顶板灾害防治

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1、第三个专题华北科技学院刘过兵顶板灾害防治及勘察概述第一节、矿山压力显现规律及影响因素第二节、采场顶板事故防治及预防勘察第三节、巷道顶板事故防治及勘察第四节、冲击地压事故防治及勘察概述一、研究顶板事故及防治勘察的重要性在我国统配煤矿（国有重点煤矿）中，顶板事故伤亡人数占煤炭行业总伤亡人数的比重较大。而顶板事故又分为采场（工作面）顶板事故和巷道顶板事故。请看下面几组数据。1、1954年----1985年期间顶板事故占总死亡人数的45%。其中：采场（工作面）顶板事故占3/4巷道顶板事故占1/4而在采场顶板事故中：①按支护类型分：磨

2、擦支柱、木支柱占93%、其它支柱占7%②按顶板类型分：直接顶板事故占93%、老顶事故占7%③按冒顶类型分：局部冒顶占70%、大型冒顶占30%④按地点分：机道炮道占26%、放顶线占15%、上下出口占15%、其他地点占44%2、1986年----1992年顶板事故死亡人数占总死亡人数的40%，有所下降，但比例也发生变化。其中：采场顶板事故占2/3巷道顶板事故占1/3●变化原因分析：①整体事故比例下降是由于支护设备发展科学研究成果的应用，管理的加强所致。②采场顶板事故3/4→2/3主要是支护形式发展单体液压支柱，液压支架的应用，回

3、采工艺发展。③巷道顶板事故上升：A：巷道断面扩大B：巷道总数加大、使用时间长C：支护技术有待进一步完善40%或许45%的大比例很值得去研究去监察，进一步降低。且事故类型很多，随机性多样性，要求加大勘察力度。二、顶板事故发生原因分析1、自然因素2、技术因素3、人为因素4、勘察的目的三、介绍几本参考书1、中国采场围岩控制陈炎光、钱鸣高主编2、中国巷道围岩控制陈炎光、陆士良主编3、顶板灾害防治岑传鸿编以上皆为中国矿大出版社出版第一节、矿山压力显现规律及影响因素一、采场矿山压力显现规律1、初次放顶----当工作面自开切眼推进一段距离

4、后，工作面开始第一次大面积的放顶，叫做初次放顶。初次放顶工作面需要采取相应的安全防范措施，制定监测制度等以策安全。煤矿顶板事故在初次放顶时发生者也不在少数，应特别引起注意，也是勘察的主要内容之一，后面见案例分析。2、直接顶初次垮落----初次放顶后，直接顶首次大面积的垮落称为初次垮落，即直接顶冒高超过1～1.5Ｍ占全工作面的1/2以上为准。如图1所示。岩石强度分层厚度节理裂隙直接顶初次垮落步距----直接顶初次垮落后，从切顶线到开切眼煤壁的距离叫直接顶初次垮落步距。它是一个很重要的指标，对顶板分类和研究矿压理论很重要。直接顶

5、初次垮落步距：5--25M不等，见表1。3、老顶初次来压当老顶悬露达到极限时，老顶第一次断裂，同时发生破断岩块的回转失稳。从而导致工作面顶板急剧下沉，此时工作面支架显现压力普遍增大现象，即称为老顶初次来压。直接顶垮落后，与老顶之间有一个空隙空间。如图2、图3。n若△=0，即直接顶冒落后充满采空区;则∑h=m/（kp-1）其中：m----煤厚;∑h----直接顶总厚度;kp----岩石碎胀系数（初始值1.25--1.5,）;一般(2--4）倍（通常用N表示）采高的直接顶冒落后即可。填满采空区，周期来压则不明显。老顶初次来压前的

6、结构及周围应力分布情况.如图4所示。图4老顶断裂前的结构形式及其周围的应力再分布A----应力增高区B----应力降低区C---应力不变区老顶初次垮落时，工作面煤壁距开切眼煤壁的距离叫做老顶初次垮落步距。老顶初次垮落步距的相关因素：●老顶的岩石力学性质●老顶的厚度●岩块之间的胶合条件等老顶初次来压步距，一般为20-35M有的可达50-70M不等持续时间2-3天4、老顶周期来压老顶初次来压后随工作面的推进，老顶呈规律性折断，工作面显现周期性的来压，称为周期来压。老顶顶板经历了稳定----失稳----再稳定的变化。如图5、图6所

7、示。图5老顶周期来压a---老顶断裂下沉b---顶板台阶下沉图6回采工作面推进中岩体结构的变化过程周期来压时矿压显现：●顶板下沉速度增大●下沉量增大●支柱载荷增加、钻底●煤壁片帮●支柱折损●台阶下沉周期来压步距----两次周期来压间工作面推进距离。经验数据并根据实测，周期来压步距：L周=（1/2-1/4）L初5、三带回采工作面初次来压后，随着工作面的继续推进，工作面上复岩层的活动情况将逐渐形成常说的上“三带”，即：●冒落带（垮落带）----岩块不规则垮落和堆积Kp=1.3～１.5，压实后1.03左右●裂隙带----在冒落带之

8、上，岩块断裂但整齐排裂●弯曲下沉带----裂隙带之上直到地表，岩层裂隙较少，但有下沉。如图7所示。6、采场围岩应力分布1）工作面前后方应力分布----移动支承压力分布由于开采所致，应力重新分布，在工作面前方形成了支承压力带，它的影响范围达30-40m或更远,最高峰在煤壁前方7-10m处。K