煤礦頂板管理 (2)

1、一、近年頂板事故概況一、近年頂板事故概況二、礦山壓力概括二、礦山壓力概括三、巷道支護(hù)三、巷道支護(hù)四、掘進(jìn)頂板管理四、掘進(jìn)頂板管理五、頂板事故的致因及防治五、頂板事故的致因及防治六、頂板事故的處理六、頂板事故的處理v（一）2004-2008年頂板事故統(tǒng)計(jì)通過柱狀圖，我們可以清晰的看出，頂板事故逐年在下降，企業(yè)與職工的安全意識(shí)逐年提高。（二）（二）、頂板事故在煤礦事故中的比重、頂板事故在煤礦事故中的比重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事故次數(shù)占百分比死亡人數(shù)占百分比%橫坐標(biāo)：事故次數(shù)及傷亡人數(shù)縱坐標(biāo)：事故次數(shù)及傷亡人數(shù)百分比 事故性質(zhì)1水災(zāi)事故; 2瓦斯煤塵爆炸; 3頂板事故; 4火災(zāi)事故; 5瓦斯窒息中毒事故; 6煤塵爆炸事故;7提升運(yùn)輸事故; 8其他; 99自救傷亡; 10機(jī)電; 11煤與瓦斯突出; 12爆破頂板事故是在煤礦事故中占的比重為第三位，可見，頂板事故是煤礦事故中易發(fā)、頻發(fā)的。三、頂板事故的特點(diǎn)三、頂板事故的特點(diǎn)頂板事故具有四個(gè)屬性（一）突發(fā)性（一）突發(fā)性（二）災(zāi)難性（二）災(zāi)難性（三）破壞性（三）破壞性（四）繼發(fā)性（四）繼發(fā)性 原巖應(yīng)力；二次應(yīng)力場(chǎng)；礦山壓力；礦山壓力顯現(xiàn)；

3、礦山壓力控制；自重應(yīng)力；構(gòu)造應(yīng)力；支承壓力。 以上都是礦山壓力統(tǒng)籌范圍之內(nèi)，下面主要介紹巷道掘進(jìn)時(shí)，頂板所受圍巖壓力的影響。 一、巷道圍巖壓力v地下巖體在開挖以前，由于自重和構(gòu)造所引起的應(yīng)力是處于平衡狀態(tài)。v當(dāng)開掘巷道或進(jìn)行回采工作時(shí)，破壞了原來的應(yīng)力平衡狀態(tài)，就會(huì)引起巖體內(nèi)部應(yīng)力的重新分布。v表現(xiàn)為巷硐周圍煤、巖體產(chǎn)生移動(dòng)、變形甚至破壞，直到煤、巖體內(nèi)部形成一個(gè)新的應(yīng)力平衡狀態(tài)為止。v在此過程中，巷道本身或安設(shè)在其中的支護(hù)物會(huì)受到各種力的作用。這種由于在地下煤巖中進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、由于在地下煤巖中進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、硐室及回采工作面周圍煤、巖體中和其中的支護(hù)物上所引硐室及回采工作面周圍

4、煤、巖體中和其中的支護(hù)物上所引起的力，起的力，就叫做“礦山壓力礦山壓力”。（一）礦山壓力與礦山壓力顯現(xiàn)基本概念在礦山壓力的作用下，會(huì)引起各種力學(xué)現(xiàn)象，如頂板下沉，底板臌起，巷道變形后斷面縮小，巖體破壞散離甚至大面積冒落，煤被壓松產(chǎn)生片邦或突然拋出，支架嚴(yán)重變形或損壞，充填物被壓縮，以及大量巖層移動(dòng)地表塌陷等等。這些由于礦山壓力作用，使圍巖、煤體和各種人工支護(hù)物產(chǎn)生的種種力學(xué)現(xiàn)象，統(tǒng)稱為“礦山壓礦山壓力顯現(xiàn)力顯現(xiàn)”。 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

5、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)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。斷層與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 第一節(jié) 巷道礦壓控制原理v巷道中的礦壓顯現(xiàn)是客觀的自然現(xiàn)象，除了一些特殊情況外，在采掘過程中企圖完全消除

6、這種現(xiàn)象是不可能的。然而在掌握巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，以巖石力學(xué)理論為指導(dǎo)，有可能在不同程度上減輕礦壓顯現(xiàn)對(duì)巷道的危害，從而達(dá)到安全生產(chǎn)和取得較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的目的，這是巷道礦壓控制的基本任務(wù)。 v巷道礦壓控制的三類方法及途徑： 第一類：巷道保護(hù) 第二類：巷道支護(hù) 第三類：巷道維護(hù)（維修） v目前所采用的各種礦壓控制方法，從其對(duì)付礦壓的原理來看不外“抗壓”、“讓壓”、“躲壓”、“移壓”等幾種 。巷道礦壓控制基本原理及途徑巷道礦壓控制基本原理及途徑控制方法基本原理具體措施舉例主要優(yōu)缺點(diǎn)抵抗礦壓（抗壓）提高支架的支撐能力或支護(hù)密度，用加強(qiáng)支護(hù)的手段去抑制或減少圍巖移動(dòng)，增強(qiáng)巷道抗變形能力以對(duì)付礦

7、壓的作用1.增大型鋼重量，提高支架承載能力2.增加支護(hù)密度3.充填支架背后空間巷道布置地點(diǎn)及掘進(jìn)時(shí)間可不受限制，但為此要消耗大量支護(hù)材料，支護(hù)勞動(dòng)量大，使開采費(fèi)用大幅度提高忍讓礦壓（讓壓）在采用適當(dāng)支護(hù)措施和保持支架本身不遭受嚴(yán)重破前提下，容忍圍巖產(chǎn)生一定變形，以釋放掉一些能量（也稱應(yīng)力釋放）1.采用有一定工作阻力的大可縮支架2.為巷道受壓收縮預(yù)留備用斷面3.容忍巷道底鼓然后進(jìn)行機(jī)械化起底可在一定程度上利用圍巖自承力，減輕支架受載，應(yīng)用得當(dāng)可實(shí)現(xiàn)無維修護(hù)巷，對(duì)生產(chǎn)極為有利，但會(huì)增加支架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性或多支出掘進(jìn)與起底費(fèi)用躲避礦壓（躲壓）將巷道布置在應(yīng)力經(jīng)重新分布后巖體已處于卸載狀態(tài)的天然低應(yīng)力區(qū)

8、，從時(shí)間上和空間上躲開高壓力的作用1.在煤體邊緣或煤體下放的低壓區(qū)內(nèi)布置巷道2.錯(cuò)過高壓作用的時(shí)間，等壓力充分穩(wěn)定后再掘巷可在不同程度上減輕巷道受壓，有利于支護(hù)工作，但有時(shí)要多開一些輔助巷道（如聯(lián)絡(luò)眼等），或要求延遲掘進(jìn)時(shí)間，不利于采掘接替工作轉(zhuǎn)移礦壓（移壓）通過人為方法使巷道圍巖受到松動(dòng)，形成卸載槽孔或其他形式的卸載空間，迫使載荷轉(zhuǎn)移到離巷道較遠(yuǎn)的地點(diǎn)，達(dá)到減輕巷道受壓的目的1.在巷道或底板中形成卸載槽孔2.寬面掘進(jìn)或在巷旁故意留出卸載空間3.用跨采工作面使巷道得到卸載巷道布置地點(diǎn)及掘進(jìn)時(shí)間可不受限制，但要增加與采用卸載措施有關(guān)的額外費(fèi)用v傳統(tǒng)的巷道支護(hù)有木支護(hù)、料石及混凝土砌碹、礦工鋼支護(hù)

9、、U型鋼支護(hù)。目前，廣泛采用的有錨桿支護(hù)以及噴射混凝土支護(hù)。v一、木材支架一、木材支架 v二、二、料石和混凝土砌碹v三、金屬支架 ： 承載能力大，可多次復(fù)用， 儲(chǔ)運(yùn)方便，安裝容易及迅速等優(yōu)點(diǎn) 。各掘進(jìn)區(qū)在掘進(jìn)巷道過程中大多使用的是金屬拱形支架，規(guī)格有：14 m2 拱形支架，13.36 m2拱形支架、10.4m2拱形支架做切眼時(shí)使用一板三柱或者7平方拱支護(hù)。10.4m2拱形支架（一）拱形支架支護(hù)（一）錨桿支護(hù)1. 普通圓鋼粘結(jié)式錨桿2可拉伸錨桿3高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度錨桿4管縫式錨桿5可切割錨桿和可回收錨桿6桁架錨桿7組合錨桿種類錨桿支護(hù)對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響錨桿支護(hù)對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響一一錨桿支護(hù)對(duì)巷道穩(wěn)

10、定性的影響錨桿支護(hù)對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響二二錨桿支護(hù)對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響錨桿支護(hù)對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響三三 (1)掌握巷道開掘后圍巖體的范圍及圍巖應(yīng)力分布情況。根據(jù)影響巷道圍巖應(yīng)力的因素：圍巖的性質(zhì)、巷道所處的深度、巷道周圍的地質(zhì)構(gòu)造、水文變化、巷道的斷面形狀尺寸等，了解圍巖應(yīng)力分布情況及在此應(yīng)力作用下圍巖的變形和位移后，才能選擇合適的支護(hù)材料、支護(hù)形式，達(dá)到維護(hù)巷道的目的。(2)從有利于巷道圍巖的穩(wěn)定性出發(fā)，合理選擇巷道的施工方法，減少各工序?qū)敯骞芾淼挠绊憽?(3)按作業(yè)規(guī)程規(guī)定控制工作面空頂距離和臨時(shí)支護(hù)的長(zhǎng)度，盡可能縮短工作面空頂時(shí)間和臨時(shí)支護(hù)巷道的長(zhǎng)度。 (4)施工中，做好基礎(chǔ)資料的積累和隱蔽

11、工程的記錄工作。施工中和竣工時(shí)，按國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局頒發(fā)的井巷工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查和驗(yàn)收。 A類頂板安全管理類型：巷道坡度20以上、過斷層破碎帶、揭煤以及頂部為煤的半煤巖、采用非常規(guī)方法施工大斷面峒室、綜采面擴(kuò)切巷、煤倉(cāng)、交叉點(diǎn)（十字頭）施工、冒頂處理等。 B類頂板安全管理類型：巷道坡度1020、煤巷施工斷面13m2、頂?shù)装逅绍浧扑?、?gòu)造比較復(fù)雜以及巷道開門、貫通、提（落）巷、開鉆場(chǎng)、小水倉(cāng)、工具室、碴峒、過老空老巷等。 C類頂板安全管理類型：不具備A類、B類作業(yè)特征的頂板安全管理類型。各類頂板安全管理類型應(yīng)采取的管理辦法：各類頂板安全管理類型應(yīng)采取的管理辦法： A類：必須制定頂板管理專項(xiàng)技術(shù)

12、措施，區(qū)隊(duì)長(zhǎng)（支書）及主管業(yè)務(wù)科室管理人員現(xiàn)場(chǎng)跟班，當(dāng)班帶班領(lǐng)導(dǎo)到作業(yè)地點(diǎn)巡查一次，發(fā)現(xiàn)問題，落實(shí)責(zé)任，及時(shí)處理。 B類：必須制定頂板管理專項(xiàng)技術(shù)措施，跟班隊(duì)長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)跟班，業(yè)務(wù)主管部門每天必須有人巡查。 C類：按正常作業(yè)管理程序進(jìn)行管理。 掘進(jìn)工作面冒頂 巷道交叉處冒頂 支架支護(hù)巷道冒頂 錨桿支護(hù)巷道冒頂v致因 頂部存在將與巖體失卻聯(lián)系的巖塊，支護(hù)不及時(shí)； 頂部存在與巖體完全失去聯(lián)系的巖塊，支護(hù)力不足或支護(hù)失效。（1）掘進(jìn)工作面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，嚴(yán)格控制空頂距。（2）嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。（3）冒頂區(qū)及破碎帶必須背嚴(yán)接實(shí)

13、，必要時(shí)要掛金屬網(wǎng)防止漏空。（4）控制炮眼布置及裝藥量，防止放炮而崩倒棚子。v致因 巷道開岔時(shí)，頂部存在與巖體失卻聯(lián)系的巖塊，開岔口新支設(shè)抬棚的強(qiáng)度不足，或穩(wěn)定性不夠； 交叉點(diǎn)面積大，支護(hù)力不足。v地質(zhì)及技術(shù)條件 頂?shù)装寰鶠閹r石 巷道凈斷面： 6.8 m*m 掘進(jìn)方式：炮掘 支護(hù)方式：u型鋼拱形支架臨時(shí)支護(hù) 背板：木板與木條 2#碹已掘進(jìn)9.6m，右邊3.6m已砌碹，斷面3.9m*3.6mv事故發(fā)生原因及經(jīng)過 2#碹向前打眼掘進(jìn)時(shí)局部冒頂 三架支架被推倒 交叉點(diǎn)懸頂面積大，沒有專人觀察頂板情況 支架穩(wěn)定性不好，臨時(shí)支護(hù)不起護(hù)頂作用（1）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)

14、定后再拆除原巷道棚腿。（3）抬棚材料的質(zhì)量與規(guī)格符合要求；（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。v致因 壓垮型：巷道壓力過大，損壞了支架，頂部已破碎的巖塊冒落； 漏垮型：無支護(hù)巷道或支護(hù)失效（非壓壞），巷道頂部游離巖塊在重力作用下冒落； 推垮型：巷道頂幫破碎巖石在運(yùn)動(dòng)過程中存在平行巷道軸線的分力，巷道支架的穩(wěn)定性不夠，被推倒而冒頂。支架支設(shè)質(zhì)量差（1）巷道布置在穩(wěn)定的巖體中，避免采動(dòng)影響；（2）巷道支架應(yīng)有足夠的支護(hù)強(qiáng)度；（3）巷道支架有足夠的可縮量；（4）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；（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。v致因 巷道頂板出現(xiàn)離層 錨桿強(qiáng)度不足巖層層理影響鑲嵌性圍巖結(jié)構(gòu) 影響巖層節(jié)理裂隙 及破碎帶影響 地下水影響 距頂板2.0m處存在軟弱夾層