裴文俊顶板管理

煤矿顶板管理生产技术科：裴文俊煤矿顶板管理•一、加强顶板管理的重要性•二、顶板事故原因分析•三、巷道围岩压力的概念及规律•四、掘进工作面顶板事故的预防•五、采煤工作面顶板事故的预防•六、矿井顶板灾害的预兆•七、矿井顶板事故的处理•习题一、加强顶板管理的重要性•煤矿事故的主要原因包括瓦斯、顶板、水灾、火灾、煤尘、运输、机电等类型。据统计在2001年—2010年的10年里，各类煤矿死亡事故中顶板事故发生的次数最多，占总数的43%。一、加强顶板管理的重要性•附表1:2001—2010年全国各类煤矿死亡事故起数表•2011年—2014年间，顶板事故有所减少，但仍然在各类事故中占有很大的比例，约10.5%。所以，矿井顶板管理仍然是当前煤矿上一个重要课题。二、顶板事故的原因分析•按冒顶范围，煤矿顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两种；•按发生冒顶事故的力学原因分为坚硬顶板压垮型冒顶、破碎顶板漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶。二、顶板事故的原因分析•1、支护技术和理念落后支护材料、性能不同，支护效果不同。多数煤矿不掌握顶板管理基本理论，以“不变应万变”，支架与支护方式不同，控顶效果不同。二、顶板事故的原因分析•2、不按规程规范作业（1）采掘后不及时支护、空顶作业，最大空顶距离超过规定；（2）进入工作面作业前或放炮后不“敲帮问顶”；（3）处在不安全地点冒险作业或休息；（4）支柱支在浮煤上，软底不“穿鞋”；二、顶板事故的原因分析•3、不按质量标准施工作业（1）架棚巷道，棚距过大，支架之间无稳定措施，支护质量差；（2）支架、支柱初撑力不达标，支架接顶不严，来压时突然垮塌；（3）缺柱、折柱、无效支柱、断梁等不及时补充更换；（4）倾斜巷道支架无迎山角（“顺山棚”），冒高巷道不接顶等；（5）锚杆、锚索的锚固力不达标；（6）不同类型支架混合使用。（7）过地质构造时不加强顶板的支护强度。二、顶板事故的原因分析•4、管理上的缺陷（1）忽视必须的设计和有针对性的采、掘工作面作业规程；（2）巷道或回采工作面布置不合理，过于集中导致应力集中，巷道上下重叠措施不当造成掉底；（3）有关顶板管理制度形同虚设，现场无章可循，工程质量差，三违现象严重；（4）缺少顶板管理方面的安全教育和技术培训；二、顶板事故的原因分析•5、环境条件的制约（1）煤层赋存不稳定，地质构造复杂；（2）采掘工人过度流动，缺少熟练技术工人。三、巷道围岩压力的概念及规律•1、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作用在井巷、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”。三、巷道围岩压力的概念及规律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”。三、巷道围岩压力的概念及规律•2、矿山压力显现规律（1）巷道掘进阶段（Ⅰ）掘进巷道仅对小范围岩体造成扰动，故一般情况下矿压显现不会很剧烈.（2）无采掘影响阶段（Ⅱ）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。三、巷道围岩压力的概念及规律（3）采动影响阶段（Ⅲ）采动影响是由于回采工作引起围岩应力再次重新分布而造成的。这阶段中矿压显现也最强烈。（4）采动影响稳定阶段（Ⅳ）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。三、巷道围岩压力的概念及规律（5）二次采动影响阶段（Ⅴ）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。四、掘进工作面顶板事故的预防•掘进工作面巷道顶板死亡事故80%以上发生在掘进工作面及巷道交叉口。因为掘进破岩后，顶部存在将与岩体失却联系的岩块，如果支护不及时，该岩块可能与岩体失去联系而冒落；交叉口顶板悬顶面积增大，如果支护强度不够，就会造成顶板冒落。四、掘进工作面顶板事故的预防•预防措施主要有：（1）严格控制空顶距，不得超空顶作业。当遇到断层等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，全锚支护巷道应缩小排距；棚子支护时应紧靠掘进工作面，并缩小棚距。（2）掘进工作面必须有前探梁等临时支护，使工人在顶板有防护的条件下打锚杆或支棚腿，以防止冒顶伤人。（3）严格执行“敲帮问顶”制度，危石必须挑下，无法挑下进应采取措施。（4）巷道开口处或交叉口应加强支护强度，并对顶板加强观测。（5）巷道开口应避开顶板压力大或原来巷道冒顶的范围。（6）巷道应布置在稳定的岩体中,尽量避免采动的不利影响。（7）凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工。（8）架棚巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆老支架。（9）巷道在掘进过程中要严把质量关，锚杆、锚索的锚固力必须达标，并定期对巷道顶板进行观测，发现有压力或顶板离层时要及时处理。（10）断层破碎带附近各10m内，巷道交岔点附近各10m，冒顶处附近各10m内，这些都是容易发生顶板事故的地点，巷道支护必须适当加强。五、采煤工作面顶板事故的预防•1、影响采煤工作面顶板事故的因素自然因素（1）煤层倾角。煤层倾角对采煤工作面矿山压力显现的影响是很大的。（2）采煤工作面的围岩组成。采煤工作面的围岩，一般是指直接顶、老顶以及直接底的岩层。这三者对采煤工作面的安全生产有着直接的影响。其中直接顶的稳定性直接决定着支架的选型、支护方式的确定，是引起工作面局部冒顶的主导原因。（3）地质构造。各种地质构造如断层的存在可能改变顶板冒落的一般规律，造成突然来压和冒顶。（4）开采深度。开采深度直接影响着原岩应力大小，同时也影响着开采后巷道或工作面周围岩层内支承压力的大小。随着采深增加，支承压力必然增加，从而导致煤壁片帮及底板膨起的机率增加，由此也可能导致支架载荷增加。（5）煤层厚度。中厚及厚煤层要比薄煤层发生顶板事故的机率大。五、采煤工作面顶板事故的预防•开采技术因素（1）巷道与开采工作的关系，如巷道是处于一侧采动还是两侧采动的条件下，是受初次采动还是受多次采动影响；（2）巷道的保护方法，如巷道是依靠留煤柱保护还是在巷旁用专门的刚性充填带保护；（3）巷道本身采用的支架类型和支护方式。五、采煤工作面顶板事故的预防•2、预防措施•（1）采煤工作面必须按照作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。•（2）严格执行敲帮问顶制度。•（3）采煤工作面必须及时放顶或充填，控顶距离超过作业规程规定时禁止采煤。•（4）开采近距离煤层，上一煤层采用刀柱法、条带法或带状充填法控制顶板，下一煤层采用垮落法控制顶板时，必须制定控制顶板的安全措施。•（5）采煤工作面的伞檐不得超过作业规程的规定，不得任意丢失顶煤和底煤。工作面的浮煤应清理干净。•（6）采煤工作面必须经常存有一定数量的备用支护材料。•（7）采煤工作面老山悬顶面积超过规定是，应停止采煤，待采取措施放顶后再继续采煤。六、矿井顶板灾害的预兆•1、顶板冒落前的预兆（1）响声。岩层下沉断裂、木支架劈裂、金属摩擦支柱的活柱下缩，单体液压支柱安全阀开启等，由顶板运动所引起的上述变化均发出响声。六、矿井顶板灾害的预兆•1、顶板冒落前的预兆（2）掉渣。工作面直接顶由于受上覆岩层运动和自重的作用出现岩层破碎，若工作面支架对顶板的控制不适应。打破相对平衡前，会出现顶板破坏加剧有掉渣现象。六、矿井顶板灾害的预兆•1、顶板冒落前的预兆（3）片帮。冒顶前由于煤壁支承压力增加超过煤体强度。导致工作面煤壁片帮。六、矿井顶板灾害的预兆•1、顶板冒落前的预兆（4）裂缝。顶板的裂缝由于采空区顶板运动，引起工作面顶板下沉，在下沉速度不一致时，产生裂隙。六、矿井顶板灾害的预兆•1、顶板冒落前的预兆（5）脱层。由于工作面支护强度偏小，或支护质量较差时，支柱对顶板的控制能力偏小，使得顶板出现脱层现象。六、矿井顶板灾害的预兆•1、顶板冒落前的预兆（6）漏顶。破碎的伪顶或直接顶，在大面积冒顶以前，有时因为背顶不严实支架架设不牢出现漏顶现象、漏顶如不及时处理，会出现支架支而无力、扩大顶板失控面积，诱发大型冒顶事故。六、矿井顶板灾害的预兆2、确定有无冒顶危险的方法（1）木楔法。在裂缝中打入小木楔，过一段时间，如果发现木楔松动或夹不住了，说明裂缝在扩大，有冒落的危险。六、矿井顶板灾害的预兆2、确定有无冒顶危险的方法（2）敲帮问顶法。用钢钎或手镐敲击顶板，声音清脆响亮的，表明顶板完好；发出呼呼或“嗡嗡”声的表明顶板岩层已离层，应把脱离的岩块挑掉。六、矿井顶板灾害的预兆2、确定有无冒顶危险的方法（3）震动法。右手持凿子或镐头，左手指尖扶顶板，用工具敲击时，如感到顶板震动，即说明此岩石层已经与整体顶板分离。七、矿井顶板事故的处理•1、顶板事故的处理原则总的原则：先外后里；先支后拆；先上后下；先近后远；先顶后帮。七、矿井顶板事故的处理•2、顶板事故处理的方法（1）顶板冒落范围不大时，如果遇难人员被大块矸石压住，可采用干斤顶、液压起动器等工具把大块岩石顶起，将人迅速救出。（2）顶板沿煤壁冒落，矸石块度比较破碎，遇难人员又靠近煤壁位置时，可采用沿煤壁由冒顶区从外向里掏小硐，架设梯形棚子维护顶板，边支架边掏硐，把遇难人员救出。（3）如果遇难者位置靠近放顶区时，可采用沿顶板区由外往里掏小硐，架设梯形棚子，木板背帮背顶，或用前探棚边支护边掏硐，把遇难人员救出。七、矿井顶板事故的处理•2、顶板事故处理的方法（4）工作面冒落范围较小，矸石块度小，比较破碎、并且继续下落、矸石扒一点漏一点。救护人员在这种情况下处理冒顶，抢救人员时，可采用撞楔法处理，控制住顶板。七、矿井顶板事故的处理•2、顶板事故处理的方法•（5）工作面冒落范围很大时，遇难者的位置在冒落工作面的中间，采用掏小硐和撞楔法处理，时间长，不安全。可沿煤层重开开切眼的方法处理。新开切眼与原工作面距离一般为3～5m左右，边支护边掘进。也可沿煤壁掏硐法处理，但靠冒落区的一帮必须用木板背好，防止漏矸石。•（6）如果工作面两头冒顶，把人堵在中间，采用掏小硐和撞楔法穿不过去，可采用另开巷道的方法，绕过冒落区或危险区将遇难人员救出。谢谢！习题•一、选择题•1、煤矿顶板事故按冒顶面积分类有哪些？（）•A、局部冒顶B、压垮型冒顶C、推垮型冒顶D、大型冒顶•2、冒顶事故处理的原则有哪些？（）•A、先上后下B、先里后外C、先近后远D、先顶后帮•3、下列属于冒顶的预兆的有（）•A、漏顶B、声响C、顶板下沉D、裂缝•二、判断题•1、工作面冒落范围很大时，遇难者的位置在冒落工作面的中间，可采用掏小硐和撞楔法处理。（）•2、在裂缝中打入小木楔，过一段时间，如果发现木楔松动或夹不住了，说明裂缝在扩大，有冒落的危险。（）•3、掘进工作面顶板坚硬时可超空顶作业。（）