煤矿顶板管理课件.ppt

1、一、近年顶板事故概况一、近年顶板事故概况二、矿山压力概括二、矿山压力概括三、巷道支护三、巷道支护四、掘进顶板管理四、掘进顶板管理五、顶板事故的致因及防治五、顶板事故的致因及防治六、顶板事故的处理六、顶板事故的处理v（一）2004-2008年顶板事故统计通过柱状图，我们可以清晰的看出，顶板事故逐年在下降，企业与职工的安全意识逐年提高。（二）（二）、顶板事故在煤矿事故中的比重、顶板事故在煤矿事故中的比重23.59.933.552.316.139.3725.620.3961.574.12.25.2529.51.772.8812.720.161.020.82.4811.288.810102030405

2、060123456789101112事故次数占百分比死亡人数占百分比%横坐标：事故次数及伤亡人数纵坐标：事故次数及伤亡人数百分比 事故性质1水灾事故;2瓦斯煤尘爆炸;3顶板事故;4火灾事故;5瓦斯窒息中毒事故;6煤尘爆炸事故;7提升运输事故;8其他;99自救伤亡;10机电;11煤与瓦斯突出;12爆破顶板事故是在煤矿事故中占的比重为第三位，可见，顶板事故是煤矿事故中易发、频发的。三、顶板事故的特点三、顶板事故的特点顶板事故具有四个属性（一）突发性（一）突发性（二）灾难性（二）灾难性（三）破坏性（三）破坏性（四）继发性（四）继发性 原岩应力；二次应力场；矿山压力；矿山压力显现；矿山压力控制；自重应

3、力；构造应力；支承压力。以上都是矿山压力统筹范围之内，下面主要介绍巷道掘进时，顶板所受围岩压力的影响。一、巷道围岩压力v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。v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。v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。v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、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硐室及回采工作面周围煤、岩体中和其中的支护物

4、上所引起的力，起的力，就叫做“矿山压力矿山压力”。（一）矿山压力与矿山压力显现基本概念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“矿山压矿山压力显现力显现”。巷道掘进阶段（）掘进巷道仅对小范围岩体造成扰动，故一般情况下矿压显现不会很剧烈.无采掘影响阶段（）顶底板移近速度比掘进期间要小得多，故巷道基本上处于稳定状态。采动影响阶段（）采动影响是由于回采工作引起围岩应

5、力再次重新分布而造成的。这阶段中矿压显现也最强烈。采动影响稳定阶段（）这是巷道围岩经受一次采动影响后重新进入相对稳定的阶段，故其围岩移动特征基本上与无采掘影响阶段类似。二次采动影响阶段（）二次采动影响的时间和空间规律与一次采动影响类似，但由于这种情况下巷道受到下区段工作面超前支承压力和巷道煤体一侧残余支承压力的叠加作用，二次采动影响的剧烈程度和影响范围都会比一次采动影响稍大。断层与褶曲挤压与破碎带节理、裂隙煤层倾角开采深度上部煤层残留煤柱工作面推进速度采高与控顶距 第一节 巷道矿压控制原理v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

6、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。v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）v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主要优缺点抵抗矿压（抗压）提高支架的支撑能力或支护密度，用加强支护的手段去抑制或减少围岩移动，增强巷道抗变形能力以对付矿压的作用1.增大型钢重量，提高支架

7、承载能力2.增加支护密度3.充填支架背后空间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忍让矿压（让压）在采用适当支护措施和保持支架本身不遭受严重破前提下，容忍围岩产生一定变形，以释放掉一些能量（也称应力释放）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躲避矿压（躲压）将巷道布置在应力经重新分布后岩体已处于卸载状态的天然低应力区，从时间上和空间上躲开高压力的作用

8、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转移矿压（移压）通过人为方法使巷道围岩受到松动，形成卸载槽孔或其他形式的卸载空间，迫使载荷转移到离巷道较远的地点，达到减轻巷道受压的目的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巷道布置地点及掘进时间可不受限制，但要增加与采用卸载措施有关的额外费用v传统的巷道支护有木支护、料石及混凝土砌碹、矿工钢支护、U型钢支护。目前，广泛采用的有锚

9、杆支护以及喷射混凝土支护。v一、木材支架一、木材支架 v二、二、料石和混凝土砌碹v三、金属支架：承载能力大，可多次复用，储运方便，安装容易及迅速等优点。各掘进区在掘进巷道过程中大多使用的是金属拱形支架，规格有：14 m2 拱形支架，13.36 m2拱形支架、10.4m2拱形支架做切眼时使用一板三柱或者7平方拱支护。10.4m2拱形支架（一）拱形支架支护（一）锚杆支护1.普通圆钢粘结式锚杆2可拉伸锚杆3高强度和超高强度锚杆4管缝式锚杆5可切割锚杆和可回收锚杆6桁架锚杆7组合锚杆种类锚杆支护对巷道稳定性的影响锚杆支护对巷道稳定性的影响一一锚杆支护对巷道稳定性的影响锚杆支护对巷道稳定性的影响二二锚杆

10、支护对巷道稳定性的影响锚杆支护对巷道稳定性的影响三三 (1)掌握巷道开掘后围岩体的范围及围岩应力分布情况。根据影响巷道围岩应力的因素：围岩的性质、巷道所处的深度、巷道周围的地质构造、水文变化、巷道的断面形状尺寸等，了解围岩应力分布情况及在此应力作用下围岩的变形和位移后，才能选择合适的支护材料、支护形式，达到维护巷道的目的。(2)从有利于巷道围岩的稳定性出发，合理选择巷道的施工方法，减少各工序对顶板管理的影响。(3)按作业规程规定控制工作面空顶距离和临时支护的长度，尽可能缩短工作面空顶时间和临时支护巷道的长度。(4)施工中，做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作。施工中和竣工时，按国家煤矿安全监

11、察局颁发的井巷工程质量标准进行检查和验收。A类顶板安全管理类型：巷道坡度20以上、过断层破碎带、揭煤以及顶部为煤的半煤岩、采用非常规方法施工大断面峒室、综采面扩切巷、煤仓、交叉点（十字头）施工、冒顶处理等。B类顶板安全管理类型：巷道坡度1020、煤巷施工断面13m2、顶底板松软破碎、构造比较复杂以及巷道开门、贯通、提（落）巷、开钻场、小水仓、工具室、碴峒、过老空老巷等。C类顶板安全管理类型：不具备A类、B类作业特征的顶板安全管理类型。各类顶板安全管理类型应采取的管理办法：各类顶板安全管理类型应采取的管理办法：A类：必须制定顶板管理专项技术措施，区队长（支书）及主管业务科室管理人员现场跟班，当班

12、带班领导到作业地点巡查一次，发现问题，落实责任，及时处理。B类：必须制定顶板管理专项技术措施，跟班队长现场跟班，业务主管部门每天必须有人巡查。C类：按正常作业管理程序进行管理。掘进工作面冒顶 巷道交叉处冒顶 支架支护巷道冒顶 锚杆支护巷道冒顶v致因 顶部存在将与岩体失却联系的岩块，支护不及时；顶部存在与岩体完全失去联系的岩块，支护力不足或支护失效。（1）掘进工作面遇到断层褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子支护时应紧靠掘进工作面，严格控制空顶距。（2）严格执行敲帮问顶制度，严禁空顶作业。（3）冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时要挂金属网防止漏空。（4）控制炮眼布置及装药量，防止放炮

13、而崩倒棚子。v致因 巷道开岔时，顶部存在与岩体失却联系的岩块，开岔口新支设抬棚的强度不足，或稳定性不够；交叉点面积大，支护力不足。v地质及技术条件 顶底板均为岩石 巷道净断面：6.8 m*m 掘进方式：炮掘 支护方式：u型钢拱形支架临时支护 背板：木板与木条 2#碹已掘进9.6m，右边3.6m已砌碹，断面3.9m*3.6mv事故发生原因及经过 2#碹向前打眼掘进时局部冒顶 三架支架被推倒 交叉点悬顶面积大，没有专人观察顶板情况 支架稳定性不好，临时支护不起护顶作用（1）开岔口应避开原来巷道冒顶的范围；（2）必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿。（3）抬棚材料的质量与规格符合要求；（4）当开

14、口处围岩尖角被挤压坏时，应及时采取加强抬棚稳定性的措施。v致因 压垮型：巷道压力过大，损坏了支架，顶部已破碎的岩块冒落；漏垮型：无支护巷道或支护失效（非压坏），巷道顶部游离岩块在重力作用下冒落；推垮型：巷道顶帮破碎岩石在运动过程中存在平行巷道轴线的分力，巷道支架的稳定性不够，被推倒而冒顶。支架支设质量差（1）巷道布置在稳定的岩体中，避免采动影响；（2）巷道支架应有足够的支护强度；（3）巷道支架有足够的可缩量；（4）支架施工时要严格按工序质量要求进行，并特别注意顶与帮的背严背实问题；（5）凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工；（6）巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆老支架。v致因 巷道顶板出现离层 锚杆强度不足岩层层理影响镶嵌性围岩结构 影响岩层节理裂隙 及破碎带影响 地下水影响 距顶板2.0m处存在软弱夹层时剪应力及顶板破坏过程 1.应用地应力为基础的锚杆支护设计方法2.钻孔、锚杆、树脂卷直径进行合理匹配3.使用高强锚杆及全长锚固4.使用小孔径预应力锚索加强支护5.进行煤巷锚杆支护监测原岩应力重新分布掘进过程支护不及时支架强度不足顶板事故顶板事故支架不适应围岩的变形与破坏类型变形的时间效应围岩破坏特殊地质条件采矿及掘进活动开挖空间周边应力集中利用矿山压力活动规律采用合理的开挖顺序和过程避免顶板事故，保证采矿作业安全人工控制与支护第六章 顶板事故的处理