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比重较大。而顶板事故又分为采场(工作面)顶板事故与巷道顶板事故。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●变化原因剖析:①整体事故比例下降是由于支护设备发展科学研究成果应用,管理加强所致。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%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、顶板事故发生原因剖析1、自然因素2、技术因素3、人为因素4、勘察目三、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放顶,叫做初次放顶。初次放顶工作面需要采取相应安全防范措施,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,也是勘察主要内容之一,后面见案例剖析。2、直接顶初次垮落----初次放顶后,直接顶首次大面积垮落称为初次垮落,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距离叫直接顶初次垮落步距。它是一个很重要指标,对顶板分类与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)采高直接顶冒落后即可。填满采空区,周期来压则不明显。。图4老顶断裂前结构形式及其周围应力再分布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距离叫做老顶初次垮落步距。老顶初次垮落步距相关因素:●老顶岩石力学性质●老顶厚度●岩块之间胶合条件等老顶初次来压步距,一般为20-35M有可达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推进,老顶呈规律性折断,工作面显现周期性来压,称为周期来压。老顶顶板经历了稳定----失稳----再稳定变化。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●台阶下沉周期来压步距----两次周期来压间工作面推进距离。经验数据并根据实测,周期来压步距:L周=(1/2-1/4)L初5、三带回采工作面初次来压后,随着工作面继续推进,工作面上复岩层活动情况将逐渐形成常说上“三带”,即:●冒落带(垮落带)----岩块不规则垮落与堆积Kp=~,●裂隙带----在冒落带之上,岩块断裂但整齐排裂●弯曲下沉带----裂隙带之上直到地表,岩层裂隙较少,但有下沉。如图7所示。6、采场围岩应力分布1)工作面前后方应力分布----移动支承压力分布由于开采所致,应力重新分布,在工作面前方形成了支承压力带,它影响范围达30-40m或更远,最高峰在煤壁前方7-10m处。K可达2-3,随开采移动。工作面后方冒落矸石被压实,一般只恢复到rh或比rh