煤矿典型事故案例分析(掘进顶板) PPT

• 第二节
巷道支护
一、 巷道围岩压Байду номын сангаас的概念
（一）巷道围岩压力 • 地下岩体在开挖以前，由于自重和构造所引起的应力是处 于平衡状态。 • 当开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原来的应力平衡状 态，就会引起岩体内部应力的重新分布。 • 表现为巷硐周围煤、岩体产生移动、变形甚至破坏，直到 煤、岩体内部形成一个新的应力平衡状态为止。 • 在此过程中，巷道本身或安设在其中的支护物会受到各种 力的作用。这种由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、 硐室及回采工作面周围煤、岩体中和其中的支护物上所引 起的力，就叫做“矿山压力”。
• 在矿山压力的作用下，会引起各种力学现象，如顶板下沉， 底板臌起，巷道变形后断面缩小，岩体破坏散离甚至大面 积冒落，煤被压松产生片邦或突然抛出，支架严重变形或 损坏，充填物被压缩，以及大量岩层移动地表塌陷等等。 这些由于矿山压力作用，使围岩、煤体和各种人工支护物 产生的种种力学现象，统称为“矿山压力显现”。
2003年以来锚杆支护顶板事故统计表
• 3、事故原因分析
• 按事故类别分： • 发生在掘进期间6起，占37.5%；发生在使用期间6起，占37.5%； 发生在巷修期间4起，占25%。 • 按空间位置分： • 发生在断层带、淋水带、破碎带7起，占43.75%；发生在应力集 中区5起，占31.25%；发生在大断面、交岔点处3起，占18.75%。
• 2、锚杆支护巷道顶板事故时有发生 • 2003年以来，集团公司和矿追查的锚杆支护安全事故共 17起，除潘一矿“2009.2.11”锚索戳眼导致死亡事故外， 其它16起都属于顶板事故，共造成6人死亡、5人受伤。其 中影响比较大的有三起：朱集东矿“2014.1.14”顶板事 故，造成2人死亡、4人受伤、21人被堵；潘二矿2011年 “7· 3”事故，10人被堵；谢桥矿2006年“10· 10”事故， 8人被堵。
内摩擦角φ等值)和变形性质及其它力学属性。不言而喻，强度小的岩体，围
岩压力必然大，反之亦然。C、φ值大的岩体，其围岩压力小，反之亦然。其 中φ的影响要较c大。岩体的变形性质是指它的弹性、塑性和粘性。岩体的塑 性变形和粘性流动是影响围岩压力大小的重要因素，许多围岩压力较大的巷
道，常常是由它引起的。
• (3)岩体结构
主要内容
• • • • • 一、近年顶板事故概况 二、巷道支护 三、掘进顶板管理 四、掘进顶板事故的防治 五、掘进顶板事故案例
第一节 近年顶板事故
顶板事故虽然不像瓦斯、水害、火灾事故那样给煤矿造 成灭顶之灾，但其发生频率高，在煤矿各类事故所占比例大。
• 1、煤矿顶板事故零星多发 • 集团公司自2003年至2012年为止，共发生顶板安全事故 49起（新庄孜7起、张集、谢桥、潘北各5起、谢一、潘一、 孔李各4次），其中死亡事故45起47人，占事故总数 91.84%。
• 围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，称为膨 胀压力。膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是由吸水 膨胀而引起的。从现象上看，属于变形压力范畴，但两者 的变形机制截然不同，前者是指与水发生物理化学反应， 后者主要是围岩应力与结构效应。
（二）影响巷道围岩压力的地质因素
• • • 影响围岩压力的因素很多，通常可分为地质、开采和支护等类，影响围岩压 力的地质因素有：原岩应力状态、围岩力学性质及岩体结构等。 (1)原岩应力状态 原岩应力是引起围岩变形、破坏的基本作用力。原岩应力随开采深度的增加 而增长。所以，随采深的增加，巷道围岩压力会明显增长。原岩体中主应力 的大小和方向不同，对巷道的影响作用不同，也直接影响到围岩压力。 • • (2)围岩力学性质 围岩力学性质是指它的强度(包括抗压、抗拉、抗剪等各种强度和粘聚力c、
• 巷道矿压控制的三类方法及途径：
– 第一类：巷道保护 – 第二类：巷道支护 – 第三类：巷道维护（维修）
• 目前所采用的各种矿压控制方法，从其对付矿压的原理来 看不外“抗压”、“让压”、“躲压”、“移压”等几 种。
巷道矿压控制基本原理及途径
控制方法 基本原理 具体措施举例 1.增大型钢重量，提高支架 承载能力 2.增加支护密度 3.充填支架背后空间 1.采用有一定工作阻力的大 可缩支架 2.为巷道受压收缩预留备用 断面 3.容忍巷道底鼓然后进行机 械化起底 1.在煤体边缘或煤体下放的 低压区内布置 巷道 2.错过高压作用的时间，等 压力充分稳定后再掘巷 1.在巷道或底板中形成卸载 槽孔 2.宽面掘进或在巷旁故意留 出卸载空间 3.用跨采工作面使巷道得到 卸载 主要优缺点 巷道布置地点及掘进时间可 不受限制，但为此要消耗大 量支护材料，支护劳动量大， 使开采费用大幅度提高 可在一定程度上利用围岩自 承力，减轻支架受载，应用 得当可实现无维修护巷，对 生产极为有利，但会增加支 架结构的复杂性或多支出掘 进与起底费用 可在不同程度上减轻巷道受 压，有利于支护工作，但有 时要多开一些辅助巷道（如 联络眼等），或要求延迟掘 进时间，不利于采掘接替工 作
• (4)膨胀压力的影响因素
• 影响膨胀压力的因素主要有岩石的组成与胶结状态，物理化学性质，围岩中 水分的补给状况，水与岩石的接触条件，支护和充填层的可塑性等。
（三）巷道矿压控制原理
• 巷道中的矿压显现是客观的自然现象，除了一些特殊情况 外，在采掘过程中企图完全消除这种现象是不可能的。然 而在掌握巷道矿压显现规律的基础上，以岩石力学理论为 指导，有可能在不同程度上减轻矿压显现对巷道的危害， 从而达到安全生产和取得较好技术经济效果的目的，这是 巷道矿压控制的基本任务。
• 当结构面强度远小于结构体强度时，结构对围岩压力的影响极大。通常岩体 破坏首先从弱面开始，这是围岩压力在节理和层理等弱面发育区、破坏带、 断层和褶皱区显现强烈的重要原因。由于层状岩体具有定向弱面，所以层状 岩体的走向和倾角也与围岩压力密切相关。如果岩层走向与巷道轴向平行或 夹角很小，则岩体结构容易与巷道轴线形成不稳定的松动体，因而围岩压力 大。水平岩层沿巷道侧帮的稳定性较好，因而帮压较小，而顶压较大。