1、全国煤产量1、我国煤矿目前的整体现状及存在的问题我国煤矿目前的整体现状及存在的问题12.812.9913.8114.5517.2219.9221.923.825.230510152025301999年2001年2003年2005年2007年系列1事故死亡总人数0100020003000400050006000700080001995年1996年1997年1998年1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年百万吨死亡率5.034.675.1 5.025.35.715.035.133.883.082.842.1631.48501234561995年1
2、996年1997年1998年1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年重大以上事故中，瓦斯事故起数和重大以上事故中，瓦斯事故起数和死亡人数占死亡人数占78.6%78.6%和和80.3%80.3%1.2 20071.2 2007年事故分类统计年事故分类统计1.3 1.3 煤矿瓦斯治理存在的不足煤矿瓦斯治理存在的不足u煤矿重特大事故中，瓦斯事故仍然为主要事故，煤矿重特大事故中，瓦斯事故仍然为主要事故，瓦斯仍是煤矿第一杀手，乡镇煤矿是瓦斯事故的重瓦斯仍是煤矿第一杀手，乡镇煤矿是瓦斯事故的重灾区；灾区；u通风系统不合理，通风系统管理混乱是造成瓦斯通风系统
3、不合理，通风系统管理混乱是造成瓦斯积聚的主要原因，特别是乡镇煤矿；积聚的主要原因，特别是乡镇煤矿；u电气火花和违章放炮是煤矿瓦斯爆炸事故的主要电气火花和违章放炮是煤矿瓦斯爆炸事故的主要引火源，暴露出在煤矿安全管理方面还存在漏洞；引火源，暴露出在煤矿安全管理方面还存在漏洞；u煤与瓦斯突出灾害日趋严重，国有重点煤矿突出煤与瓦斯突出灾害日趋严重，国有重点煤矿突出灾害加剧，乡镇煤矿突出事故增多。灾害加剧，乡镇煤矿突出事故增多。2345.065921.746360.3673.641232.863.1135.4715.5193.1172.028010002000300040005000600070009万
4、吨/年及以上矿井9万吨/年以下矿井乡镇、集体煤矿国有地方煤矿国有重点煤矿产量/万吨百万吨死亡率0.111.021.025.030.060.120246兖矿集团兖矿集团国有重点国有重点四川省四川省全国全国美国美国澳大利亚澳大利亚4.79.79205229438402431523464946880283970100200300400500顶板事故瓦斯事故机电事故运输事故爆破事故水灾事故火灾事故其他事故合计事故起数死亡人数 2000-2007重大和特别重大瓦斯爆炸事故重大和特别重大瓦斯爆炸事故 (按矿井瓦斯等级按矿井瓦斯等级)重大瓦斯爆炸事故重大瓦斯爆炸事故 特别重大瓦斯爆炸事故特别重大瓦斯爆炸事故
5、 低瓦斯区域占到了66.7 低瓦斯区域占到了92.3 2000-2007重大和特别重大瓦斯爆炸事故重大和特别重大瓦斯爆炸事故(按事故原因按事故原因)重大瓦斯爆炸事故重大瓦斯爆炸事故 特别重大瓦斯爆炸事故特别重大瓦斯爆炸事故节理和裂隙节理和裂隙对煤矿安全生产的对煤矿安全生产的影响影响 1.1.裂隙破碎带是裂隙破碎带是水和瓦斯水和瓦斯的良好通道。的良好通道。2.2.工作面与裂隙垂直时工作面与裂隙垂直时，炮掘时，炮眼与裂隙面平行，炮掘时，炮眼与裂隙面平行，爆破效率低；影响准备巷道的瓦斯排除；但采面瓦斯爆破效率低；影响准备巷道的瓦斯排除；但采面瓦斯含量显著增加，造成威胁。含量显著增加，造成威胁。3.3
6、.工作面与裂隙平行时工作面与裂隙平行时，可提高爆破效率；有利于准，可提高爆破效率；有利于准备巷道的瓦斯排除。备巷道的瓦斯排除。缺点：缺点：工作面容易垮落，也可发工作面容易垮落，也可发生冒顶事故。生冒顶事故。方法：方法：1 1、一般采煤工作面与主要裂隙的走向一般采煤工作面与主要裂隙的走向202040；综采时可大一些综采时可大一些。2、调整、调整支护方向。支护方向。21）(真断距真断距)(地层断距地层断距)真断距（滑距）真断距（滑距）断距（地层断距）断距（地层断距）落差落差（右下）（右下）X、Y-上下盘同一岩层界线与断层线的交点上下盘同一岩层界线与断层线的交点 2 2）断层分类及表述）断层分类及表
7、述 断断层层类类别别辨辨认认倾向正断层及其效应倾向平移断层及其效应顺岩层在断层面上滑移效应断层所引起的牵引弯曲现象3)（地层）Lie4)4)断层对煤矿安全生产的影响断层对煤矿安全生产的影响1.1.影响井田划分和开拓方式影响井田划分和开拓方式2.2.影响采区和工作面布置影响采区和工作面布置3.3.影响安全生产影响安全生产（破碎带、瓦斯聚集、地下水（破碎带、瓦斯聚集、地下水通道）通道）4.4.增加煤炭损失量（断层煤柱）增加煤炭损失量（断层煤柱）5.5.增加巷道掘进量增加巷道掘进量6.6.影响煤矿综合经济效益影响煤矿综合经济效益一般情况下，压性断层为封闭性构造，瓦斯含量较高、压力大、突出危险性也大；
8、张性断层属开放性构造，突出危险性小或者不突出。在封闭的边界条件下,小断层密集发育的地带特别是低级别压扭性断裂发育地段、压性或压扭性结构面间所夹的块段、地堑式构造的中间块断等，均易发生突出。5)5)煤矿生产中断层揭露前的征兆煤矿生产中断层揭露前的征兆1.1.裂隙增加裂隙增加2.2.产状变化产状变化3.3.煤厚变化煤厚变化4.4.煤层结构发生变化，粉末鳞片状现象增多煤层结构发生变化，粉末鳞片状现象增多5.5.大断层附近常见有小断层伴生出现大断层附近常见有小断层伴生出现6.6.瓦斯涌出量增大瓦斯涌出量增大7.7.出现滴水、淋水、涌水现象出现滴水、淋水、涌水现象 6)6)煤矿生产中的断层煤矿生产中的断
9、层观测观测1.1.确定断层位置，并绘在平面图、剖面图上确定断层位置，并绘在平面图、剖面图上2.2.观察断层面特征：产状、擦痕、破碎带、充填观察断层面特征：产状、擦痕、破碎带、充填物等物等3.3.观察伴生构造：牵引现象、羽生节理等观察伴生构造：牵引现象、羽生节理等4.4.确定断层性质确定断层性质5.5.测量断层面产状测量断层面产状6.6.确定断层断距、落差，可实测或推断确定断层断距、落差，可实测或推断7.7.素描素描 7)7)煤矿生产中寻找断失煤层煤矿生产中寻找断失煤层1.1.层位对比法层位对比法 （注意：避免注意：避免不同煤层被错接在一起）不同煤层被错接在一起）2.2.伴生派生构造判断法，推测
10、断失煤层位置伴生派生构造判断法，推测断失煤层位置3.3.规律类推法（正断层，还是逆断层）规律类推法（正断层，还是逆断层）4.4.作图分析法，利用各种矿图进行分析对比作图分析法，利用各种矿图进行分析对比5.5.生产勘探法（钻探、巷探、物探）生产勘探法（钻探、巷探、物探）8)采掘过程中预计断层位置 1 1同一煤层的不同标高掘巷，当一巷已遇断层，同一煤层的不同标高掘巷，当一巷已遇断层，预计另一巷遇断层的位置。预计另一巷遇断层的位置。分两种情况：分两种情况：（1 1）已知等高线图和断层的位置（图示）已知等高线图和断层的位置（图示）（2 2）已知等高线图和）已知等高线图和20m20m平巷在平巷在A A点
11、遇断层，点遇断层，A A点点断层面产状已知，但断煤交线未知。断层面产状已知，但断煤交线未知。9）煤层平巷过正断层的方法 设计过设计过-60m的沿煤层平巷过断层，的沿煤层平巷过断层，从从下盘下盘方向接方向接近断层近断层。确定确定-60m平巷位置平巷位置AB、CD 煤层平巷过逆断层时的设计 某掘进岩石巷道顶板为灰岩，不易某掘进岩石巷道顶板为灰岩，不易垮落，采用梯形棚子支护，棚距一米，垮落，采用梯形棚子支护，棚距一米，巷道掘至地质破坏带附近，未及时改巷道掘至地质破坏带附近，未及时改变支护，爆破后崩倒支架五部，工人变支护，爆破后崩倒支架五部，工人忙于装岩交班，放炮后立即进入工作忙于装岩交班，放炮后立即
12、进入工作面装岩，在装岩的过程中，发生顶板面装岩，在装岩的过程中，发生顶板冒落，一名推车工正坐在崩倒支架处冒落，一名推车工正坐在崩倒支架处打盹，因撤离不及时，被冒落岩石击打盹，因撤离不及时，被冒落岩石击中身亡。试分析事故原因以及主要防中身亡。试分析事故原因以及主要防治措施？治措施？原因：原因：(1)早班因遇到地质破坏带，巷早班因遇到地质破坏带，巷道围岩较为破碎；道围岩较为破碎；(2)爆破后崩倒支架后，未及时支护；爆破后崩倒支架后，未及时支护；(3)忙于交班，空顶作业，未采取加强忙于交班，空顶作业，未采取加强支护措施；支护措施；(4)一名推车工在空顶区打盹，因撤离一名推车工在空顶区打盹，因撤离不及
13、时，被冒落岩石击中身亡。此外不及时，被冒落岩石击中身亡。此外未执行未执行“一炮三检一炮三检”制，放炮后立即制，放炮后立即进入工作面装岩。进入工作面装岩。一、一、矿山压力与顶板管理基本理论矿山压力与顶板管理基本理论1 1、岩石的物理性质岩石的物理性质 岩石的空隙性、碎胀性、软化性。岩石的空隙性、碎胀性、软化性。2 2、岩石的力学性质、岩石的力学性质a a、岩石的变形性质、岩石的变形性质岩石受力后同时出现弹性变形和塑性变形。岩石受力后同时出现弹性变形和塑性变形。（有（有“记忆材料记忆材料”之说）之说）脆性岩石、塑性岩石。脆性岩石、塑性岩石。b.b.岩石的强度岩石的强度 试验研究结果表明：试验研究结
14、果表明：三向等压抗压强度三向等压抗压强度三向不等压抗压强度三向不等压抗压强度双双向抗压强度向抗压强度单向抗压强度单向抗压强度抗剪强度抗剪强度抗弯强度抗弯强度单向抗拉强度单向抗拉强度。R RC C=5-38=5-38倍倍R Rt t ；R RC C=2-15=2-15倍倍所以，岩石的抗破坏能力与受力状态有关。所以，岩石的抗破坏能力与受力状态有关。3.3.岩体的概念岩体的概念地下工程空间周围地层围岩的总体称为地下工程空间周围地层围岩的总体称为岩体岩体。岩体的强度取决于其内部结构面（或弱面）的岩体的强度取决于其内部结构面（或弱面）的分布和强度。岩体的强度总体上低于岩石分布和强度。岩体的强度总体上低于
15、岩石 (岩块岩块)的的强度。强度。工程上将岩体视为由结构体和结构面组成。工程上将岩体视为由结构体和结构面组成。二、二、开采后引起的采场矿山压力开采后引起的采场矿山压力1、原岩应力原岩应力a.a.自重应力自重应力式中式中:=H:=Hb.b.构造应力构造应力 水平力为主水平力为主;力的方向变化大力的方向变化大.c c、地下水压力、地下水压力d d、气体压力、气体压力e e、地温引起的压力、地温引起的压力 矿山压力矿山压力：由开采工作所引起的，在巷道和回采：由开采工作所引起的，在巷道和回采工作面周围岩体内和支架上的力。工作面周围岩体内和支架上的力。围岩压力围岩压力：由围岩变形引起的作用于巷道及回采工
16、：由围岩变形引起的作用于巷道及回采工作空间内支护物上的力，有时称为围岩压力。作空间内支护物上的力，有时称为围岩压力。2 2、矿山压力、矿山压力 矿山压力显现矿山压力显现：由于矿山压力的作用，引起了由于矿山压力的作用，引起了一系列的支架变形损坏、顶板变形离层等自然现象。一系列的支架变形损坏、顶板变形离层等自然现象。三、回答问题三、回答问题:如何防止回采工作面顶板事故如何防止回采工作面顶板事故?结合本矿实际结合本矿实际,如何防止回采工作面顶板事故如何防止回采工作面顶板事故?结合本矿实际结合本矿实际,简述如何防止煤矿顶板事故简述如何防止煤矿顶板事故?1 1、本矿实际：矿井巷道和回采工作面顶板顶板、本
17、矿实际：矿井巷道和回采工作面顶板顶板情况、支护材料、支护方式、来压情况等；情况、支护材料、支护方式、来压情况等；2 2、采面、采面3 3个大面积顶板事故发生时期的规律。个大面积顶板事故发生时期的规律。提前采取加强支护的有效措施；提前采取加强支护的有效措施；三、采场矿山压力的一般规律三、采场矿山压力的一般规律1 1、直接顶初次垮落直接顶初次垮落直接顶初次垮落时的跨距叫直接顶初次垮落时的跨距叫初次垮落步距初次垮落步距。2 2、老顶初次来压、老顶初次来压 老顶老顶(基本顶基本顶)岩层第一次失稳垮落引起的采面岩层第一次失稳垮落引起的采面压力的变化压力的变化-老顶初次来压老顶初次来压3 3、周期来压周期
18、来压 开采引起的由于开采引起的由于老顶岩层周期性失稳而引起老顶岩层周期性失稳而引起的矿山压力现象的矿山压力现象称为工作面顶板的周期来压。称为工作面顶板的周期来压。5 5、上覆岩层的运动破坏上覆岩层的运动破坏 初次来压后，采空区上方的岩层一般都产生移动，初次来压后，采空区上方的岩层一般都产生移动，形成冒落带、裂隙带及弯曲下沉带。形成冒落带、裂隙带及弯曲下沉带。沿工作面推进方向分为煤璧支撑影响区、离层区及重沿工作面推进方向分为煤璧支撑影响区、离层区及重新压实区。新压实区。3 3、针对不同类型的顶板条件进行有效的支护设计、针对不同类型的顶板条件进行有效的支护设计4 4、科学的支护设计、科学的支护设计
19、 支护材料、支护方式、支护强度支护材料、支护方式、支护强度5 5、提高支护设计的有效性、提高支护设计的有效性 加强现场管理、严格执行作业规程；加强现场管理、严格执行作业规程；确保每根支柱的支设质量，提高支柱工作的初撑力，减小确保每根支柱的支设质量，提高支柱工作的初撑力，减小顶板大量下沉，确保支护效果；顶板大量下沉，确保支护效果；按照标准化建设，加强班组在支护工序质量的监督管理。按照标准化建设，加强班组在支护工序质量的监督管理。6 6、结合不同类型的顶板事故发生的原因，有目的和有、结合不同类型的顶板事故发生的原因，有目的和有针对性的采取针对性的采取加强支护加强支护的措施。的措施。四、采面顶板分类
20、四、采面顶板分类4.14.1、直接顶分类、直接顶分类 按稳定性不同，将直接顶分为四类：按稳定性不同，将直接顶分为四类：不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板、坚硬顶板不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板、坚硬顶板 分类指标：分类指标：(1)(1)强度指标强度指标D=10D=10*R Rc c *C C1 1*C C2 2。(2)(2)直接顶初次垮落步距直接顶初次垮落步距分类指标：分类指标：K Km m=直接顶厚度直接顶厚度/采高采高 初次来压步距初次来压步距L L通常情况：通常情况：K Km m越大，则来压越不明显；越大，则来压越不明显；K Km m越小，则来压越明显；越小，则来压越明显；初次来压步
21、距越小，来压越不明显；初次来压步距越大，初次来压步距越小，来压越不明显；初次来压步距越大，来压越明显。来压越明显。级：来压不明显级：来压不明显 级：来压明显级：来压明显 级：来压强烈级：来压强烈 级：来压极强烈级：来压极强烈 4.24.2、老顶分级、老顶分级4.34.3、底板岩层分类、底板岩层分类主要根据底板岩层的软硬和易破坏程度，将底板岩层主要根据底板岩层的软硬和易破坏程度，将底板岩层分为五类：分为五类：类（极软类）类（极软类）类（松软类类（松软类 ）类（较软类）类（较软类）类（中硬类）类（中硬类）类（坚硬类）类（坚硬类）四川煤矿区所采煤层的底板岩层相对较软。四川煤矿区所采煤层的底板岩层相对
22、较软。上覆岩层运动的基本理论上覆岩层运动的基本理论-“关键层理论关键层理论”冒落带岩层以上的裂隙带下位岩层中存在着对回采工冒落带岩层以上的裂隙带下位岩层中存在着对回采工作面支护有重大影响的作面支护有重大影响的关键层岩层，由于不同的岩层条件，关键层岩层，由于不同的岩层条件，还将在其上部存在次关键层、第二次关键层岩层。次关键还将在其上部存在次关键层、第二次关键层岩层。次关键层的运动则对于整个层的运动则对于整个裂隙带岩层的运动破坏以及地表沉陷裂隙带岩层的运动破坏以及地表沉陷程度等，在时间、空间上都有一定的控制作用。程度等，在时间、空间上都有一定的控制作用。不同的埋藏条件、开采条件和采煤方法等，都直接
23、不同的埋藏条件、开采条件和采煤方法等，都直接影响影响关键层和各个的次关键层的位置和运动状态。关键层和各个的次关键层的位置和运动状态。4.44.4、回采工作面采空区处理方法：、回采工作面采空区处理方法：五、顶板管理五、顶板管理5.1 5.1 支护材料支护材料 采面：木材、金属（刚性、可缩性采面：木材、金属（刚性、可缩性 ）、液）、液压（单体液压柱、自移式支架）。压（单体液压柱、自移式支架）。巷道：木棚子、砼棚子、金属棚子（可缩、巷道：木棚子、砼棚子、金属棚子（可缩、刚性）、锚杆支护、锚喷支护、刚性）、锚杆支护、锚喷支护、“锚锚网网索索”支护等。支护等。5.2 5.2 支柱工作特性支柱工作特性 刚
24、性、急增阻式、微增阻式、恒阻式刚性、急增阻式、微增阻式、恒阻式5.3 5.3 回采工作面对采场支架的基本要求：回采工作面对采场支架的基本要求：要有足够的支撑力；要有足够的支撑力；支架要有一定的可缩量，以适应顶板的支架要有一定的可缩量，以适应顶板的下沉规律；下沉规律；支架要维护直接顶的完整稳定性支架要维护直接顶的完整稳定性支架有较好的结构稳定性，以适应顶板支架有较好的结构稳定性，以适应顶板压力的方向变化。压力的方向变化。5.45.4支架布置方式支架布置方式 单体支柱采面支柱布置单体支柱采面支柱布置 目前普采面支架布置方式主要有齐梁直线柱和错梁目前普采面支架布置方式主要有齐梁直线柱和错梁直线柱两种
25、：直线柱两种：工作面的特种支架形式工作面的特种支架形式5.55.5不同顶板条件下的支护方式不同顶板条件下的支护方式 a、不稳定类的直接顶板、不稳定类的直接顶板 支护工作重点为支护工作重点为“护顶护顶”、及时支护、控顶、及时支护、控顶距不宜大；距不宜大；b、稳定类以及坚硬顶板、稳定类以及坚硬顶板支护工作重点为支护工作重点为“支撑支撑”、及时支护、控顶距、及时支护、控顶距不宜太小；不宜太小；5.6 5.6 支护强度设计支护强度设计a、估算法：、估算法：单位面积的支护强度为单位面积的支护强度为4 48 8倍采高的岩石重量。倍采高的岩石重量。P=（48）M 为岩石容重为岩石容重b、实测法：、实测法：在
26、现有回采工作面上进行矿压实测在现有回采工作面上进行矿压实测，测定出开采，测定出开采同一煤层时的初次来压和周期来压的规律以及同一煤层时的初次来压和周期来压的规律以及来压时来压时期的支柱最大压力、期的支柱最大压力、平均压力等，作为新工作面的支平均压力等，作为新工作面的支护设计依据。护设计依据。5.7 5.7 极薄煤层开采要求极薄煤层开采要求 1 1）工作面采用壁式采煤方法，工作面采用壁式采煤方法，采面支采面支护后空间净高不得低于护后空间净高不得低于0.6m0.6m；2 2）采区同一翼的同一煤层内，禁止布）采区同一翼的同一煤层内，禁止布置两个以上回采工作面；置两个以上回采工作面；3 3）炮采工作面长
27、度）炮采工作面长度不得大于不得大于80m80m；机采；机采工作面长度工作面长度不得大于不得大于100m100m；六、六、顶板事故防治顶板事故防治6.1 6.1 采场顶板事故分类采场顶板事故分类 采场顶板事故采场顶板事故按原因按原因可分为可分为压垮型、漏冒型与推压垮型、漏冒型与推垮型垮型三大类。三大类。压垮型冒顶压垮型冒顶是支架支撑阻力不够导致的冒顶；是支架支撑阻力不够导致的冒顶；漏垮型冒顶漏垮型冒顶是护顶效果差导致的冒顶；是护顶效果差导致的冒顶；推垮型冒顶推垮型冒顶是采场支架稳定性差导致的冒顶。是采场支架稳定性差导致的冒顶。此外，还可能出现综合类型的冒顶。此外，还可能出现综合类型的冒顶。压垮型
28、冒顶：原因压垮型冒顶：原因 条件：顶板、底板条件：顶板、底板 主要时间：来压、非来压主要时间：来压、非来压漏垮型冒顶漏垮型冒顶：原因原因 条件：顶板、底板条件：顶板、底板 主要时间：来压、非来压主要时间：来压、非来压推垮型冒顶推垮型冒顶：原因原因 条件：顶板、底板条件：顶板、底板 主要时间：来压、非来压主要时间：来压、非来压6.2 工作面冒顶事故的基本规律工作面冒顶事故的基本规律工作冒顶基本规律有以下几点。工作冒顶基本规律有以下几点。1 1）顶板类型）顶板类型 发生冒顶工作面的发生冒顶工作面的顶板类型往往是两头大，中间顶板类型往往是两头大，中间小，小，较软的较软的(破碎或不稳定顶板破碎或不稳定
29、顶板)和硬的和硬的(坚硬顶板和部坚硬顶板和部分稳定顶板分稳定顶板)顶板事故多，约占全部工作面顶板事故的顶板事故多，约占全部工作面顶板事故的70 70 80%80%。破碎顶板事故特点是破碎顶板事故特点是“零打碎敲零打碎敲”，一次事故伤，一次事故伤亡人数虽少，但频繁发生，较难预防。它约占工作面亡人数虽少，但频繁发生，较难预防。它约占工作面顶板事故顶板事故65%65%75%75%，坚硬顶板事故特点是大面积冒落坚硬顶板事故特点是大面积冒落，往往造成一次，往往造成一次死亡死亡3 3人以上的重大恶性事故人以上的重大恶性事故 2）冒顶地点）冒顶地点 发生冒顶地点来看，发生冒顶地点来看，煤壁线、切顶线煤壁线、
30、切顶线和和工作面端头工作面端头的事故较多的事故较多。煤壁线煤壁线附近，即在无支柱空间内的事故约占附近，即在无支柱空间内的事故约占40%40%70%70%；放顶线附近事故约占放顶线附近事故约占151530%30%；放顶线附近事故约占放顶线附近事故约占151530%30%。3）支护形式与支护机械化程度）支护形式与支护机械化程度 从木支柱和金属支柱的支护形式看，木柱帽的事故从木支柱和金属支柱的支护形式看，木柱帽的事故最多。最多。以木支柱工作面每采百万吨煤死亡率为以木支柱工作面每采百万吨煤死亡率为100%100%计算，计算，则摩擦支柱，木柱帽工作面为则摩擦支柱，木柱帽工作面为90%,90%,摩擦支柱铰
31、接顶梁摩擦支柱铰接顶梁工作面为工作面为40%40%。支护机械化程度，与顶板事故关系极大。支护机械化程度，与顶板事故关系极大。摩擦支柱工作面顶板事故比综采工作面高摩擦支柱工作面顶板事故比综采工作面高6 69 9倍，比单体液压支柱工作面高倍，比单体液压支柱工作面高2 24 4倍。倍。采面顶板事故率随支护形式的改进和支护机采面顶板事故率随支护形式的改进和支护机械化程度的提高而降低。械化程度的提高而降低。4）矿压）矿压 冒顶事故多发生在冒顶事故多发生在顶板来压期间顶板来压期间，约占顶板事故，约占顶板事故总数的总数的60%60%70%70%，尤其是直接顶相老顶初次垮落时事，尤其是直接顶相老顶初次垮落时事
32、故较多。故较多。据实测资料整理，大多数工作面据实测资料整理，大多数工作面老顶来压时的动老顶来压时的动载系数载系数为为1.21.21.81.8，坚硬顶板条件下高达，坚硬顶板条件下高达2 23 3。来压时煤壁片帮，顶板拉槽，无支柱空间局部漏来压时煤壁片帮，顶板拉槽，无支柱空间局部漏顶和冒顶增多，顶板坚硬时往往大面积断裂台阶下沉骤顶和冒顶增多，顶板坚硬时往往大面积断裂台阶下沉骤增，从而多数造成推垮型事故。增，从而多数造成推垮型事故。5 5）煤层条件煤层条件 煤层倾角超过煤层倾角超过2525后，支架后，支架(柱柱)的稳定性差，顶板的稳定性差，顶板事故多。事故多。煤层厚度或煤层厚度或采高大于采高大于2.
33、5m2.5m时时。容易发生片帮冒顶。容易发生片帮冒顶。具有具有复合顶板结构复合顶板结构的煤层顶板事故较多，且预兆不的煤层顶板事故较多，且预兆不明显。明显。厚煤层全部陷落法的下分层开采和单一煤层的仰斜厚煤层全部陷落法的下分层开采和单一煤层的仰斜推进开采也具有顶板事故较多的趋向。推进开采也具有顶板事故较多的趋向。6 6）回采工序）回采工序 在工作面各项工序中，在工作面各项工序中，回柱放顶回柱放顶时发生的事故较时发生的事故较多，约占多，约占30%30%50%50%。7 7）地质构造地质构造 地质构造如断层、褶曲、无炭柱等往往使顶板地质构造如断层、褶曲、无炭柱等往往使顶板变得破碎。变得破碎。地质构造区
34、内顶、底板起伏变化容易使煤璧地质构造区内顶、底板起伏变化容易使煤璧片帮或采空区冒落肝石推倒支架，有时断层带附近片帮或采空区冒落肝石推倒支架，有时断层带附近也可能整块顶板失稳而推倒支架造成冒顶也可能整块顶板失稳而推倒支架造成冒顶。顶板十分坚硬难冒，但也会造成事故发生。顶板十分坚硬难冒，但也会造成事故发生。6.3.6.3.复合顶板的概念复合顶板的概念 由软、硬薄岩层互层的直接顶就是由软、硬薄岩层互层的直接顶就是复合顶板复合顶板。这里的软岩层与硬岩层只是一个形象的说这里的软岩层与硬岩层只是一个形象的说法，法，实际是指实际是指:采动后下部岩层或因岩石强度低，采动后下部岩层或因岩石强度低，或因分层薄，其
35、挠度比上部岩层大，向下弯曲或因分层薄，其挠度比上部岩层大，向下弯曲得多，而上下岩层间又没有多大的粘结力，因得多，而上下岩层间又没有多大的粘结力，因此下部岩层与上部岩层形成离层；此下部岩层与上部岩层形成离层；从外表看，从外表看，似平下部岩层较软，上部岩层较硬。似平下部岩层较软，上部岩层较硬。6.4 压垮型冒顶的机理及预防压垮型冒顶的机理及预防1)1)老顶来压时的压垮型冒顶老顶来压时的压垮型冒顶a.a.顶板条件：顶板条件：当煤层上面有老顶、直接顶厚度又较小时，会因当煤层上面有老顶、直接顶厚度又较小时，会因老顶来压时可能发生压垮型冒顶。老顶来压时可能发生压垮型冒顶。老顶来压分为断裂下沉和台阶下沉两个
36、阶段，这两个老顶来压分为断裂下沉和台阶下沉两个阶段，这两个阶段都有可能发生压垮型冒顶。阶段都有可能发生压垮型冒顶。b.b.预防措施预防措施 合理设计采场支柱，使支柱具有足够的支撑力和可合理设计采场支柱，使支柱具有足够的支撑力和可缩量。缩量。要进行顶板断层情况的预测预报。要进行顶板断层情况的预测预报。当老顶来压比较强烈时，要选用可缩量较大的支柱，当老顶来压比较强烈时，要选用可缩量较大的支柱，并加强后排支柱的支撑强度。并加强后排支柱的支撑强度。遇断层时，要加强该段工作面的支护，不得正常回遇断层时，要加强该段工作面的支护，不得正常回柱，并扩大该段工作面的控顶距；如果工作面用的是金柱，并扩大该段工作面
37、的控顶距；如果工作面用的是金属支柱，还要用木支柱替换金属支柱，待断层进入采空属支柱，还要用木支柱替换金属支柱，待断层进入采空区后再用绞车回柱。区后再用绞车回柱。2)2)直接顶导致的压垮型冒顶直接顶导致的压垮型冒顶a.a.顶板条件顶板条件 由于构造、采动等原因，使采场工作空间上由于构造、采动等原因，使采场工作空间上方某部分直接顶与其周围岩体产生断裂，当这方某部分直接顶与其周围岩体产生断裂，当这部分直接顶整体向下运动时，有可能造成压垮部分直接顶整体向下运动时，有可能造成压垮型冒顶事故。型冒顶事故。b.b.机理机理 这种类型压垮型冒顶的机理很简单，就这种类型压垮型冒顶的机理很简单，就是当与岩体脱离的
38、直接顶垂直层面方向向下是当与岩体脱离的直接顶垂直层面方向向下运动时，采场支架的支撑力不足，因而导致运动时，采场支架的支撑力不足，因而导致压垮型冒顶。压垮型冒顶。c.c.预防措施预防措施 a)a)采场支护强度要能自始至终平衡直接顶或垮落带采场支护强度要能自始至终平衡直接顶或垮落带岩层的重量，底软时必须穿鞋，力求以支柱的初撑力就岩层的重量，底软时必须穿鞋，力求以支柱的初撑力就能平衡直接顶或垮落带的岩重，以避免直接顶或垮落带能平衡直接顶或垮落带的岩重，以避免直接顶或垮落带离层；离层；b)b)开采下分层时不要留煤皮，以免增加支架的载荷，开采下分层时不要留煤皮，以免增加支架的载荷，如因条件限制非留煤皮不
39、可，要相应增加支柱的初撑力如因条件限制非留煤皮不可，要相应增加支柱的初撑力或支柱密度；或支柱密度；c)c)在构造或采动破坏严重的区域进行工作面收作时，在构造或采动破坏严重的区域进行工作面收作时，除应缩小控顶距及加强放顶支柱的初撑强度外，应采用绞除应缩小控顶距及加强放顶支柱的初撑强度外，应采用绞车远距离回柱。车远距离回柱。6.6 漏垮型冒顶的机理及预防漏垮型冒顶的机理及预防1 1）大面积漏垮型冒顶）大面积漏垮型冒顶a.a.顶板条件顶板条件当直接顶异常破碎，而煤层倾角又比较大时，可能发当直接顶异常破碎，而煤层倾角又比较大时，可能发生大面积漏垮型冒顶。生大面积漏垮型冒顶。c.c.预防措施预防措施 1
40、)1)选用合适的支护，使工作面支护系统有足够选用合适的支护，使工作面支护系统有足够的支撑力和可缩量；的支撑力和可缩量；2)2)顶板必须背严接实；顶板必须背严接实；3)3)严防放炮、移输送机等工序推倒支架，防止严防放炮、移输送机等工序推倒支架，防止出现局部冒顶。出现局部冒顶。2 2）局部漏冒型冒顶）局部漏冒型冒顶局部漏冒型冒顶主要局部漏冒型冒顶主要有以下几种。有以下几种。a.a.靠煤帮附近的漏冒靠煤帮附近的漏冒预防靠煤帮附近局部漏冒的预防靠煤帮附近局部漏冒的主要措施主要措施有有:1)1)提高第一排支柱的初撑力，以减小机道上方提高第一排支柱的初撑力，以减小机道上方直接顶板的下沉量；直接顶板的下沉量
41、；2)2)采用能及时支护悬露顶板并能减小端面采用能及时支护悬露顶板并能减小端面距的支架，例如采用错梁直线柱支架、沿工作距的支架，例如采用错梁直线柱支架、沿工作面铰接顶梁与盯型长钢梁交替配合支架、面铰接顶梁与盯型长钢梁交替配合支架、n n型长型长钢梁对栅迈步支架，以及铰接顶梁在机道上方钢梁对栅迈步支架，以及铰接顶梁在机道上方配合短顶梁支架；配合短顶梁支架；3)3)炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽量避免崩倒支架；量避免崩倒支架；4)4)尽量使工作面与煤层的主节理方向垂直尽量使工作面与煤层的主节理方向垂直或斜交，避免煤壁片帮，一旦片帮应超前支护，或斜交，避免煤壁片
42、帮，一旦片帮应超前支护，防止冒顶。防止冒顶。b.b.工作面两端的漏冒工作面两端的漏冒 工作面两端的漏冒，包括输送机机头机尾工作面两端的漏冒，包括输送机机头机尾处局部漏冒，也包括与工作面相接的一段巷道处局部漏冒，也包括与工作面相接的一段巷道中的局部漏冒。中的局部漏冒。工作面两端，经常要进行机头机尾的移工作面两端，经常要进行机头机尾的移置工作。机头机尾处一般是架设抬棚支护，置工作。机头机尾处一般是架设抬棚支护，移置机头机尾时需拆除抬栅下的支柱，如果移置机头机尾时需拆除抬栅下的支柱，如果造成直接顶下沉，就可能导致破碎顶板或孤造成直接顶下沉，就可能导致破碎顶板或孤立岩块冒落。立岩块冒落。为预防与工作面
43、相接的这一段巷道发生漏冒为预防与工作面相接的这一段巷道发生漏冒事故事故:1)1)巷道与工作面出口相接的一侧要架设一对巷道与工作面出口相接的一侧要架设一对长梁抬棚，托住原巷道支架的梁头，这一对抬棚长梁抬棚，托住原巷道支架的梁头，这一对抬棚也是迈步前移；而且与工作面第一架抬栅梁距不也是迈步前移；而且与工作面第一架抬栅梁距不应超过应超过0.7m0.7m；2)2)距工作面煤壁距工作面煤壁lOmlOm范围内的巷道，要对巷道范围内的巷道，要对巷道支架加设双中柱；距工作面煤壁支架加设双中柱；距工作面煤壁10102Om2Om范围内的范围内的巷道，要对巷道支架加设单中心柱。这类措施，巷道，要对巷道支架加设单中心
44、柱。这类措施，当然也包含用于预防压垮型冒顶。当然也包含用于预防压垮型冒顶。c.c.放顶线附近的漏冒放顶线附近的漏冒 放顶线上支柱受力不是均匀的，人工放顶线上支柱受力不是均匀的，人工回拆受力回拆受力较大的柱子时较大的柱子时，往往柱子一倒下，顶板随即垮落，如，往往柱子一倒下，顶板随即垮落，如果回柱工人来不及退到安全地点躲避，就可能造成人果回柱工人来不及退到安全地点躲避，就可能造成人身事故。这种情况在分段回柱回拆最后一两根支柱时身事故。这种情况在分段回柱回拆最后一两根支柱时尤其容易发生。尤其容易发生。预防放顶线附近的漏冒，不在于护住顶板不让垮预防放顶线附近的漏冒，不在于护住顶板不让垮落，落，而在于保
45、证回柱工人不因放顶工作而造成人身事而在于保证回柱工人不因放顶工作而造成人身事故。故。如果工作面用的是摩擦支柱，可以在这些柱子的如果工作面用的是摩擦支柱，可以在这些柱子的上下各支一根木支柱作为替柱，然后回拆摩擦支柱，上下各支一根木支柱作为替柱，然后回拆摩擦支柱，最后用绞车回木替柱。最后用绞车回木替柱。d.d.地质破坏带附近的漏冒地质破坏带附近的漏冒 地质破坏带顶板往往较破碎，容易造成漏地质破坏带顶板往往较破碎，容易造成漏冒，因此要特别加强支护。冒，因此要特别加强支护。不仅该地段的支柱不仅该地段的支柱密度要增大，而且要视顶板破碎的程度加强护密度要增大，而且要视顶板破碎的程度加强护顶工作。顶工作。三
46、、复合顶板推垮型冒顶的机理及预防三、复合顶板推垮型冒顶的机理及预防 1.1.复合顶板的概念复合顶板的概念由软、硬薄岩层互层的直接顶就是由软、硬薄岩层互层的直接顶就是复合顶板复合顶板。这里的软岩层与硬岩层只是一个形象的说这里的软岩层与硬岩层只是一个形象的说法，法，实际是指实际是指:采动后下部岩层或因岩石强度低，采动后下部岩层或因岩石强度低，或因分层薄，其挠度比上部岩层大，向下弯曲或因分层薄，其挠度比上部岩层大，向下弯曲得多，而上下岩层间又没有多大的粘结力，因得多，而上下岩层间又没有多大的粘结力，因此下部岩层与上部岩层形成离层；此下部岩层与上部岩层形成离层；从外表看，从外表看，似平下部岩层较软，上
47、部岩层较硬。似平下部岩层较软，上部岩层较硬。3.3.复合顶板推垮型冒顶的特点复合顶板推垮型冒顶的特点 1)1)冒顶前采场顶板压力不大，支架没有压冒顶前采场顶板压力不大，支架没有压缩变形及损坏；缩变形及损坏；2)2)多数情况下，冒顶前采场顶板已沿煤帮多数情况下，冒顶前采场顶板已沿煤帮断裂；断裂；3)3)冒顶后支柱只是倾倒，多数是沿煤层倾冒顶后支柱只是倾倒，多数是沿煤层倾斜方向向下倾倒，也有向采空区倾倒的；斜方向向下倾倒，也有向采空区倾倒的；4)4)冒顶后上部硬岩层大面积悬露不垮，个别冒顶后上部硬岩层大面积悬露不垮，个别情况是垮落几个大块；情况是垮落几个大块；阶冒顶在任何工序都可能发生，但多数是发
48、阶冒顶在任何工序都可能发生，但多数是发生在回柱放顶过程；生在回柱放顶过程；6)6)冒顶多发生在开切眼附近；冒顶多发生在开切眼附近；7)7)多数情况是冒顶前没有明显征兆，推垮发多数情况是冒顶前没有明显征兆，推垮发生时速度快来势猛，有时推垮前有征兆，能生时速度快来势猛，有时推垮前有征兆，能发现靠采空区支柱向下倾斜，沿煤帮及采空发现靠采空区支柱向下倾斜，沿煤帮及采空区边顶板掉碴，因而来得及撤人。区边顶板掉碴，因而来得及撤人。4.4.采场中容易发生复合顶板推垮型冒顶的地点采场中容易发生复合顶板推垮型冒顶的地点 1)1)开切眼附近。开切眼附近。在这个区域，顶板上部硬岩层两侧在这个区域，顶板上部硬岩层两侧
49、都有煤体支撑，不容易下沉，这就给下部软岩层的下沉都有煤体支撑，不容易下沉，这就给下部软岩层的下沉离层创造了有利条件。离层创造了有利条件。2)2)地质破坏带地质破坏带 (断层，裂隙等断层，裂隙等)附近。附近。在这些地点，在这些地点，顶板下部软岩层容易形成六面体。顶板下部软岩层容易形成六面体。3)3)尖灭构造附近。尖灭构造附近。采场顶板存在尖灭构造，既容易采场顶板存在尖灭构造，既容易形成六面体，又可能给六面体以去路。形成六面体，又可能给六面体以去路。4)4)旧巷旧巷 (走向的或倾斜的走向的或倾斜的)附近。附近。由于旧巷顶板已由于旧巷顶板已破坏，增加了在顶板岩层中形成六面体的可能性。破坏，增加了在顶
50、板岩层中形成六面体的可能性。5)5)掘进工作面上下平巷时掘进工作面上下平巷时破坏了复合顶板的地点。破坏了复合顶板的地点。6)6)局部漏冒区附近。局部漏冒区附近。这些地点也存在增加形成六面这些地点也存在增加形成六面体的可能性与提供去路等问题。体的可能性与提供去路等问题。7)7)倾角大的地段。倾角大的地段。在这些地段，由重力作用而令六在这些地段，由重力作用而令六面体沿倾斜下推的力增大。面体沿倾斜下推的力增大。8)8)顶板淋水地段。顶板淋水地段。这些地段因有水导致岩块间摩擦这些地段因有水导致岩块间摩擦系数减小，总阻力将大为减小。系数减小，总阻力将大为减小。9)9)煤底或软底地段煤底或软底地段。这些地
