《頂板事故及勘察》PPT課件

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1、第三章頂板事故及勘察王家臣中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）采礦教研室電話：（010）62331249—8329（O）（010）62331107（H）E—mail:wangjc@public.fhnet.cn.net（煤礦安全監(jiān)察培訓(xùn)講稿）老頂直接頂煤層頂板采礦開挖空洞頂板巖石下沉變形、破壞，產(chǎn)生事故概述采煤作業(yè)時(shí)的頂板管理方式刀柱法充填法緩慢下沉法全部垮落法礦山壓力的基本概念水平原巖應(yīng)力鉛垂原巖應(yīng)力采礦開挖引起的應(yīng)力集中礦山壓力顯現(xiàn)頂板事故的產(chǎn)生原巖應(yīng)力重新分布掘進(jìn)過程支護(hù)不及時(shí)支架強(qiáng)度不足頂板事故支架不適應(yīng)圍巖的變形與

2、破壞類型變形的時(shí)間效應(yīng)空洞圍巖破壞特殊地質(zhì)條件采礦巖石開挖開挖空洞周邊應(yīng)力集中礦山壓力控制利用礦山壓力活動(dòng)規(guī)律采用合理的開挖順序和過程避免頂板事故，保證采礦作業(yè)安全人工控制與支護(hù)礦山壓力研究情況煤礦的五大災(zāi)害瓦斯、頂板、火、水、粉塵1979年在中國(guó)礦大成立了煤炭工業(yè)礦山壓力情報(bào)中心站下設(shè)8個(gè)分站綜采礦壓分站煤科總院開采所史元偉單體支柱分站山東礦院宋振騏井巷地壓分站西安礦院石平伍礦壓儀表分站西安煤礦儀器廠朱安久沖擊地壓分站煤科總院開采所康立軍礦山支護(hù)與設(shè)備分站北京煤礦機(jī)械廠趙宏珠軟巖工程分站中礦大北京何滿潮放頂煤礦

3、壓分站中礦大北京王家臣第一節(jié)礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律及影響因素一礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律（一)工作面礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律圖3-3-1老頂斷裂成巖塊后的轉(zhuǎn)動(dòng)隨著工作面推進(jìn)還可能形成四、五……不同數(shù)量巖塊的咬合平衡，直到巖塊間的咬合關(guān)系不能滿足平衡關(guān)系為止。此時(shí)，老頂?shù)氖Х€(wěn)將對(duì)工作面帶來嚴(yán)重的礦山壓力顯現(xiàn)，甚至危及生產(chǎn)和人身安全，形成老頂?shù)某醮蝸韷?。初次來壓特征：老頂初次來壓比較突然。來壓前回采工作空間上方的頂板壓力比較小。因而往往容易使人疏忽大意。初次來壓時(shí)，老頂垮距比較大，影響的范圍也比較廣，工作面易出現(xiàn)事故。老頂初次來壓對(duì)

4、工作面的影響較大，因此必須掌握初次來壓步距的大小，以便及時(shí)采取對(duì)策。在來壓期間，必須加強(qiáng)支架的支撐力，尤其要加強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。一般可以采用木垛、斜撐等特種支架加強(qiáng)回采工作空間的支護(hù)。初次來壓是工作面礦山壓力顯現(xiàn)的重要現(xiàn)象，衡量其指標(biāo)是來壓強(qiáng)度和初次來壓步距，頂板堅(jiān)硬、直接頂薄的工作面初次來壓強(qiáng)度大、來壓步距大。老頂來壓前，回采工作面的頂板壓力并不大。但煤壁內(nèi)的支承壓力卻達(dá)到了這種情況下的最大值。所以，煤幫的變形與塌落（片幫），常常是預(yù)示工作面頂板來壓的一個(gè)重要標(biāo)志。隨著回采工作面的推進(jìn)，在老頂初次來壓以后，裂隙帶

5、巖層形成的結(jié)構(gòu)，將始終經(jīng)歷“穩(wěn)定-失穩(wěn)-再穩(wěn)定”的變化，這種變化將呈現(xiàn)周而復(fù)始的過程。由于結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)導(dǎo)致了工作面頂板的來壓。這種來壓也將隨著工作面的推進(jìn)而呈周期性出現(xiàn)。因此，由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來壓現(xiàn)象稱之為工作面頂板的周期來壓。周期來壓的主要表現(xiàn)形式是：頂板下沉速度急劇增加，頂板的下沉量變大；支柱所受的載荷普遍增加；有時(shí)還可能引起煤壁片幫、支柱折損、頂板發(fā)生臺(tái)階下沉等現(xiàn)象。如果支柱參數(shù)選擇不合適或者單體支柱穩(wěn)定性較差，則可能導(dǎo)致局部冒頂、甚至頂板沿工作面切落等事故。（二）分層開采時(shí)的礦山壓力顯現(xiàn)

6、的基本規(guī)律由于在第一分層回采時(shí)頂板巖層已經(jīng)歷了一次懸露、破裂、折斷和垮落的過程，完整性受到了破壞；因此，下分層工作面的老頂來壓將會(huì)顯著減弱或者不再顯現(xiàn)，即通常所說的在回采頂分層時(shí)可能出現(xiàn)“動(dòng)壓”，而在回采下分層時(shí)則主要表現(xiàn)為“靜壓”。其基本表現(xiàn)為老頂來壓步距小，強(qiáng)度低;支架載荷變小;頂板下沉量變大。圖3-3-2放頂煤開采技術(shù)由于放頂煤開采的支架上方存在一層厚而破碎且隨采隨放的頂煤，因而與分層開采相比，其礦壓顯現(xiàn)也有一些其自身的特點(diǎn)（三）放頂煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)特征支承壓力冒落的松散頂煤損傷和破壞的頂煤煤層放頂煤開

7、采時(shí)，一次性采出厚度增大，直接頂?shù)目迓涓叨瘸杀对黾樱⑶遗c煤層的采出厚度顯著相關(guān)。綜放開采時(shí)，采場(chǎng)上方仍可形成穩(wěn)定的砌體梁式老頂結(jié)構(gòu)，但其形成的位置相對(duì)遠(yuǎn)離采場(chǎng)，其穩(wěn)定性也發(fā)生了相應(yīng)的變化。頂煤運(yùn)移規(guī)律及對(duì)礦壓顯現(xiàn)有顯著影響。支架上方的頂煤經(jīng)過了支承壓力作用發(fā)生了破碎，剛度降低，但破碎程度與頂煤強(qiáng)度，裂隙分布和支承壓力分布情況等有關(guān)，堅(jiān)硬頂煤的運(yùn)移始動(dòng)點(diǎn)距煤壁距離較小，累計(jì)位移量較小，頂煤的破碎效果較差，傳遞上覆巖層作用的能力較強(qiáng)，則表現(xiàn)出的礦壓顯現(xiàn)明顯。支承壓力分布區(qū)前移。放頂煤開采時(shí)，工作面前方的支承壓力區(qū)距

8、煤壁距離較大，發(fā)生前移。對(duì)軟煤而言，支承壓力峰值點(diǎn)距煤壁距離較硬煤的大，峰值小，分布平坦。支架工作阻力變化不大。放頂煤工作面的支架阻力不大于單一煤層或分層開采的頂分層開采的工作面的。來壓的動(dòng)載系數(shù)也沒有明顯變化，支架以初撐和一次增阻工作狀態(tài)為主。前柱工作阻力普遍大于后柱的，一般為10-15%，對(duì)于軟頂煤而言，頂煤的破碎和放出較充分，支架頂梁后部上方的頂煤較少，不利于傳遞上