煤矿顶板灾害及防讲座

顶板
伪顶
直接顶
老顶
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定板分类9
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
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压垮型冒顶：
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。
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一、矿山压力
• 地下岩体在采动前，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
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；
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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)
煤矿顶板灾害及防治
云南煤矿安全技术中心－高家礼
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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。
• 与矿井瓦斯、矿尘、火灾、水灾一起构成了煤矿通常
所说的“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、研究顶板事故的原因及防治措施具 有重要意义。
斜巷底板岩石重力分布： Q-重力； H-下滑力； N-对底板压力
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斜巷架设支架要求
• 斜巷的支架既要承受垂直压力，又要承受下推力。
因此，斜巷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，我们把棚 腿中心线与顶底板垂线之间的夹角，叫做迎山角。 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。
• 2、防止放炮崩倒棚子。放炮时，炮眼布
置及装药量质量 牢固有劲，不准打在浮煤浮矸上。
• 3、对易片帮的煤层，支柱应尽量贴近煤
帮。
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（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
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（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 板得不到及时支护，或支护不当，支护质量不好造成 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。
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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
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矿山压力
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三、巷道围岩的应力分布
• 巷道开掘后，顶板岩石就暴露出来，如不
进行支护，巷道顶板岩层便失去支撑，产 生拉应力 。导致原来的整体顶板岩石破坏、 冒落。与此同时，上部又产生裂缝，这些 裂缝又逐渐扩大，最后冒落。
• 直到巷道形成类似拱的形状以后，顶板岩
石才处于稳定状态。这样形成的拱叫做自 然平衡拱 。
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巷道围岩的应力分布
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）
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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）
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图3复合顶板冲入采场推倒支柱
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图4 冲击推垮型冒顶之一
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工作面顶板支护控顶距
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工作面几种特殊支护
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3、采空区顶板
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一、局部冒顶事故的成因及防治措施
• 局部冒顶实质上是控制区内已破碎的直接
顶失去有效的支护而造成的。常发生地点：
• （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。
当采用爆破法采煤时，如果炮眼布置不恬当或装药 量过多，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
支护空间。也会造成局部冒顶。
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二) 防治措施
• 1、采取正确的支护办法。对采煤后露出的
顶板要采用及时支护、超前支护。在加设 支架前，必须敲帮问顶，以防岩块掉落伤 人。同时支柱要有足够的初撑力，支得稳， 抗得住，力求控制裂隙的发展，岩块的移 动、滑落。
• 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。
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顶板分类
煤层的顶板按其与煤层的相对位置不同 以及垮落的难易程度不同，分为伪顶、 直接顶、老顶，
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图5 冲击推垮型冒顶之二
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第三节回采工作面顶板灾害防治
一、对采场支架的基本要求
• 回采工作面支架应具备的基本性能应该有
支、护、稳三个方面。即采场支架对顶板 应支得起、护得好、稳得住。
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二、回采工作面顶板管理
顶板管理概括工作面、端头、支护材料的选 型、支护排距、柱距、采空区的顶板管理