《煤矿顶板事故防治》PPT课件

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1、矿山压力与岩层控制孙光中河南工程学院（中国新郑）1一、有关矿山压力的基本概念原岩应力；二次应力场：矿山压力；矿山压力显现；矿山压力控制；自重应力；构造应力；支承压力。2二、矿压显现的基本规律3老顶断裂成岩块后的转动1.老顶的初次来压定义由于老顶的初次断裂失稳引起工作面顶板来压的现象。形成过程随着工作面推进还可能形成四、五……不同数量岩块的咬合平衡，直到岩块间的咬合关系不能满足平衡为止。初次来压特征老顶初次来压比较突然来压前回采工作空间上方的顶板压力比较小因而往往容易使人疏忽大意。初次来压时，老顶垮距比较大，影响的范围也比较广，工作面易出现事故。衡量指标来压强度和初次来压步距

2、顶板坚硬、直接顶薄的工作面初次来压强度大、来压步距大。采取对策在来压期间，必须加强支架的支撑力，尤其要加强支架的稳定性。一般可以采用木垛、斜撑等特种支架加强回采工作空间的支护。42.老顶的周期来压周期来压的主要表现形式顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱所受的载荷普遍增加；有时还可能引起煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象。如果支柱参数选择不合适或者单体支柱稳定性较差，则可能导致局部冒顶、甚至顶板沿工作面切落等事故。由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象随着回采工作面的推进，在老顶初次来压以后，裂隙带岩层形成的结构，将始终经历“稳定-失稳-再稳定”的变化

3、，这种变化将呈现周而复始的过程。由于结构的失稳导致了工作面顶板的来压。这种来压也将随着工作面的推进而呈周期性出现。53、采场上覆岩层的竖三带（1）冒落带：指直接顶岩层。冒落后成块状，彼此间失去了力的联系，不规则地堆积在底板上。如果直接顶比较厚，冒落后由于其碎胀性，可以充满采空区，对老顶岩层会起到支撑作用，这将大大减轻老顶的来压强度。（2）裂隙带：指老顶岩梁组合。工作面推过以后，老顶岩梁组合断裂、下沉，但由于块度很大，岩层断裂后，各岩块间并没有失去力的联系，而是彼此间相互咬合，形成诸如“砌体梁、悬臂梁、压力拱、铰结岩块”等之类的结构。这些结构将上覆岩层的重量一方面传递到工作面

4、前方煤壁，另一方面传递给工作面后方冒落矸石，而工作面支护工作空间则在这种结构的保护下，承受较小的压力。（3）弯曲下沉带：裂隙带之上至地表的岩层。采动以后，这部分岩层只发生下沉和弯曲，并没有断裂。但下沉的结果会使地表产生下沉盆地，严重时可能使地表形成局部裂缝、塌陷或台阶下沉，给地表建筑物造成破坏。4、采场上覆岩层的横三区(1)煤壁支撑影响区：煤层上方的岩层在开采的影响下，在工作面前方20~30m处开始变形，其特点是水平移动剧烈，垂直运动很小，当工作面推过此区，才能引起垂直位移急剧增加。(2)离层区：此区垂直位移急剧增加，但各层位移速度不尽相同，特点是上位岩层移动缓慢，下位岩层

5、移动较快，因此，此区内会形成离层现象。(3)重新压实区：工作面后方已断裂的老顶遇到矸石支撑后，下位岩层下沉速度慢，上位岩层下沉速度快，原来发生离层的地方又重新被压实，故该区叫重新压实区。煤壁支撑影响区(a—b);B—离层区(bc);C—重新压实区(cd);I—冒落带;II—裂隙带;III—弯曲下沉带;—支撑影响角61—冒落带;2—裂隙带a—覆岩为软岩层;b—覆岩为中硬岩层;c—覆岩为坚硬岩层5.不同类型覆岩开采后的破坏情况76.回采工作面附近应力集中两相邻采空区周围的应力分布87.采场周围支承压力分布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;

6、C—应力不变区（1）工作面在正常推进期间，上覆岩层所形成的结构，由“煤壁——已冒落矸石”支撑体系来支撑，下位岩层（直接顶）由“煤壁——工作面支架——已冒落矸石”所形成的支撑体系来支撑。（2）由于上覆岩层的结构大多是半拱式的，因此煤壁一端几乎支撑着回采工作空间上方悬露岩层的大部分重量，而采空区后方只承受压实区的重量。（3）工作面前后方形成三个不同的支承压力区。即工作面前方压力增高区、工作面支护空间前后减压区及工作面后方稳压区。（4）随着工作面不断向前推进，这三个区不断向前移动，使工作面承受的压力显现出动态的过程。98.分层开采时的矿山压力显现的基本规律由于在第一分层回采时顶板

7、岩层已经历了一次悬露、破裂、折断和垮落的过程，完整性受到了破坏；下分层工作面的老顶来压将会显著减弱或者不再显现，即通常所说的在回采顶分层时可能出现“动压”，而在回采下分层时则主要表现为“静压”。其基本表现为老顶来压步距小，强度低;支架载荷变小;顶板下沉量变大。10放顶煤开采技术由于放顶煤开采的支架上方存在一层厚而破碎且随采随放的顶煤，因而与分层开采相比，其矿压显现也有一些其自身的特点支承压力冒落的松散顶煤损伤和破坏的顶煤煤层9.放顶煤工作面矿山压力显现特征11巷道掘进阶段（Ⅰ）掘进巷道仅对小范围岩体造成扰动，故一般