礦山壓力及頂板管理

1、 頂板事故及勘察王家臣王家臣 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）資源學(xué)院電話 ：（010）623312498329（O） （010）62331107（H）Email: （煤礦安全培訓(xùn)講稿）（煤礦安全培訓(xùn)講稿）老頂直接頂煤層頂板采礦開挖空洞頂板巖石下沉變形、破壞，產(chǎn)生事故概 述采煤作業(yè)時(shí)的頂板管理方式刀柱法充填法緩慢下沉法全部垮落法礦山壓力的基本概念水平原巖應(yīng)力鉛垂原巖應(yīng)力采礦開挖引起的應(yīng)力集中礦山壓力顯現(xiàn)頂板事故的產(chǎn)生頂板事故的產(chǎn)生原巖應(yīng)力重新分布掘進(jìn)過程支護(hù)不及時(shí)支架強(qiáng)度不足頂板事故頂板事故支架不適應(yīng)圍巖的變形與破壞類型變形的時(shí)間效應(yīng)空洞圍巖破壞特殊地質(zhì)條件采礦巖石開挖開挖空洞周邊應(yīng)力集中礦山壓力控制利用

2、礦山壓力活動(dòng)規(guī)律采用合理的開挖順序和過程避免頂板事故，保證采礦作業(yè)安全人工控制與支護(hù)礦山壓力研究情況煤礦的五大災(zāi)害瓦斯、頂板頂板、火、水、粉塵1979年在中國礦大成立了煤炭工業(yè)礦山壓力情報(bào)中心站下設(shè)8個(gè)分站綜采礦壓分站 煤科總院開采所 史元偉單體支柱分站 山東礦院 宋振騏井巷地壓分站 西安礦院 石平伍礦壓儀表分站 西安煤礦儀器廠 朱安久沖擊地壓分站 煤科總院開采所 康立軍礦山支護(hù)與設(shè)備分站 北京煤礦機(jī)械廠 趙宏珠 軟巖工程分站 中礦大北京 何滿潮 放頂煤礦壓分站 中礦大北京 王家臣第一節(jié) 礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律及影響因素一 礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律（一（一)工作面礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律工作面礦壓顯現(xiàn)的基本

3、規(guī)律圖3-3-1 老頂斷裂成巖塊后的轉(zhuǎn)動(dòng)隨著工作面推進(jìn)還可能形成四、五不同數(shù)量巖塊的咬合平衡，直到巖塊間的咬合關(guān)系不能滿足平衡關(guān)系為止。此時(shí)，老頂?shù)氖Х€(wěn)將對(duì)工作面帶來嚴(yán)重的礦山壓力顯現(xiàn)，甚至危及生產(chǎn)和人身安全，形成老頂?shù)某醮蝸韷?。初次來壓特征：老頂初次來壓比較突然。來壓前回采工作空間上方的頂板壓力比較小。因而往往容易使人疏忽大意。初次來壓時(shí)，老頂垮距比較大，影響的范圍也比較廣，工作面易出現(xiàn)事故。老頂初次來壓對(duì)工作面的影響較大，因此必須掌握初次來壓步距的大小，以便及時(shí)采取對(duì)策。在來壓期間，必須加強(qiáng)支架的支撐力，尤其要加強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。一般可以采用木垛、斜撐等特種支架加強(qiáng)回采工作空間的支護(hù)。初次來

4、壓是工作面礦山壓力顯現(xiàn)的重要現(xiàn)象，衡量其指標(biāo)是來壓強(qiáng)度和初次來壓步距，頂板堅(jiān)硬、直接頂薄的工作面初次來壓強(qiáng)度大、來壓步距大。 老頂來壓前，回采工作面的頂板壓力并不大。但煤壁內(nèi)的支承壓力卻達(dá)到了這種情況下的最大值。所以，煤幫的變形與塌落（片幫），常常是預(yù)示工作面頂板來壓的一個(gè)重要標(biāo)志。 隨著回采工作面的推進(jìn)，在老頂初次來壓以后，裂隙帶巖層形成的結(jié)構(gòu)，將始終經(jīng)歷“穩(wěn)定-失穩(wěn)-再穩(wěn)定”的變化，這種變化將呈現(xiàn)周而復(fù)始的過程。由于結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)導(dǎo)致了工作面頂板的來壓。這種來壓也將隨著工作面的推進(jìn)而呈周期性出現(xiàn)。因此，由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來壓現(xiàn)象稱之為工作面頂板的周期來壓。 周期來壓的主要表現(xiàn)

5、形式是：頂板下沉速度急劇增加，頂板的下沉量變大；支柱所受的載荷普遍增加；有時(shí)還可能引起煤壁片幫、支柱折損、頂板發(fā)生臺(tái)階下沉等現(xiàn)象。如果支柱參數(shù)選擇不合適或者單體支柱穩(wěn)定性較差，則可能導(dǎo)致局部冒頂、甚至頂板沿工作面切落等事故。（二）分層開采時(shí)的礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律（二）分層開采時(shí)的礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律由于在第一分層回采時(shí)頂板巖層已經(jīng)歷了一次懸露、破裂、折斷和垮落的過程，完整性受到了破壞；因此，下分層工作面的老頂來壓將會(huì)顯著減弱或者不再顯現(xiàn)，即通常所說的在回采頂分層時(shí)可能出現(xiàn)“動(dòng)壓”，而在回采下分層時(shí)則主要表現(xiàn)為“靜壓”。其基本表現(xiàn)為老頂來壓步距小，強(qiáng)度低; 支架載荷變小; 頂板下沉量變大。圖

6、3-3-2 放頂煤開采技術(shù)由于放頂煤開采的支架上方存在一層厚而破碎且隨采隨放的頂煤，因而與分層開采相比，其礦壓顯現(xiàn)也有一些其自身的特點(diǎn)（三）放頂煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)特征（三）放頂煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)特征支承壓力冒落的松散頂煤損傷和破壞的頂煤煤層放頂煤開采時(shí)，一次性采出厚度增大，直接頂?shù)目迓涓叨瘸杀对黾右淮涡圆沙龊穸仍龃螅苯禹數(shù)目迓涓叨瘸杀对黾?，并且與煤層的采出厚度顯著相關(guān)。綜放開采時(shí)，采場(chǎng)上方仍可形成穩(wěn)定的砌體梁式老頂結(jié)構(gòu)，但其形成的位置相對(duì)遠(yuǎn)離采場(chǎng)，其穩(wěn)定性也發(fā)生了相應(yīng)的變化。頂煤運(yùn)移規(guī)律及對(duì)礦壓顯現(xiàn)有顯著影響頂煤運(yùn)移規(guī)律及對(duì)礦壓顯現(xiàn)有顯著影響。支架上方的頂煤經(jīng)過了支承壓力作用發(fā)生了破碎，

7、剛度降低，但破碎程度與頂煤強(qiáng)度，裂隙分布和支承壓力分布情況等有關(guān)，堅(jiān)硬頂煤的運(yùn)移始動(dòng)點(diǎn)距煤壁距離較小，累計(jì)位移量較小，頂煤的破碎效果較差，傳遞上覆巖層作用的能力較強(qiáng)，則表現(xiàn)出的礦壓顯現(xiàn)明顯。支承壓力分布區(qū)前移支承壓力分布區(qū)前移。放頂煤開采時(shí)，工作面前方的支承壓力區(qū)距煤壁距離較大，發(fā)生前移。對(duì)軟煤而言，支承壓力峰值點(diǎn)距煤壁距離較硬煤的大，峰值小，分布平坦。支架工作阻力變化不大支架工作阻力變化不大。放頂煤工作面的支架阻力不大于單一煤層或分層開采的頂分層開采的工作面的。來壓的動(dòng)載系數(shù)也沒有明顯變化，支架以初撐和一次增阻工作狀態(tài)為主。前柱工作阻力普遍大于后柱的，一般為10 - 15%，對(duì)于軟頂煤而言，

8、頂煤的破碎和放出較充分，支架頂梁后部上方的頂煤較少，不利于傳遞上覆巖層的作用，因此相對(duì)硬頂煤而言，支架前柱的工作阻力大于后柱的工作阻力這一特點(diǎn)表現(xiàn)的更明顯。（四）巷道礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律 巷道掘進(jìn)階段（）掘進(jìn)巷道僅對(duì)小范圍巖體造成擾動(dòng)，故一般情況下礦壓顯現(xiàn)不會(huì)很劇烈.無采掘影響階段（）頂?shù)装逡平俣缺染蜻M(jìn)期間要小得多，故巷道基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)。采動(dòng)影響階段（）采動(dòng)影響是由于回采工作引起圍巖應(yīng)力再次重新分布而造成的。這階段中礦壓顯現(xiàn)也最強(qiáng)烈。采動(dòng)影響穩(wěn)定階段（）這是巷道圍巖經(jīng)受一次采動(dòng)影響后重新進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的階段，故其圍巖移動(dòng)特征基本上與無采掘影響階段類似。二次采動(dòng)影響階段（）二次采動(dòng)影響的時(shí)

9、間和空間規(guī)律與一次采動(dòng)影響類似，但由于這種情況下巷道受到下區(qū)段工作面超前支承壓力和巷道煤體一側(cè)殘余支承壓力的疊加作用，二次采動(dòng)影響的劇烈程度和影響范圍都會(huì)比一次采動(dòng)影響稍大。移近速度曲線移近量曲線二 影響礦山壓力顯現(xiàn)的基本因素?cái)鄬优c褶曲擠壓與破碎帶節(jié)理、裂隙煤層傾角開采深度上部煤層殘留煤柱工作面推進(jìn)速度采高與控頂距第二節(jié) 頂板事故的致因及防治一 采場(chǎng)頂板事故的致因及防治（一）頂板事故分類按冒頂范圍可將頂板事故分為局部冒頂和大型冒頂兩類。局部冒頂是指范圍不大，有時(shí)僅在35支架范圍內(nèi)，傷亡人數(shù)不多(12人)的冒頂，常發(fā)生在靠近煤壁附近、采場(chǎng)兩端以及放頂線附近。實(shí)際煤礦生產(chǎn)中，局部冒頂事故的次數(shù)遠(yuǎn)多

10、于大型冒頂事故，約占采場(chǎng)冒頂事故的70%，總的危害比較大。大型冒頂是指范圍較大，傷亡人數(shù)較多（每次死亡3人以上）的冒頂。（二）局部冒頂事故的致因及防治（二）局部冒頂事故的致因及防治1靠煤壁附近的局部冒頂局部冒頂?shù)脑蛞话阌腥N：一是直接頂被密集裂隙切割，形成了游離巖塊；二是采高過大，在老頂來壓期間，煤壁片幫，擴(kuò)大了無支護(hù)空間；三是放頂煤開采，頂煤破碎。煤層的直接頂中，常存在多組相交裂隙時(shí)，這些相交的裂隙容易將直接頂分割成游離巖塊，極易發(fā)生脫落，在采煤機(jī)采煤或爆破落煤后，如果支護(hù)不及時(shí)，這類游離巖塊可能突然冒落砸人，造成局部冒頂事故?？棵罕诟浇木植棵绊斒鹿实念A(yù)防（）單體支柱工作面：采用能及時(shí)支

11、護(hù)懸露頂板的支架，如正懸臂交錯(cuò)頂梁支架，正倒懸臂錯(cuò)梁直線柱支架等，提高支柱的初撐力。在金屬網(wǎng)下，可以采用長鋼梁對(duì)棚邁步支架。盡量使工作面與煤層的主要節(jié)理方向垂直或斜交，避免煤層片幫。煤層一旦片幫，應(yīng)掏梁窩超前支護(hù)，防止冒頂。正倒懸臂錯(cuò)梁直線柱支架布置正懸臂交錯(cuò)頂量支架（）綜采工作面支架設(shè)計(jì)上，采用長側(cè)護(hù)板，整體頂梁，內(nèi)伸縮式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撐力；工藝操作上，采煤機(jī)過后，及時(shí)伸出伸縮梁，及時(shí)擦頂帶壓移架，頂梁的俯視角不超過7。當(dāng)碎頂范圍較大時(shí)（比如過斷層破碎帶等），則應(yīng)對(duì)破碎直接頂注入樹脂類粘結(jié)劑使其固化，以防止冒頂。2采場(chǎng)兩端的局部冒頂（1）單體支柱工作面 原因

12、：兩端機(jī)頭機(jī)尾處，暴露的空間大; 支承壓力集中; 巷道提前掘進(jìn); 引發(fā)了巷道周邊的變形與破壞。經(jīng)常要進(jìn)行機(jī)頭機(jī)尾的移置工作，拆除老支柱支設(shè)新支柱時(shí)，碎頂可能進(jìn)一步松動(dòng)冒落。隨著回采工作面的推進(jìn)，要拆掉原巷道支架的一個(gè)棚腿，換用抬棚支承棚梁，在這一拆一支之間，碎頂也可能冒落。 預(yù)防：在機(jī)頭機(jī)尾處各應(yīng)用四對(duì)一梁三柱的鋼梁抬棚支護(hù)（即四對(duì)八梁支護(hù)），每對(duì)抬棚隨機(jī)頭機(jī)尾的推移邁步前移；或在機(jī)頭機(jī)尾處采用雙楔鉸接頂梁支護(hù)。在工作面巷道相連處，宜用一對(duì)抬棚邁步前移，托住原巷道支架的棚梁。此外，在采場(chǎng)兩端還可以采用十字鉸接頂梁支護(hù)系統(tǒng)以防漏冒。 在超前工作面10米以內(nèi)，巷道支架應(yīng)加雙中心柱，超前工作面102

13、0米，巷道支架應(yīng)加單中心柱以預(yù)防冒頂。（2）綜采工作面 如果工作面兩端沒有應(yīng)用端頭支架，則在工作面與巷道相連處，需用一對(duì)邁步抬棚。此外，超前工作面20米內(nèi)的巷道支架也應(yīng)以中心柱加強(qiáng)。3放頂線附近的局部冒頂頂板中游離巖塊旋轉(zhuǎn)推倒支架放頂線附近的局部冒頂主要發(fā)生在使用單體支柱的工作面。放頂線上支柱受力是不均勻的，當(dāng)人工回拆“吃勁”的柱子時(shí)，往往柱子一倒下頂板就冒落，如果回柱工來不及退到安全地點(diǎn)，就可能被砸著而造成頂板事故。當(dāng)頂板中存在被斷層、裂隙、層理等切割而形成的大塊游離巖塊時(shí)，回柱后游離巖塊就會(huì)旋轉(zhuǎn)，可能推倒采場(chǎng)支架導(dǎo)致發(fā)生局部冒頂，在金屬網(wǎng)假頂下回柱放頂時(shí)，由于網(wǎng)上有大塊游離巖塊，也可能會(huì)發(fā)

14、生上述的因游離巖塊旋轉(zhuǎn)而推倒支架的局部冒頂。預(yù)防措施：第一，加強(qiáng)地質(zhì)及觀察工作，記載大巖塊的位置及尺寸；第二，在大巖塊范圍內(nèi)用木垛等加強(qiáng)支護(hù)；第三，當(dāng)大巖塊沿工作面推進(jìn)方向的長度超過一次放頂步距離時(shí)，在大巖塊的范圍內(nèi)要延長控頂距；第四，如果工作面用的是單體金屬支柱，在大巖塊范圍內(nèi)要用木支架替換金屬支架；第五，待大巖塊全部都處在放頂線以外的采空區(qū)時(shí)，再用絞車回木支柱。4. 地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂?shù)刭|(zhì)破壞帶及附近的頂板裂隙發(fā)育、破碎，斷層面間多充以粉狀或泥狀物；斷層面都比較尖滑,使上、下盤之間的巖石無粘結(jié)力,尤其是斷層面成為導(dǎo)水裂隙時(shí)，更是彼此分離。單體支柱工作面如果遇到垂直于工作面或斜交于工作

15、面的斷層時(shí)，在頂板活動(dòng)過程中，斷層附近破斷巖塊可能順斷層面下滑。從而推倒工作面支架，造成局部冒頂。為預(yù)防這類頂板事故，應(yīng)在斷層兩側(cè)加設(shè)木垛加強(qiáng)維護(hù)，并迎著巖塊可能滑下的方向支設(shè)戧棚或戧柱。對(duì)于有些綜采工作面，高檔普采和普采工作面，回采過程中，煤壁的前方頂板和煤層特別破碎，為保證正常割煤，不漏矸子，可采用全楔式木錨桿。當(dāng)斷層處的頂板特別破碎，用錨桿錨固的效果不佳時(shí)，可采用注入法，將較多的樹脂注入大量的煤巖裂隙中，進(jìn)行預(yù)加固。(三）大型冒頂事故的致因及防治1. 老頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂發(fā)生的條件：直接頂比較薄，其厚度小于煤層采高的23倍，冒落后不能充填滿采空區(qū)；直接頂上面老頂分層厚度小于56m，初次

16、來壓步距為2030m，或更大一些。工作面中，當(dāng)支柱的初撐力較低時(shí)，老頂斷裂在煤壁之內(nèi)。當(dāng)工作面推進(jìn)到老頂斷裂線附近時(shí)，頂板出現(xiàn)臺(tái)階下沉，這時(shí)老頂巖塊的重量全部由采場(chǎng)支架承擔(dān)。致因：垮落帶老頂巖塊壓壞采場(chǎng)支架垮落帶老頂巖塊沖擊壓壞采場(chǎng)支架離層沖擊壓壞支架預(yù)防措施采場(chǎng)支架的支撐力應(yīng)能平衡垮落帶直接頂及老頂巖層的重量;采場(chǎng)支架的初撐力應(yīng)能保證直接頂與老頂之間不離層; 采場(chǎng)支架的可縮量應(yīng)能滿足裂隙帶老頂下沉的要求; 遇到平行工作面的斷層時(shí)（1）如果工作面支護(hù)是單體支柱，當(dāng)斷層剛露出煤壁時(shí)，在斷層范圍內(nèi)就要及時(shí)加強(qiáng)工作面支護(hù)（最好用木垛），不得采用正?；刂? 要擴(kuò)大控頂距，并用木支柱替換金屬支柱，待斷

17、層進(jìn)到采空區(qū)后再回柱; （2）如果工作面支護(hù)是液壓自移支架，若支架的工作阻力有較大的富裕，則工作面可以正常推進(jìn)，若支架的工作阻力沒有太大的富裕，則應(yīng)考慮使工作面與斷層斜交或在采空區(qū)挑頂?shù)拇胧┻^斷層。2. 厚層難冒頂板大面積冒頂發(fā)生的條件：整體厚層硬巖層頂板（如砂巖、砂礫巖、礫巖等其分層厚度大于56米）時(shí)，它們要懸露幾千平方米、幾萬平方米，甚至十幾萬平方米才冒落。這樣大面積的頂板在極短時(shí)間內(nèi)冒落下來，不僅由于重量的作用會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊破壞力，而且更嚴(yán)重的是會(huì)把已采空間的空氣瞬時(shí)擠出，形成巨大的暴風(fēng)，破壞力極強(qiáng)。預(yù)兆：頂板斷裂聲響的頻率和音響增大；煤幫有明顯受壓與片幫現(xiàn)象；底板出現(xiàn)底鼓或沿煤柱附近

18、的底板發(fā)生裂縫；上下平巷超前壓力較明顯；工作面中支柱載荷和頂板下沉速度明顯增大；有時(shí)采空區(qū)頂板發(fā)生裂縫或淋水加大。探測(cè)方法：可以用微震儀、地音儀和超聲波地層應(yīng)力儀等進(jìn)行預(yù)測(cè)，厚層堅(jiān)硬巖層的破壞過程，長的在冒頂前幾十天就出現(xiàn)聲響和其他異常現(xiàn)象，短的在冒頂前幾天，甚至幾小時(shí)也會(huì)出現(xiàn)預(yù)兆，因此，根據(jù)儀器測(cè)量的結(jié)果，再結(jié)合歷次冒頂預(yù)兆的特征，可以對(duì)大面積冒頂進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，避免造成災(zāi)害。預(yù)防措施：（1）頂板高壓注水頂板高壓注水 （2）強(qiáng)制放頂）強(qiáng)制放頂30m17-21高壓注水爆破放頂3. 漏垮型冒頂?shù)闹乱蚣胺乐沃乱颍河捎诿簩觾A角較大，直接頂又異常破碎，采場(chǎng)支護(hù)系統(tǒng)中如果某個(gè)地點(diǎn)失效發(fā)生局部漏冒，破碎

19、頂板就有可能從這個(gè)地點(diǎn)開始沿工作面往上全部漏空，造成支架失穩(wěn)，導(dǎo)致漏垮工作面。預(yù)防漏垮型冒頂?shù)拇胧哼x用合適的支柱，使工作面支護(hù)系統(tǒng)有足夠的支撐力與可縮量；頂板必須背嚴(yán)實(shí)；嚴(yán)禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出現(xiàn)局部冒頂。工作面漏垮示意圖4. 復(fù)合頂板推垮型冒頂復(fù)合頂板的特征：（1）煤層頂板由下“軟”上“硬”不同巖性的巖層組成；（2）“軟”、“硬”巖層間有煤線或薄層軟弱巖層；（3）0.5m下部“軟”巖層的厚度3.0m。復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)臋C(jī)理：(1)支柱的初撐力小，軟硬巖層下沉不同步，軟快而硬慢，從而導(dǎo)致軟巖層與其上部硬巖層離層;(2)下位軟巖斷裂出六面體 的原因: 1)地質(zhì)構(gòu)造，即下位軟巖層中

20、存在原生的斷層、裂隙或尖滅構(gòu)造；2)巷道布置原因，即在工作面開采范圍內(nèi)存在沿走向或沿傾斜的舊巷，下沉、斷裂；3)支柱初撐力低，由于支柱初撐力低，導(dǎo)致下位軟巖層沿煤幫斷裂。下位軟巖層離層斷裂預(yù)防措施應(yīng)用偽俯斜工作面并使垂直工作面方向的向下傾角達(dá)46; 掘進(jìn)上下順槽時(shí)不破壞復(fù)合頂板; 工作面初采時(shí)不要反推; 控制采高，使軟巖層冒落后能超過采高; 盡量避免上下順槽與工作面斜交; 靈活地應(yīng)用戧柱戧棚，使它們迎著六面體可能推移的方向支設(shè); 在開切眼附近于控頂區(qū)內(nèi)，系統(tǒng)地布置樹脂錨桿; 但是，在采用這個(gè)措施時(shí)應(yīng)考慮采場(chǎng)中打錨桿鉆孔的可能性和頂板硬巖層折斷垮落時(shí)，由于沒有已垮落軟巖層作墊層，來壓是否會(huì)過于強(qiáng)

21、烈。除上述措施外，還有兩條應(yīng)該采用的。第一，在使用摩擦支柱和金屬鉸接頂梁的回采工作面中，用拉鉤式連接器把每排支柱從工作面上端至工作面下端連接起來，由于在走向上支架已由鉸接頂梁連成一體，這就在采場(chǎng)中組成了一個(gè)穩(wěn)定的可以阻止六面體下推的“整體支架”。第二，必須提高單體支柱的初撐力，使初撐力不僅能支承住頂板下位軟巖層，而且能把軟巖層貼緊硬巖層，讓其間的摩擦力足夠阻止軟巖層下滑，從而支架本身也能穩(wěn)定。二 巷道冒頂事故的致因及防治發(fā)生地點(diǎn)：巷道頂板死亡事故80%以上發(fā)生在掘進(jìn)工作面及巷道交叉口。（一）掘進(jìn)工作面冒頂事故第一，掘進(jìn)破巖后，頂部存在將與巖體失卻聯(lián)系的巖塊，如果支護(hù)不及時(shí)，該巖塊可能與巖體失去

22、聯(lián)系而冒落；第二，掘進(jìn)工作面附近已支護(hù)部分的頂部存在與巖體完全失去聯(lián)系的巖塊，一旦支護(hù)失效，就會(huì)冒落造成事故。原因：預(yù)防掘進(jìn)工作面冒頂事故的措施:（1）嚴(yán)格控制空頂距。當(dāng)遇到斷層褶曲等地質(zhì)構(gòu)造破壞帶或?qū)永砹严栋l(fā)育的巖層時(shí)，棚子支護(hù)時(shí)應(yīng)緊靠掘進(jìn)工作面，并縮小棚距，在工作面附近應(yīng)采用拉條等把棚子連成一體防止棚子被推垮，必要時(shí)還要打中柱；（2）嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，危石必須挑下，無法挑下進(jìn)應(yīng)采取臨時(shí)支撐措施，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。（3）掘進(jìn)工作面冒頂區(qū)及破碎帶必須背嚴(yán)接實(shí)，必要時(shí)要掛金屬網(wǎng)防止漏空。（4）掘進(jìn)工作面炮眼布置及裝藥量必須與巖石性質(zhì)、支架與掘進(jìn)工作面距離相適應(yīng)，以防止因放炮而崩倒棚子。（5）采用

23、“前探掩護(hù)式支架”，使工人在頂板有防護(hù)的條件下出渣，支棚腿，以防止冒頂傷人。（二）巷道交叉處的冒頂事故原因：巷道交叉處冒頂事故往往發(fā)生在巷道開岔的時(shí)候，因?yàn)殚_岔口需要架設(shè)抬棚替換原巷道棚子的棚腿，如果開岔處巷道頂部存在與巖體失卻聯(lián)系的巖塊，并且圍巖正向巷道擠壓，而新支設(shè)抬棚的強(qiáng)度不夠，或穩(wěn)定性不夠，就可能造成冒頂事故。預(yù)防巷道開岔處冒頂?shù)拇胧┤缦?。?）開岔口應(yīng)避開原來巷道冒頂?shù)姆秶?；?）必須在開口抬棚支設(shè)穩(wěn)定后再拆除原巷道棚腿，不得過早拆除，切忌先拆棚腿后支護(hù)抬棚；（3）注意選用抬棚材料的質(zhì)量與規(guī)格，保證抬棚有足夠的強(qiáng)度；（4）當(dāng)開口處圍巖尖角被擠壓壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取加強(qiáng)抬棚穩(wěn)定性的措施。（

24、三）支架支護(hù)巷道冒頂防治支架支護(hù)巷道的冒頂可分為壓垮型、漏垮型和推垮型。壓垮型冒頂是因巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過大，損壞了支架，導(dǎo)致巷道頂部已破碎的巖塊冒落。漏垮型冒頂是因無支護(hù)巷道或支護(hù)失效（非壓壞）巷道頂部存在游離巖塊，這些巖塊在重力作用下冒落。推垮型冒頂是因巷道頂幫破碎巖石，在其運(yùn)動(dòng)過程中存在平行巷道軸線的分力，如果這部分巷道支架的穩(wěn)定性不夠，可能被推倒而冒頂。掘進(jìn)工作面10m內(nèi)，斷層破碎帶附近各10m內(nèi)，巷道交岔點(diǎn)附近各10m，冒頂處附近各10m內(nèi)，這些都是容易發(fā)生頂板事故的地點(diǎn)，巷道支護(hù)必須適當(dāng)加強(qiáng)。8）在易發(fā)生推垮型冒頂?shù)南锏乐幸岣呦锏乐Ъ艿姆€(wěn)定性，可以在巷道的架棚之間嚴(yán)格

25、地用拉撐件連接固定，增加架棚的穩(wěn)定性，以防推倒。傾斜巷道中架棚被推倒的可能性更大，其架棚間拉撐件的強(qiáng)度要適當(dāng)加大。根據(jù)冒頂?shù)脑?，提出如下幾條預(yù)防措施：1）巷道應(yīng)布置在穩(wěn)定的巖體中,盡量避免采動(dòng)的不利影響.2）巷道支架應(yīng)有足夠的支護(hù)強(qiáng)度以抗衡圍巖壓力.3）巷道支架所能承受的變形量，應(yīng)與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng).4）盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時(shí)，盡可能采用有初撐力的支架，支架施工時(shí)要嚴(yán)格按工序質(zhì)量要求進(jìn)行，并特別注意頂與幫的背嚴(yán)背實(shí)問題，杜絕支架與圍巖間的空頂與空幫現(xiàn)象；5）凡因支護(hù)失效而空頂?shù)牡攸c(diǎn)，重新支護(hù)時(shí)應(yīng)先護(hù)頂，再施工6）巷道替換支架時(shí)，必須先支新支架，再拆老支架.

26、7）錨噴巷道成巷后要定期檢查危巖石并及時(shí)處理.（四）錨桿支護(hù)巷道冒頂防治1.應(yīng)用地應(yīng)力為基礎(chǔ)的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法該方法的特點(diǎn)：考慮了實(shí)際地應(yīng)力（尤其是水平地應(yīng)力）和圍巖力學(xué)性質(zhì)對(duì)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的影響；其次使用計(jì)算機(jī)和有限差分軟件通過錨桿支護(hù)數(shù)值模擬分析進(jìn)行錨桿參數(shù)初始設(shè)計(jì)；然后利用儀器對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性和錨桿受力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；最后根據(jù)反饋信息不斷修改初始設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)結(jié)果更為可靠。中國礦業(yè)大學(xué)等單位基于上述研究思想提出了適合在我國煤礦推廣應(yīng)用的“地質(zhì)評(píng)估數(shù)值模擬初始設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)利用反饋信息修改設(shè)計(jì)”錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法，并編制了成套的煤巷錨桿支護(hù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。 利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)4. 地

27、質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂?shù)刭|(zhì)破壞帶及附近的頂板裂隙發(fā)育、破碎，斷層面間多充以粉狀或泥狀物；斷層面都比較尖滑,使上、下盤之間的巖石無粘結(jié)力,尤其是斷層面成為導(dǎo)水裂隙時(shí)，更是彼此分離。單體支柱工作面如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的斷層時(shí)，在頂板活動(dòng)過程中，斷層附近破斷巖塊可能順斷層面下滑。從而推倒工作面支架，造成局部冒頂。為預(yù)防這類頂板事故，應(yīng)在斷層兩側(cè)加設(shè)木垛加強(qiáng)維護(hù)，并迎著巖塊可能滑下的方向支設(shè)戧棚或戧柱。對(duì)于有些綜采工作面，高檔普采和普采工作面，回采過程中，煤壁的前方頂板和煤層特別破碎，為保證正常割煤，不漏矸子，可采用全楔式木錨桿。當(dāng)斷層處的頂板特別破碎，用錨桿錨固的效果不佳時(shí)，可采用注入

28、法，將較多的樹脂注入大量的煤巖裂隙中，進(jìn)行預(yù)加固。(三）大型冒頂事故的致因及防治1. 老頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂發(fā)生的條件：直接頂比較薄，其厚度小于煤層采高的23倍，冒落后不能充填滿采空區(qū)；直接頂上面老頂分層厚度小于56m，初次來壓步距為2030m，或更大一些。工作面中，當(dāng)支柱的初撐力較低時(shí)，老頂斷裂在煤壁之內(nèi)。當(dāng)工作面推進(jìn)到老頂斷裂線附近時(shí)，頂板出現(xiàn)臺(tái)階下沉，這時(shí)老頂巖塊的重量全部由采場(chǎng)支架承擔(dān)。致因：垮落帶老頂巖塊壓壞采場(chǎng)支架垮落帶老頂巖塊沖擊壓壞采場(chǎng)支架離層沖擊壓壞支架預(yù)防措施采場(chǎng)支架的支撐力應(yīng)能平衡垮落帶直接頂及老頂巖層的重量;采場(chǎng)支架的初撐力應(yīng)能保證直接頂與老頂之間不離層; 采場(chǎng)支架的可

29、縮量應(yīng)能滿足裂隙帶老頂下沉的要求; 遇到平行工作面的斷層時(shí)（1）如果工作面支護(hù)是單體支柱，當(dāng)斷層剛露出煤壁時(shí)，在斷層范圍內(nèi)就要及時(shí)加強(qiáng)工作面支護(hù)（最好用木垛），不得采用正常回柱法; 要擴(kuò)大控頂距，并用木支柱替換金屬支柱，待斷層進(jìn)到采空區(qū)后再回柱; （2）如果工作面支護(hù)是液壓自移支架，若支架的工作阻力有較大的富裕，則工作面可以正常推進(jìn)，若支架的工作阻力沒有太大的富裕，則應(yīng)考慮使工作面與斷層斜交或在采空區(qū)挑頂?shù)拇胧┻^斷層。2. 厚層難冒頂板大面積冒頂發(fā)生的條件：整體厚層硬巖層頂板（如砂巖、砂礫巖、礫巖等其分層厚度大于56米）時(shí)，它們要懸露幾千平方米、幾萬平方米，甚至十幾萬平方米才冒落。這樣大面積的

30、頂板在極短時(shí)間內(nèi)冒落下來，不僅由于重量的作用會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊破壞力，而且更嚴(yán)重的是會(huì)把已采空間的空氣瞬時(shí)擠出，形成巨大的暴風(fēng)，破壞力極強(qiáng)。預(yù)兆：頂板斷裂聲響的頻率和音響增大；煤幫有明顯受壓與片幫現(xiàn)象；底板出現(xiàn)底鼓或沿煤柱附近的底板發(fā)生裂縫；上下平巷超前壓力較明顯；工作面中支柱載荷和頂板下沉速度明顯增大；有時(shí)采空區(qū)頂板發(fā)生裂縫或淋水加大。探測(cè)方法：可以用微震儀、地音儀和超聲波地層應(yīng)力儀等進(jìn)行預(yù)測(cè)，厚層堅(jiān)硬巖層的破壞過程，長的在冒頂前幾十天就出現(xiàn)聲響和其他異常現(xiàn)象，短的在冒頂前幾天，甚至幾小時(shí)也會(huì)出現(xiàn)預(yù)兆，因此，根據(jù)儀器測(cè)量的結(jié)果，再結(jié)合歷次冒頂預(yù)兆的特征，可以對(duì)大面積冒頂進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，避免造

31、成災(zāi)害。預(yù)防措施：（1）頂板高壓注水頂板高壓注水 （2）強(qiáng)制放頂）強(qiáng)制放頂30m17-21高壓注水爆破放頂3. 漏垮型冒頂?shù)闹乱蚣胺乐沃乱颍河捎诿簩觾A角較大，直接頂又異常破碎，采場(chǎng)支護(hù)系統(tǒng)中如果某個(gè)地點(diǎn)失效發(fā)生局部漏冒，破碎頂板就有可能從這個(gè)地點(diǎn)開始沿工作面往上全部漏空，造成支架失穩(wěn)，導(dǎo)致漏垮工作面。預(yù)防漏垮型冒頂?shù)拇胧哼x用合適的支柱，使工作面支護(hù)系統(tǒng)有足夠的支撐力與可縮量；頂板必須背嚴(yán)實(shí)；嚴(yán)禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出現(xiàn)局部冒頂。工作面漏垮示意圖4. 復(fù)合頂板推垮型冒頂復(fù)合頂板的特征：（1）煤層頂板由下“軟”上“硬”不同巖性的巖層組成；（2）“軟”、“硬”巖層間有煤線或薄層軟弱巖層；

32、（3）0.5m下部“軟”巖層的厚度3.0m。復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)臋C(jī)理：(1)支柱的初撐力小，軟硬巖層下沉不同步，軟快而硬慢，從而導(dǎo)致軟巖層與其上部硬巖層離層;(2)下位軟巖斷裂出六面體 的原因: 1)地質(zhì)構(gòu)造，即下位軟巖層中存在原生的斷層、裂隙或尖滅構(gòu)造；2)巷道布置原因，即在工作面開采范圍內(nèi)存在沿走向或沿傾斜的舊巷，下沉、斷裂；3)支柱初撐力低，由于支柱初撐力低，導(dǎo)致下位軟巖層沿煤幫斷裂。下位軟巖層離層斷裂預(yù)防措施應(yīng)用偽俯斜工作面并使垂直工作面方向的向下傾角達(dá)46; 掘進(jìn)上下順槽時(shí)不破壞復(fù)合頂板; 工作面初采時(shí)不要反推; 控制采高，使軟巖層冒落后能超過采高; 盡量避免上下順槽與工作面斜交;

33、靈活地應(yīng)用戧柱戧棚，使它們迎著六面體可能推移的方向支設(shè); 在開切眼附近于控頂區(qū)內(nèi)，系統(tǒng)地布置樹脂錨桿; 但是，在采用這個(gè)措施時(shí)應(yīng)考慮采場(chǎng)中打錨桿鉆孔的可能性和頂板硬巖層折斷垮落時(shí)，由于沒有已垮落軟巖層作墊層，來壓是否會(huì)過于強(qiáng)烈。除上述措施外，還有兩條應(yīng)該采用的。第一，在使用摩擦支柱和金屬鉸接頂梁的回采工作面中，用拉鉤式連接器把每排支柱從工作面上端至工作面下端連接起來，由于在走向上支架已由鉸接頂梁連成一體，這就在采場(chǎng)中組成了一個(gè)穩(wěn)定的可以阻止六面體下推的“整體支架”。第二，必須提高單體支柱的初撐力，使初撐力不僅能支承住頂板下位軟巖層，而且能把軟巖層貼緊硬巖層，讓其間的摩擦力足夠阻止軟巖層下滑，從

34、而支架本身也能穩(wěn)定。二 巷道冒頂事故的致因及防治發(fā)生地點(diǎn)：巷道頂板死亡事故80%以上發(fā)生在掘進(jìn)工作面及巷道交叉口。（一）掘進(jìn)工作面冒頂事故第一，掘進(jìn)破巖后，頂部存在將與巖體失卻聯(lián)系的巖塊，如果支護(hù)不及時(shí)，該巖塊可能與巖體失去聯(lián)系而冒落；第二，掘進(jìn)工作面附近已支護(hù)部分的頂部存在與巖體完全失去聯(lián)系的巖塊，一旦支護(hù)失效，就會(huì)冒落造成事故。原因：預(yù)防掘進(jìn)工作面冒頂事故的措施:（1）嚴(yán)格控制空頂距。當(dāng)遇到斷層褶曲等地質(zhì)構(gòu)造破壞帶或?qū)永砹严栋l(fā)育的巖層時(shí)，棚子支護(hù)時(shí)應(yīng)緊靠掘進(jìn)工作面，并縮小棚距，在工作面附近應(yīng)采用拉條等把棚子連成一體防止棚子被推垮，必要時(shí)還要打中柱；（2）嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，危石必須挑下，無法挑下進(jìn)應(yīng)采取臨時(shí)支撐措施，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。（3）掘進(jìn)工作面冒頂區(qū)及破碎帶必須背嚴(yán)接實(shí)，必要時(shí)要掛金屬網(wǎng)防止漏空。（4）掘進(jìn)工作面炮眼布置及裝藥量必須與巖石性質(zhì)、支架與掘進(jìn)工作面距離相適應(yīng)，以防止因放炮而崩倒棚子。（5）采用“前探掩護(hù)式支架”，使工人在頂板有防護(hù)的條件下出渣，支棚腿，以防止冒頂傷人。（二）巷道交叉處