJ21顶板灾害监测预警系统对危 险区域进行在线实时监测。 –建立“顶板灾害监测预警平台”，建立统一数据中 心和展示平台，消除信息壁垒和信息孤岛，实现顶 板灾害监测信息的互联、互享、互动。
“十一五”期间全国煤矿事故按类别统计表
事故类 别
顶板 瓦斯 机电 运输 放炮 水害 火灾 其它 合计
2006年
2007年
2008年
2009年
2010年
事故 死亡 事故 死亡 事故 死亡 事故 死亡 事故 死亡 起数 人数 起数 人数 起数 人数 起数 人数 起数 人数
1633 1902 1299 1518 1032 1222 805 939 702 829
线
支架支撑效率
。。。。。。
心 电 图 曲 线
五 顶板灾害监测预警装备与技术
普通矿压监测系统 微震监测系统 地音监测系统 KJ21顶板与冲击地压监测系统及预 警平台
国内普通矿压监测系统存在的问题
矿井顶板灾害的发生具有瞬间性，目前国内 矿压监测系统循检时间一般为5～30min，无法 全部捕捉到准确的灾害先兆信息，不是严格意 义上的顶板灾害监测系统。
精细地质勘探：采掘面构造超前探测，预测 矿压显现强度，评价顶板灾害发生危险性（采掘 过程中发生片帮、冒顶、切顶、压架、冲击地压 等）。
巷道超前构造探测(MSP)
KDZ1114-6B30
回采面超前探测装备
MPT
MPT
MPT
PASAT M 便携式微震监测仪
MWP
回采面超前探测结果
图1 纵波波速CT反演切片图（单位m/ms）
327 1319 272 1084 182 778 157 755 145 623
94 93 90 86 106 109 97 97 71 78
467 517 409 453 348 400 285 319 246 281
78 90 69 77 39 55 45 75 34 37
100 417 63 255 59 263 47 166 38 224
2011年各类事故死亡人数所占比例
23人，46.0%
12人，24.0%
4起，28.6%
6起，42.9%
8人，16.0%
7人，14.0%
2起，14.3%
2起，14.3%
掘进工作面 采煤工作面
大巷
其它
2011年较大顶板事故按发生地点统计
近年来发生的压架事故
序
矿名、工作面名称
支架工作阻力 压架情况
号
/kN