1、安全第一是煤矿生产的一项基本方针，搞好顶板管理工作是安全第一是煤矿生产的一项基本方针，搞好顶板管理工作是贯彻执行这一方针的重要环节。但是，一些煤矿特别是煤矿仍然贯彻执行这一方针的重要环节。但是，一些煤矿特别是煤矿仍然存在采掘机械化程度低、支护方式落后、支护设计不合理、违章存在采掘机械化程度低、支护方式落后、支护设计不合理、违章空顶作业等突出问题，顶板事故多发。空顶作业等突出问题，顶板事故多发。20042004年年20082008年我市有年我市有证及无证煤矿共发生各类事故证及无证煤矿共发生各类事故109109起，死亡人数起，死亡人数331331人，顶板事故人，顶板事故4242起，死亡起，死亡71
2、71人，顶板事故占事故总数的人，顶板事故占事故总数的38.5%38.5%，死亡人数占死，死亡人数占死亡总人数的亡总人数的21.5%21.5%。这充分说明了在我市煤矿中，顶板事故没有。这充分说明了在我市煤矿中，顶板事故没有得到有效的控制，要确保煤矿生产安全，加强顶板管理是杜绝安得到有效的控制，要确保煤矿生产安全，加强顶板管理是杜绝安全生产事故发生的全生产事故发生的关键关键。一、一、矿山压力的概念矿山压力的概念煤矿煤矿在在开采生产开采生产中必然要开挖一系列的井筒、巷道、硐室及中必然要开挖一系列的井筒、巷道、硐室及采掘工作面等地下空间采掘工作面等地下空间，它们，它们的开凿破坏了原始岩体内的应力平的开
3、凿破坏了原始岩体内的应力平衡状态，引起岩体内部应力重新分布，直至重新形成新的平衡状衡状态，引起岩体内部应力重新分布，直至重新形成新的平衡状态为止。态为止。矿山压力正是由于地下采掘活动的影响而引起的岩层作矿山压力正是由于地下采掘活动的影响而引起的岩层作用在井巷、硐室和采掘工作面周围煤岩体中以及支护物上的各种用在井巷、硐室和采掘工作面周围煤岩体中以及支护物上的各种力的总称，简称矿压，也称地压。力的总称，简称矿压，也称地压。第一节第一节 矿山压力基础知识矿山压力基础知识在矿山压力作用下，会引起许多外在的力学现象，如顶板下在矿山压力作用下，会引起许多外在的力学现象，如顶板下沉、底板鼓起、巷道变形、岩体
4、破坏甚至大面积冒落、煤壁片帮沉、底板鼓起、巷道变形、岩体破坏甚至大面积冒落、煤壁片帮或突然抛出、支架变形或损坏、以及大量岩层移动、地表塌陷等。或突然抛出、支架变形或损坏、以及大量岩层移动、地表塌陷等。这些在矿山压力作用下，围岩或各种人工支护物呈现的各种力学这些在矿山压力作用下，围岩或各种人工支护物呈现的各种力学现象，统称为矿山压力显现，简称矿压显现。现象，统称为矿山压力显现，简称矿压显现。二、矿山压力分布规律二、矿山压力分布规律岩岩煤体没受到采动影响以前，煤体没受到采动影响以前，岩岩煤体内的压力处于平衡状态，煤体内的压力处于平衡状态，岩岩煤体上所受的是上覆岩层的重量，也称为原岩应力煤体上所受的
5、是上覆岩层的重量，也称为原岩应力。当当在岩在岩煤煤体内体内形成采掘空间形成采掘空间时，原岩应力的平衡状态被破坏，引起了应力时，原岩应力的平衡状态被破坏，引起了应力的重新分布，使采掘空间被原采的重新分布，使采掘空间被原采掘掘物承受的载荷转移到周围支撑物承受的载荷转移到周围支撑体上而形成的压力称为支撑压力。体上而形成的压力称为支撑压力。它是它是工作面附近的工作面附近的岩岩煤体、煤煤体、煤柱、充填物或冒落的矸石上产生柱、充填物或冒落的矸石上产生的的应力集中现象。应力集中现象。（一）掘进工作面巷道围岩应力分布（一）掘进工作面巷道围岩应力分布巷道开掘后，巷道开掘后，顶板岩石就暴露出来，如不进行支护，巷道
6、顶顶板岩石就暴露出来，如不进行支护，巷道顶板岩层便失去支撑，开始弯曲下沉，出现一些逐渐扩大、增多的板岩层便失去支撑，开始弯曲下沉，出现一些逐渐扩大、增多的纵横交错的裂缝，导致原来的整体顶板岩石破坏、冒落。这样纵横交错的裂缝，导致原来的整体顶板岩石破坏、冒落。这样由由下往上、由低到高，不断地破坏下往上、由低到高，不断地破坏与冒落，直到巷道形成类似拱的形与冒落，直到巷道形成类似拱的形状以后，顶板岩石才处于稳定状态。状以后，顶板岩石才处于稳定状态。这样形成的拱叫做自然平衡拱，这样形成的拱叫做自然平衡拱，如如图：图：1-1自然平衡拱自然平衡拱。自然平衡拱形成以后，支架上只承受拱内岩石的重力，并达自然平
7、衡拱形成以后，支架上只承受拱内岩石的重力，并达到稳定，其大小随拱的形状和大小而变，称为拱形压力。到稳定，其大小随拱的形状和大小而变，称为拱形压力。拱外岩拱外岩石重量由拱承担，拱内形成压力降低区，这时拱上部的压力由巷石重量由拱承担，拱内形成压力降低区，这时拱上部的压力由巷道两侧的岩石来支承，因而在巷道两侧形成了压力升高区。道两侧的岩石来支承，因而在巷道两侧形成了压力升高区。这时这时把巷道两侧所承担的压力叫支承压力。把巷道两侧所承担的压力叫支承压力。经采动影响使应力经采动影响使应力重新分布重新分布后，后，作用在井巷周围岩体中及支作用在井巷周围岩体中及支护物上的力叫护物上的力叫做做巷道矿山压力，简称
8、巷道矿压巷道矿山压力，简称巷道矿压。巷道矿压的大小巷道矿压的大小主要受巷道所处深度、巷道断面大小、地质构造、围岩性质等因主要受巷道所处深度、巷道断面大小、地质构造、围岩性质等因素的影响：素的影响：（1 1）深度的影响。深度的影响。一般一般巷道围岩中原岩应力巷道围岩中原岩应力的大小与的大小与上覆上覆岩层重量岩层重量成正比，造成成正比，造成浅部巷道的压力浅部巷道的压力较小较小主要表现在顶板，深主要表现在顶板，深部巷道的压力部巷道的压力较大，并作用于巷道四周，较大，并作用于巷道四周，容易出现底臌现象。容易出现底臌现象。（2 2）巷道断面大小的影响。巷道断面大小的影响。巷道越宽，所形成的自然越大巷道越
9、宽，所形成的自然越大，产产生生的巷道矿压也越大。的巷道矿压也越大。（3 3）地质构造的影响。）地质构造的影响。在向斜轴、背斜轴、断层附近等构在向斜轴、背斜轴、断层附近等构造应力集中处造应力集中处，矿压也越大。矿压也越大。（4 4）围岩性质的影响。围岩性质的影响。围岩强度的大小及稳定程度是影响围岩强度的大小及稳定程度是影响巷道矿压的主要因素：岩石坚硬、稳定，则产生的矿压小；岩石巷道矿压的主要因素：岩石坚硬、稳定，则产生的矿压小；岩石松软破碎、不稳定，则产生的矿压大。松软破碎、不稳定，则产生的矿压大。（二）巷道矿压（二）巷道矿压1 1顶顶 压压掘进巷道后，暴露出来的顶板必然掘进巷道后，暴露出来的顶
10、板必然向下向下弯曲，弯曲，并并在巷道中间在巷道中间弯曲弯曲较大，在巷道两帮较大，在巷道两帮弯曲弯曲较小；顶板以及距顶板较近的上部岩较小；顶板以及距顶板较近的上部岩层弯曲大，距顶板较远的上部岩层弯曲小。在弯曲大的部分上下层弯曲大，距顶板较远的上部岩层弯曲小。在弯曲大的部分上下岩层之间就会出现裂隙岩层之间就会出现裂隙，叫做离层。此时，如巷道无支架支撑，叫做离层。此时，如巷道无支架支撑，裂隙和离层继续发展，最后顶板就会冒落裂隙和离层继续发展，最后顶板就会冒落，最后形成自然平衡拱最后形成自然平衡拱。如果巷道开掘后立即支护，支架就。如果巷道开掘后立即支护，支架就能能阻止或减小岩石阻止或减小岩石弯曲变形弯
11、曲变形和移动。和移动。顶板弯曲变形和移动的顶板弯曲变形和移动的岩石压在支架上的力叫顶压岩石压在支架上的力叫顶压。顶压的大小决定于冒落拱的形状和大小，而拱的大小同顶板顶压的大小决定于冒落拱的形状和大小，而拱的大小同顶板岩石性质和巷道宽度有关。在松软岩层中，平衡拱一般为抛物线岩石性质和巷道宽度有关。在松软岩层中，平衡拱一般为抛物线形；在坚硬有层理岩石中，平衡拱一般近似三角形；在中硬岩石形；在坚硬有层理岩石中，平衡拱一般近似三角形；在中硬岩石中，平衡拱介于上述二者之间。中，平衡拱介于上述二者之间。2 2侧侧 压压侧压是指巷道两帮侧压是指巷道两帮岩体岩体对支架的压力。巷道侧压是由于两帮对支架的压力。巷
12、道侧压是由于两帮岩石或煤向巷道内挤压而形成的岩石或煤向巷道内挤压而形成的，其，其大小与两帮岩石性质及所承大小与两帮岩石性质及所承受的支承压力的大小有关。受的支承压力的大小有关。巷道所处深度越大，在巷道两帮所产巷道所处深度越大，在巷道两帮所产生的支承压力就越大，两帮岩石破坏就越严重，作用在支架上的生的支承压力就越大，两帮岩石破坏就越严重，作用在支架上的压力也就越大。而两帮岩石较软或稳定性较差时，遭受破坏就较压力也就越大。而两帮岩石较软或稳定性较差时，遭受破坏就较严重，作用在支架上的压力也就越大。严重，作用在支架上的压力也就越大。一般一般巷道开掘后，在巷道的两帮形成支承压力，两帮岩石承巷道开掘后，
13、在巷道的两帮形成支承压力，两帮岩石承受的支承压力超过本身强度时，就会向巷道中间挤出。这种变形受的支承压力超过本身强度时，就会向巷道中间挤出。这种变形使巷道两帮逐渐移近，如果巷道两帮不支护或支护壁后的充填不使巷道两帮逐渐移近，如果巷道两帮不支护或支护壁后的充填不密实，变形得不到控制，继续发展下去就会造成片帮。片帮后，密实，变形得不到控制，继续发展下去就会造成片帮。片帮后，新暴露出来的两帮会继续向巷道中间挤出，即继续片帮，此时巷新暴露出来的两帮会继续向巷道中间挤出，即继续片帮，此时巷道压力会急速增加。道压力会急速增加。3 3底底 压压在侧压的作用下，巷道底板将会产生向上的压在侧压的作用下，巷道底板
14、将会产生向上的压力力，称为底压称为底压。底压会。底压会使底板使底板岩层岩层弯曲鼓起、离层或破弯曲鼓起、离层或破裂裂。一般巷道一般巷道往往不设往往不设支架底梁阻止底鼓支架底梁阻止底鼓，仅是靠，仅是靠底板岩层本身的底板岩层本身的强度和强度和重量阻止底重量阻止底压压，所以有时底板向上鼓起要比顶板下沉、两帮移近容易得多，也所以有时底板向上鼓起要比顶板下沉、两帮移近容易得多，也严重得多。严重得多。巷道底鼓的破坏作用很大，主要表现在减少巷道的实际断面巷道底鼓的破坏作用很大，主要表现在减少巷道的实际断面，造成通风、行人和运输困难，以致影响安全。底鼓破坏了底板，造成通风、行人和运输困难，以致影响安全。底鼓破坏
15、了底板的完整性，挤碎了底板，使支架两帮的柱腿容易插入底板，减少的完整性，挤碎了底板，使支架两帮的柱腿容易插入底板，减少了支架支撑能力，使顶板下沉、破碎，从而给巷道维护带来困难了支架支撑能力，使顶板下沉、破碎，从而给巷道维护带来困难。底鼓会圾坏轨道、输送机、水沟等巷道设施，影响生产。底鼓会圾坏轨道、输送机、水沟等巷道设施，影响生产。第二节第二节 掘进巷道支护掘进巷道支护在地下开掘巷道后，破坏了周围岩体的应力平衡，岩体就会在地下开掘巷道后，破坏了周围岩体的应力平衡，岩体就会向巷道空间挤压，出现矿山压力，使井巷发生变形甚至坍塌。为向巷道空间挤压，出现矿山压力，使井巷发生变形甚至坍塌。为了维持巷道必要
16、的断面规格，防止围岩发生危险的变形和垮落，了维持巷道必要的断面规格，防止围岩发生危险的变形和垮落，保证施工人员的安全，必须设置支撑结构物对井下井筒、巷道和保证施工人员的安全，必须设置支撑结构物对井下井筒、巷道和硐室硐室的巷道压力的巷道压力进行进行支撑。支撑。为抵抗巷道压力而支撑为抵抗巷道压力而支撑巷道巷道岩壁岩壁的结的结构物称为支架。构物称为支架。设置设置巷道巷道支架支架的施工方法和施工过程称为支护。的施工方法和施工过程称为支护。巷道支护形式和支护材料的选择应综合考虑巷道的用途，巷巷道支护形式和支护材料的选择应综合考虑巷道的用途，巷道服务年限，巷道断面形状及围岩压力的大小等因素。道服务年限，巷
17、道断面形状及围岩压力的大小等因素。常用的巷常用的巷道支护形式有架棚支护、砌碹支护和锚喷支护等。道支护形式有架棚支护、砌碹支护和锚喷支护等。一、架棚支护一、架棚支护棚式支架俗称棚子，由一梁棚式支架俗称棚子，由一梁(顶梁顶梁)两柱两柱(柱腿柱腿)组成。组成。常用于常用于巷道围岩十分破碎不稳定，不适宜采用锚喷支护，而且巷道服务巷道围岩十分破碎不稳定，不适宜采用锚喷支护，而且巷道服务年限不长年限不长(8(81 01 0年年)，砌碹又不合算的梯形断面，砌碹又不合算的梯形断面的巷道的巷道。棚式支棚式支架按构成材料可分为木支架、金属支架和装配式钢筋混凝土支架架按构成材料可分为木支架、金属支架和装配式钢筋混凝
18、土支架三种；按巷道断面形状可分为梯形支架和拱形支架等；按支架结三种；按巷道断面形状可分为梯形支架和拱形支架等；按支架结构可分为刚性支架和可缩性支架。构可分为刚性支架和可缩性支架。（一）梯形支架（一）梯形支架一般梯形支架由一梁两柱组成一般梯形支架由一梁两柱组成，可采用木支架、金属支架及可采用木支架、金属支架及装配式钢筋混凝土支架。装配式钢筋混凝土支架。架设梯形支架，应用四个角楔把梁腿接架设梯形支架，应用四个角楔把梁腿接口处口处（肩窝肩窝）与顶板围岩之间楔紧。该处不仅受力集中，并且要与顶板围岩之间楔紧。该处不仅受力集中，并且要通过它使支架构件相互传递作用力。因此，此处接合得是否紧密通过它使支架构件
19、相互传递作用力。因此，此处接合得是否紧密，肩窝处处理是否得当，会直接影响整个支架的稳定性。，肩窝处处理是否得当，会直接影响整个支架的稳定性。1.1.木支架木支架木支架按照顶梁与柱腿的连接形式有亲口棚子和鸭嘴棚子两木支架按照顶梁与柱腿的连接形式有亲口棚子和鸭嘴棚子两种。亲口棚子顶梁和柱腿的联接为相互咬合的亲口接合形式，这种。亲口棚子顶梁和柱腿的联接为相互咬合的亲口接合形式，这种方法最简单，可以在各种地压条件下使用。鸭嘴棚子顶梁和柱种方法最简单，可以在各种地压条件下使用。鸭嘴棚子顶梁和柱腿的连接是采用相互搭接的鸭嘴式接合形式，只能承受来自顶板腿的连接是采用相互搭接的鸭嘴式接合形式，只能承受来自顶板
20、方向的压力，而且柱腿容易劈裂，很少使用。方向的压力，而且柱腿容易劈裂，很少使用。2 2金属支架金属支架金属支架具有坚固、耐用、防火、架设方便，可制成各种构金属支架具有坚固、耐用、防火、架设方便，可制成各种构件，可回收复用等优点。金属梯形支架有梯形刚性支架件，可回收复用等优点。金属梯形支架有梯形刚性支架和和梯形可梯形可缩性支架两种类型，一般多用梯形刚性支架。缩性支架两种类型，一般多用梯形刚性支架。3 3装配式混凝土支架装配式混凝土支架装配式混凝土支架简称钢筋混凝土支架，适应于地压稳定装配式混凝土支架简称钢筋混凝土支架，适应于地压稳定、断面小于断面小于12m12m的巷道，但应避免用于受采动影响的巷
21、道。的巷道，但应避免用于受采动影响的巷道。钢筋混钢筋混凝土支架可分为普通混凝土支架凝土支架可分为普通混凝土支架和和预应力混凝土支架预应力混凝土支架现两类现两类。(二二)拱形支架拱形支架金属拱形支架可分为两类，即普通金属拱形支架和金属拱形支架可分为两类，即普通金属拱形支架和U U型钢拱型钢拱形支架。普通金属拱形支架多采用工字钢、矿用工字钢或轻型钢形支架。普通金属拱形支架多采用工字钢、矿用工字钢或轻型钢轨制造，没有可缩性，一般仅作巷道临时支护或与锚喷支护巷道轨制造，没有可缩性，一般仅作巷道临时支护或与锚喷支护巷道联合支护用。联合支护用。U U型钢拱形支架采用型钢拱形支架采用U U型钢制造，具有可缩
22、性，多型钢制造，具有可缩性，多用于地压大，受采动影响显著的采区巷道。用于地压大，受采动影响显著的采区巷道。二、砌碹支护二、砌碹支护砌碹支护是以料石、砌块为主要原料，以水泥砂浆胶结，或砌碹支护是以料石、砌块为主要原料，以水泥砂浆胶结，或以混凝土现场浇灌而成的连续体支护。以混凝土现场浇灌而成的连续体支护。砌碹支护对围岩能够起到砌碹支护对围岩能够起到防止风化的作用，具有坚固、耐久、防火、阻水、通风阻力小、防止风化的作用，具有坚固、耐久、防火、阻水、通风阻力小、材料来源广、便于就地取材等优点。缺点是施工复杂，劳动强度材料来源广、便于就地取材等优点。缺点是施工复杂，劳动强度大，成本高，进度慢。一般使用在
23、巷道服务年限超过大，成本高，进度慢。一般使用在巷道服务年限超过1010年以上，年以上，围岩十分破碎同时很不稳定，且有大面积淋水和部分淋水，及水围岩十分破碎同时很不稳定，且有大面积淋水和部分淋水，及水质有化学腐蚀的地段。质有化学腐蚀的地段。三、锚喷支护三、锚喷支护锚喷支护是锚杆支护、锚杆与喷浆以及喷射混凝土联合支护锚喷支护是锚杆支护、锚杆与喷浆以及喷射混凝土联合支护的总称。的总称。锚喷支护适用于除围岩很破碎、地压极不稳定的地段之锚喷支护适用于除围岩很破碎、地压极不稳定的地段之外的所有井筒和巷道中。外的所有井筒和巷道中。（一）（一）锚杆支护锚杆支护锚杆支护就是在巷道掘进后，先向围岩打眼，在眼孔内锚
24、入锚杆支护就是在巷道掘进后，先向围岩打眼，在眼孔内锚入锚杆，把巷道围岩予以加固，充分利用围岩自身的强度，从而达锚杆，把巷道围岩予以加固，充分利用围岩自身的强度，从而达到支护巷道的目的。到支护巷道的目的。锚杆不同于一般的支架，它不只是消极地承受巷道围岩所产锚杆不同于一般的支架，它不只是消极地承受巷道围岩所产生的地压和阻止破碎岩石的冒落，而是通过锚入围岩内的锚杆来生的地压和阻止破碎岩石的冒落，而是通过锚入围岩内的锚杆来改变围岩本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而稳定的岩改变围岩本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而稳定的岩石带，石带，使使锚杆与围岩共同作用而达到支护巷道的目的。锚杆与围岩共同
25、作用而达到支护巷道的目的。（二二）喷射混凝土支护喷射混凝土支护 喷射混凝土是将水泥、砂、石按一定比例混合搅拌后，送喷射混凝土是将水泥、砂、石按一定比例混合搅拌后，送入入混凝土喷射机中，用压缩空气将干拌合料送到喷头处，在喷头混凝土喷射机中，用压缩空气将干拌合料送到喷头处，在喷头的水环处加水后，高速喷射到巷道围岩表面，从而起到支护作用的水环处加水后，高速喷射到巷道围岩表面，从而起到支护作用的一种支护形式和施工方法。的一种支护形式和施工方法。这是一种不用模板，没有浇注和捣这是一种不用模板，没有浇注和捣固工序的快速、高效的混凝土施工工艺，具有及时、密贴、早强固工序的快速、高效的混凝土施工工艺，具有及时
26、、密贴、早强、封闭的特点。、封闭的特点。根据使用机具或施工方法的不同，喷射混凝土大致可分为干根据使用机具或施工方法的不同，喷射混凝土大致可分为干式喷射法、半湿式喷射法和湿式喷射法。式喷射法、半湿式喷射法和湿式喷射法。(三三)锚喷联合支护锚喷联合支护1 1锚杆喷射混凝土支护锚杆喷射混凝土支护对比较破碎的、节理裂隙发育比较明显的岩层，巷道掘进后对比较破碎的、节理裂隙发育比较明显的岩层，巷道掘进后围岩稳定性较差，容易出现局部或大面积冒落，一般应采用锚杆围岩稳定性较差，容易出现局部或大面积冒落，一般应采用锚杆喷射混凝土支护。喷射混凝土支护。这种支护方式既能充分发挥锚杆的作用，又能这种支护方式既能充分发
27、挥锚杆的作用，又能充分发挥喷射混凝土的作用。两种作用相结合，有效地改进了支充分发挥喷射混凝土的作用。两种作用相结合，有效地改进了支护的效能，因而得到广泛应用。护的效能，因而得到广泛应用。一般情况下，爆破后应首先及时初喷混凝土封闭围岩，紧接一般情况下，爆破后应首先及时初喷混凝土封闭围岩，紧接着打注锚杆，随后在一定距离内复喷到设计厚度。着打注锚杆，随后在一定距离内复喷到设计厚度。2 2锚杆喷射混凝土金属网联合支护锚杆喷射混凝土金属网联合支护对于特别松软破碎的断层带，或围岩稳定性差，或受爆破震对于特别松软破碎的断层带，或围岩稳定性差，或受爆破震动较大的巷道，宜选用锚、喷、网联合支护。动较大的巷道，宜
28、选用锚、喷、网联合支护。设置金属网的主要设置金属网的主要作用是防止收缩而产生裂隙，抵抗震动，使混凝土应力均匀分布作用是防止收缩而产生裂隙，抵抗震动，使混凝土应力均匀分布，避免局部应力集中，提高喷射混凝土支护能力。金属网用托板，避免局部应力集中，提高喷射混凝土支护能力。金属网用托板固定或绑扎在锚杆端头，为便于施工和避免喷射混凝土时金属网固定或绑扎在锚杆端头，为便于施工和避免喷射混凝土时金属网背后出现空洞，金属网格不应小于背后出现空洞，金属网格不应小于200mm200mm200mm200mm。喷射厚度一喷射厚度一般不应小于般不应小于100mm100mm，以便将金属网全部覆盖住，并使金属网至少，以便
29、将金属网全部覆盖住，并使金属网至少有有20mm20mm厚的保护层。厚的保护层。3 3钢架喷射混凝土联合支护钢架喷射混凝土联合支护在软岩巷道中，掘进后先架设钢架，允许围岩收敛变形，基在软岩巷道中，掘进后先架设钢架，允许围岩收敛变形，基本稳定后再进行喷射混凝土支护，把钢架喷在里面，有时也打一本稳定后再进行喷射混凝土支护，把钢架喷在里面，有时也打一些锚杆，控制围岩变形。些锚杆，控制围岩变形。这样，钢架自身仍保持相当的支护能力这样，钢架自身仍保持相当的支护能力，同时，被喷射混凝土裹住后又起到了，同时，被喷射混凝土裹住后又起到了“钢筋加固钢筋加固”的作用，而的作用，而喷射混凝土层具有一定的柔性，对围岩基
30、本稳定后的变形量也可喷射混凝土层具有一定的柔性，对围岩基本稳定后的变形量也可以适应。以适应。一、掘进工作面顶板管理的主要内容一、掘进工作面顶板管理的主要内容(1)(1)掌握巷道开掘后围岩体的范围及围岩应力分布情况。根掌握巷道开掘后围岩体的范围及围岩应力分布情况。根据影响巷道围岩应力的因素：围岩的性质、巷道所处的深度、据影响巷道围岩应力的因素：围岩的性质、巷道所处的深度、巷道周围的地质构造、水文变化、巷道的断面形状尺寸等，了巷道周围的地质构造、水文变化、巷道的断面形状尺寸等，了解围岩应力分布情及在此应力作用下围岩的变形和位移后，才解围岩应力分布情及在此应力作用下围岩的变形和位移后，才能选择合适的
31、支护材料、支护形式，达到维护巷道的目的。能选择合适的支护材料、支护形式，达到维护巷道的目的。(2)(2)从有利于巷道围岩的稳定性出发，合理选择巷道的施工从有利于巷道围岩的稳定性出发，合理选择巷道的施工方法，减少各工序对顶板管理的影响。方法，减少各工序对顶板管理的影响。(3)(3)按作业规程规定控制工作面空顶距离和临时支护的长度，按作业规程规定控制工作面空顶距离和临时支护的长度，尽可能缩短工作面空顶时间和临时支护巷道的长度。尽可能缩短工作面空顶时间和临时支护巷道的长度。(4)(4)施工中，做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作。施工中，做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作。第第三三节节 掘进工
32、作面顶板管理掘进工作面顶板管理二、巷道掘进期间日常顶板管理工作二、巷道掘进期间日常顶板管理工作(1)(1)敲帮问顶。敲帮问顶。上班进入工作面，打眼放炮前均应敲帮问顶，上班进入工作面，打眼放炮前均应敲帮问顶，处理隐患，排除不安全因素后再作业。处理隐患，排除不安全因素后再作业。(2)(2)控制工作面空顶距离，超过规定的空顶距应先支护后掘控制工作面空顶距离，超过规定的空顶距应先支护后掘进。进。(3)(3)单孔长距离掘进，要经常检查工作面后方支架的情况，单孔长距离掘进，要经常检查工作面后方支架的情况，发发现断梁折腿或变形严重的支架，应加固修复。现断梁折腿或变形严重的支架，应加固修复。修复巷道时，修复巷
33、道时，修复地点以里的人员应全部撤出，预防冒顶堵人。工作面因放修复地点以里的人员应全部撤出，预防冒顶堵人。工作面因放炮崩倒的棚子应由外向里逐架扶棚复位。炮崩倒的棚子应由外向里逐架扶棚复位。(4)(4)熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因，加强日常检查，采熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因，加强日常检查，采用针对性措施，预防冒顶片帮事故的发生。用针对性措施，预防冒顶片帮事故的发生。三、顶板管理的针对性措施三、顶板管理的针对性措施1 1新掘巷道应制定的开口安全措施新掘巷道应制定的开口安全措施(1)(1)开掘地点要选在顶板稳定，支护完好开掘地点要选在顶板稳定，支护完好的地段的地段,并且避开并且避开地质构造区、压
34、力集中区、顶板冒落区。地质构造区、压力集中区、顶板冒落区。(2)(2)新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角(最好大最好大于于4545)。(3)(3)必须加固好开掘处及其附近的巷道支架，若近处有空顶必须加固好开掘处及其附近的巷道支架，若近处有空顶空帮情况，小范围的可加密支架，背好帮顶；大范围的应用木空帮情况，小范围的可加密支架，背好帮顶；大范围的应用木垛接顶处理，同样用背板背好打紧。垛接顶处理，同样用背板背好打紧。(4)(4)新巷开掘施工，要浅打眼、少装药、放小炮，或用手镐新巷开掘施工，要浅打眼、少装药、放小炮，或用手镐挖掘的方法，尽量避免震动围岩或因
35、放炮引起冒顶。挖掘的方法，尽量避免震动围岩或因放炮引起冒顶。(5)(5)新巷开掘处要及时进行支护，尽量缩短顶板暴露时间和新巷开掘处要及时进行支护，尽量缩短顶板暴露时间和减小暴露面积。减小暴露面积。2 2沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施(1)(1)避开动压影响，巷道施工必须在上区段回采工作结束，避开动压影响，巷道施工必须在上区段回采工作结束，待岩层活动完全稳定后再进行。待岩层活动完全稳定后再进行。(2)(2)尽量减小掘进时的空顶面积。尽量减小掘进时的空顶面积。放炮前支架紧跟到工作面，放炮前支架紧跟到工作面，放炮后及时架设支架。要减少装药量，避免对顶板的震动。如放炮
36、后及时架设支架。要减少装药量，避免对顶板的震动。如果放炮难以控制和管理顶板，改用手镐方法掘进。果放炮难以控制和管理顶板，改用手镐方法掘进。(3)(3)巷道支架要加密，同时将下帮腿与底板的夹角缩小，将巷道支架要加密，同时将下帮腿与底板的夹角缩小，将顶帮用木板等背严接实。顶帮用木板等背严接实。(4)(4)擦边掘进时，如遇上区段巷道的棚腿外露时，其下帮棚擦边掘进时，如遇上区段巷道的棚腿外露时，其下帮棚腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到挡矸帘的作用。腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到挡矸帘的作用。3 3有淋水的工作面顶板管理措施有淋水的工作面顶板管理措施掘进工作面有淋水时，要通过水文地质工作，弄清
37、水的来掘进工作面有淋水时，要通过水文地质工作，弄清水的来源，掌握水量的变化，再根据实际条件分别采用预注浆封水、源，掌握水量的变化，再根据实际条件分别采用预注浆封水、快硬砂浆堵水、截水槽或截水棚截水等方法将水引离工作面。快硬砂浆堵水、截水槽或截水棚截水等方法将水引离工作面。有淋水的地段，要加大支架密度，背严帮顶，提高支架的稳定有淋水的地段，要加大支架密度，背严帮顶，提高支架的稳定性，防止冒顶事故的发生。性，防止冒顶事故的发生。4 4过断层、裂隙地质构造带的顶板管理措施过断层、裂隙地质构造带的顶板管理措施(1)(1)采用架棚支护时，棚距要缩小，提高支护应变能力。采用架棚支护时，棚距要缩小，提高支护
38、应变能力。(2)(2)棚梁方向尽量正交节理面架设，增大支架密度，减少空棚梁方向尽量正交节理面架设，增大支架密度，减少空顶距离，永久支架要紧跟工作面，背帮背顶要严实。顶距离，永久支架要紧跟工作面，背帮背顶要严实。(3)(3)采用砌碹支护时，每次掘砌长度不大于采用砌碹支护时，每次掘砌长度不大于1 m1 m。(4)(4)顶板特别破碎时需采用超前支护的办法管理顶板。顶板特别破碎时需采用超前支护的办法管理顶板。第四节第四节巷道顶板事故的预防与处理巷道顶板事故的预防与处理巷道顶板事故形式多种多样，发生的条件也各不相同，但巷道顶板事故形式多种多样，发生的条件也各不相同，但它们在某些方面存在着共同点。根据这些
39、事故发生的原因与条它们在某些方面存在着共同点。根据这些事故发生的原因与条件，可以制定出防范顶板事故发生的相应措施。件，可以制定出防范顶板事故发生的相应措施。一、一、巷道顶板事故的发生原因及预防措施巷道顶板事故的发生原因及预防措施根据根据巷道顶板事故发生的力巷道顶板事故发生的力学原因，学原因，可以把巷道顶板事故可以把巷道顶板事故分为压垮型冒顶、漏垮型冒顶和推垮型冒顶三个类型。分为压垮型冒顶、漏垮型冒顶和推垮型冒顶三个类型。巷道顶巷道顶板事故多发生在掘进工作面及巷道交叉点，巷道顶板死亡事故板事故多发生在掘进工作面及巷道交叉点，巷道顶板死亡事故8080以上是发生在这些地点。以上是发生在这些地点。1
40、1、掘进工作面冒顶事故的原因及掘进工作面冒顶事故的原因及预预防措施防措施掘进工作面冒顶的原因有两类：第一，掘进破岩后，顶部掘进工作面冒顶的原因有两类：第一，掘进破岩后，顶部存在将与岩体失去联存在将与岩体失去联接接的岩块，如果支护不及时，该岩块可能的岩块，如果支护不及时，该岩块可能与岩体完全失却联与岩体完全失却联接接而冒落；第二，掘进工作面附近已支护部而冒落；第二，掘进工作面附近已支护部分的顶部存在与岩体完全失去联分的顶部存在与岩体完全失去联接接的岩块，一旦支护失效，就的岩块，一旦支护失效，就会冒落造成事故。会冒落造成事故。在断层、褶曲等地质构造破碎带掘进巷道时顶部浮石的冒在断层、褶曲等地质构造
41、破碎带掘进巷道时顶部浮石的冒落，在层理裂隙发育的岩层中掘进巷道时顶板冒落等，都属于落，在层理裂隙发育的岩层中掘进巷道时顶板冒落等，都属于第一类型的冒顶。因放炮不慎崩倒附近支架而导致的冒顶，因第一类型的冒顶。因放炮不慎崩倒附近支架而导致的冒顶，因接顶不严实而导致岩块砸坏支架的冒顶则属于第二种类型的冒接顶不严实而导致岩块砸坏支架的冒顶则属于第二种类型的冒顶。此外，两种类型的冒顶可能同时发生，如掘进工作面无支顶。此外，两种类型的冒顶可能同时发生，如掘进工作面无支护部分片帮冒顶推倒附近支架导致更大范围的冒顶。护部分片帮冒顶推倒附近支架导致更大范围的冒顶。预防掘进工作面冒顶事故的措施如下：预防掘进工作面
42、冒顶事故的措施如下：(1)(1)掘进工作面严禁空顶作业，严格控制空顶距。掘进工作面严禁空顶作业，严格控制空顶距。当掘进工当掘进工作面遇到断层、褶曲等地质构造带或层理裂隙发育的岩层时，作面遇到断层、褶曲等地质构造带或层理裂隙发育的岩层时，棚子应紧靠掘进工作面。棚子应紧靠掘进工作面。(2)(2)严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。采取临时支撑措施，严禁空顶作业。(3)(3)采用前探梁金属支架等临时支护措施，使工人在有顶板采用前探梁金属支架等临时支护措施，使工人在有顶板有防护的条件下作业，防止冒顶伤人。有防护
43、的条件下作业，防止冒顶伤人。(4)(4)根据顶板条件变化，采取相应的支护形式，并应保证支根据顶板条件变化，采取相应的支护形式，并应保证支护质量。护质量。架棚支护冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时要挂架棚支护冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时要挂网防止漏空。网防止漏空。2 2巷道交岔点处冒顶事故的原因及预防措施巷道交岔点处冒顶事故的原因及预防措施巷道交岔点冒顶事故往往发生在巷道开口的时候。巷道交岔点冒顶事故往往发生在巷道开口的时候。因为交因为交岔点位置处在原巷道应力重新分布后的支承应力区，受力复杂，岔点位置处在原巷道应力重新分布后的支承应力区，受力复杂，同时，如果开口处顶部存在与岩体失去联同时，
44、如果开口处顶部存在与岩体失去联接接的岩块，则可能在的岩块，则可能在掘进时就发生冒顶。掘进时就发生冒顶。预防交岔点冒顶的措施如下：预防交岔点冒顶的措施如下：(1)(1)开口应避开原来巷道冒顶的范围。开口应避开原来巷道冒顶的范围。(2)(2)交岔点抬棚的架设应有足够的强度，并与邻近支架联接交岔点抬棚的架设应有足够的强度，并与邻近支架联接成一个整体。成一个整体。(3)(3)交岔点锚喷支护时，使用加长或全锚式锚杆。交岔点锚喷支护时，使用加长或全锚式锚杆。(4)(4)全锚支护的采区巷道交岔点应缩小锚杆间距，并使用小全锚支护的采区巷道交岔点应缩小锚杆间距，并使用小孔径锚索补强。孔径锚索补强。3 3压垮型冒
45、顶的原因及预防措施压垮型冒顶的原因及预防措施压垮型冒顶是因巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大，压垮型冒顶是因巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大，损坏了支架，导致巷道顶部的岩块冒落，从而形成事故。损坏了支架，导致巷道顶部的岩块冒落，从而形成事故。根据压垮型冒顶的原因，可以采取以下防治措施：根据压垮型冒顶的原因，可以采取以下防治措施：(1)(1)巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的不利影巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的不利影响。响。(2)(2)巷道支架应有足够的支撑强度以抵抗围岩压力。巷道支架应有足够的支撑强度以抵抗围岩压力。(3)(3)巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间围
46、岩可巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。能的变形量相适应。(4)(4)尽可能做到支架与围岩共同承载。尽可能做到支架与围岩共同承载。支架施工时，要严格支架施工时，要严格按工程质量要求进行，并特别注意顶与帮的背严背实问题，杜按工程质量要求进行，并特别注意顶与帮的背严背实问题，杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象。绝支架与围岩间的空顶与空帮现象。4 4漏垮型冒顶的原因及预防措施漏垮型冒顶的原因及预防措施漏垮型冒顶是因无支护巷道或支护失效巷道顶部存在游离漏垮型冒顶是因无支护巷道或支护失效巷道顶部存在游离岩块，这些岩块在重力作用下冒落，形成事故。岩块，这些岩块在重力作用下冒落，
47、形成事故。预防漏垮型冒顶的措施如下：预防漏垮型冒顶的措施如下：(1)(1)掘进工作面放炮后应立即进行临时支护，严禁空顶作业。掘进工作面放炮后应立即进行临时支护，严禁空顶作业。(2)(2)凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工。施工。(3)(3)巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆旧支架。巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆旧支架。(4)(4)锚杆支护巷道应及时施工；施工前应先清除危石，成巷锚杆支护巷道应及时施工；施工前应先清除危石，成巷后要定期检查危石并及时处理。后要定期检查危石并及时处理。5 5推垮型冒顶的原因及预防措施推垮型冒顶
48、的原因及预防措施推垮型冒顶是因为巷道顶帮岩推垮型冒顶是因为巷道顶帮岩体体破碎，在其运动破碎，在其运动过程中存在平行巷道轴线的分力，如果这部分巷道支过程中存在平行巷道轴线的分力，如果这部分巷道支架的稳定性不够，可能被推倒冒顶，从而形成事故。架的稳定性不够，可能被推倒冒顶，从而形成事故。预防推垮型冒顶的主要措施是提高支架的稳定性，预防推垮型冒顶的主要措施是提高支架的稳定性，可以在巷道的支架之间用撑木或拉杆连接固定，增加可以在巷道的支架之间用撑木或拉杆连接固定，增加支架的稳定性，以防推倒。支架的稳定性，以防推倒。在倾斜巷道中架设支架应在倾斜巷道中架设支架应有一定的迎山角，以抵抗重力在巷道辅线方向的分
49、力。有一定的迎山角，以抵抗重力在巷道辅线方向的分力。二、二、巷道顶板事故巷道顶板事故原因分析及防治措施原因分析及防治措施近年来，随着高档普采和综采的逐步发展，回采工作面顶近年来，随着高档普采和综采的逐步发展，回采工作面顶板事故率逐步下降，而巷道顶板事故则相对上升，因此探讨巷板事故率逐步下降，而巷道顶板事故则相对上升，因此探讨巷道顶板事故的成因和相应的防治措施，减少巷道顶板事故已成道顶板事故的成因和相应的防治措施，减少巷道顶板事故已成为当务之急。为当务之急。1 1、巷道顶板事故的种类、巷道顶板事故的种类巷道顶板事故按围岩结构及冒落特征分为以下几类：镶巷道顶板事故按围岩结构及冒落特征分为以下几类：
50、镶嵌型围岩坠矸事故；离层型围岩片帮冒顶事故；松散破碎嵌型围岩坠矸事故；离层型围岩片帮冒顶事故；松散破碎围岩塌漏抽冒事故；块状围岩断裂冒顶事故；软岩膨胀变围岩塌漏抽冒事故；块状围岩断裂冒顶事故；软岩膨胀变形毁巷事故。形毁巷事故。22、巷道顶板事故的原因分析、巷道顶板事故的原因分析1 1）镶嵌型围岩坠矸事故原因分析镶嵌型围岩坠矸事故原因分析（1 1）开工前或放炮后，在无支护空顶区，敲帮问顶和找掉）开工前或放炮后，在无支护空顶区，敲帮问顶和找掉不及时、不彻底或违章操作，对隐性镶嵌型顶板未发现或未采不及时、不彻底或违章操作，对隐性镶嵌型顶板未发现或未采取有效措施。取有效措施。（2 2）空顶范围大，空顶
