顶板灾害防治.doc

第三个专题
华北科技学院刘过兵
顶板灾害防治及勘察
概述
第一节、矿山压力显现规律及影响因素
第二节、采场顶板事故防治及预防勘察
第三节、巷道顶板事故防治及勘察
第四节、冲击地压事故防治及勘察
概述
一、研究顶板事故及防治勘察的重要性
在我国统配煤矿(国有重点煤矿)中,顶板事故伤亡人数占煤炭行业总伤亡人数的比重较大。而顶板事故又分为采场(工作面)顶板事故和巷道顶板事故。请看下面几组数据。
1、1954年----1985年期间顶板事故占总死亡人数的45%。
其中:采场(工作面)顶板事故占3/4
巷道顶板事故占1/4
而在采场顶板事故中:
①按支护类型分:磨擦支柱、木支柱占93%、其它支柱占7%
②按顶板类型分:直接顶板事故占93%、老顶事故占7%
③按冒顶类型分:局部冒顶占70% 、大型冒顶占30%
④按地点分:机道炮道占26%、放顶线占15% 、
上下出口占15% 、其他地点占44%
2、1986年----1992年顶板事故死亡人数占总死亡人数的40%,
有所下降,但比例也发生变化。
其中:采场顶板事故占2/3
巷道顶板事故占1/3
●变化原因分析:
①整体事故比例下降是由于支护设备发展科学研究成果的
应用,管理的加强所致。
②采场顶板事故3/4→2/3主要是支护形式发展单体液压支
柱,液压支架的应用,回采工艺发展。
③巷道顶板事故上升:
A:巷道断面扩大
B:巷道总数加大、使用时间长
C:支护技术有待进一步完善
40%或许45%的大比例很值得去研究去监察,进一步降低。
且事故类型很多,随机性多样性,要求加大勘察力度。
二、顶板事故发生原因分析
1、自然因素
2、技术因素
3、人为因素
4、勘察的目的
三、介绍几本参考书
1、中国采场围岩控制陈炎光、钱鸣高主编
2、中国巷道围岩控制陈炎光、陆士良主编
3、顶板灾害防治岑传鸿编
以上皆为中国矿大出版社出版
第一节、矿山压力显现规律及影响因素
一、采场矿山压力显现规律
1、初次放顶----
当工作面自开切眼推进一段距离后,工作面开始第一次大
面积的放顶,叫做初次放顶。
初次放顶工作面需要采取相应的安全防范措施,制定监测
制度等以策安全。煤矿顶板事故在初次放顶时发生者也
不在少数,应特别引起注意,也是勘察的主要内容之一,
后面见案例分析。
2、直接顶初次垮落----
初次放顶后,直接顶首次大面积的垮落称为初次垮落,即直
接顶冒高超过1~。
如图1所示。

岩石强度分层厚度节理裂隙
直接顶初次垮落步距----直接顶初次垮落后,从切顶线到
开切眼煤壁的距离叫直接顶初
次垮落步距。它是一个很重要
的指标,对顶板分类和研究矿
压理论很重要。
直接顶初次垮落步距:5--25M不等,见表1。
3、老顶初次来压
当老顶悬露达到极限时,老顶第一次断裂,同时发生破断
岩块的回转失稳。从而导致工作面顶板急剧下沉,此时工
作面支架显现压力普遍增大现象,即称为老顶初次来压。
直接顶垮落后,与老顶之间有一个空隙空间。
如图2、图3。
若△=0,即直接顶冒落后充满采空区;
则∑h=m/(kp-1)

其中:m----煤厚;
∑h----直接顶总厚度;
kp----岩石碎胀系数(--,);
一般(2--4)倍(通常用N表示)采高的直接顶冒落
后即可。填满采空区,周期来压则不明显。
老顶初次来压前的结构及周围应力分布情况.
如图4所示。

图4 老顶断裂前的结构形式及其周围的应力再分布
A----应力增高区 B----应力降低区 C---应力不变区
老顶初次垮落时,工作面煤壁距开切眼煤壁的距离
叫做老顶初次垮落步距。
老顶初次垮落步距的相关因素:
●老顶的岩石力学性质
●老顶的厚度
●岩块之间的胶合条件等
老顶初次来压步距,一般为20-35M
有的可达50-70M不等
持续时间2-3天
4、老顶周期来压
老顶初次来压后随工作面的推进,老顶呈规律性折断,
工作面显现周期性的来压,称为周期来压。
老顶顶板经历了稳定----失稳----再稳定的变化。
如图5、图6所示。
图5 老顶周期来压
a---老顶断裂下沉 b---顶板台阶下沉
图6 回采工作面推进中岩体结构的变化过程
周期来压时矿压显现:
●顶板下沉速度增大
●下沉量增大
●支柱载荷增加、钻底
●煤壁片帮
●支柱折损
●台阶下沉