采煤工作面顶板管理基本知识.ppt

采面顶板管理基本知识一、一、顶板管理的重要性顶板管理的重要性 顶板板事事故故是是煤煤矿生生产中中五五大大自自然然灾灾害害（（水水、、火火、、瓦瓦斯斯、、矿尘、、冒冒顶））之之一一，，它它是是煤煤矿中中最最常常见的的又又是是最最易易发生生的的事事故顶板顶板 回采工作面冒顶事故回采工作面冒顶事故 2/3~3/4事故事故 巷道冒顶事故巷道冒顶事故 1/4~1/3二、煤层顶底板岩层构成要要充充分分认识和和掌掌握握采采煤煤工工作作面面矿山山压力力对顶板板事事故故的的作作用用和和规律律，，必必须首首先先弄弄清清煤煤层顶底底板板岩岩层的的构构成成及及其其移移动规律律根根据据顶底底板板岩岩层离离煤煤层的的距距离离及及对开开采采工工作作的的影响程度不同，煤影响程度不同，煤层的的顶底板岩底板岩层可分可分为：：1））伪顶紧贴在在煤煤层之之上上，，极极易易跨跨落落的的薄薄岩岩层称称为伪顶通通常常由由炭炭质页岩岩等等柔柔弱弱岩岩层组成成，，厚厚度度一一般般小小于于0.5m，，随采随冒随采随冒二、煤层顶底板岩层构成2））直直接接顶位位于于伪顶或或煤煤层之之上上，，具具有有一一定定的的稳定定性性，，由由一一层或或若若干干层组成成，，厚厚度度不不定定，，不不很很坚硬硬，，回回柱柱后后能能自自行行跨跨落落的的岩岩层称称为直直接接顶。

通通常常由由泥泥质页岩岩、、页岩岩、、砂砂质页岩等岩等组成，具有随回柱放成，具有随回柱放顶而跨落的特征而跨落的特征3））老老顶位位于于直直接接顶或或煤煤层之之上上坚硬硬而而难跨跨落落的的岩岩层称称为老老顶，，也也叫叫基基本本顶通通常常有有砂砂岩岩、、石石灰灰岩岩、、砂砂砾岩岩所所组成4））直直接接底底直直接接位位于于煤煤层下下面面的的岩岩层如如为较坚硬硬的的岩岩石石时，，可可作作为采采煤煤工工作作面面支支柱柱的的良良好好支支座座；；如如为泥泥质页岩岩等松等松软岩岩层时，，则常造成底常造成底臌和支柱插入底板等和支柱插入底板等现象有有些些煤煤层同同时存存在在伪顶、、直直接接顶和和老老顶；；也也有有些些煤煤层上上面面，，没没有有伪顶，，只只有有直直接接顶和和老老顶；；有有的的缺缺少少伪顶、、直直接接顶，，煤煤层上上面面就就是是老老顶这样也也就就增增加加了了顶板板管管理理的的难度度，，判判断断和和处理理不不对，，就就会会造造成成顶板板事事故故的的隐患患，，严重重影影响响了了采采场支支护质量，易造成量，易造成顶板事故二、煤层顶底板岩层构成二、煤层顶底板岩层构成直直接接顶的的完完好好程程度度将将直直接接影影响响工工作作面面的的安安全全及及工工作作面面的的工工作作效效率率，，而而且且也也影影响响到到支支护方方式式的的选择。

直直接接顶的的完完好好程程度度取取决决于于两两个个因因素素：：一一是是岩岩层的的力力学学性性质；；二二是是直直接接顶岩岩层内内各各种种原原因因造造成成的的层理理和和裂裂隙隙的的发育育情情况况直直接接顶岩岩层内内各各种种层理理或或裂裂隙隙等等““弱弱面面””的的存存在在将将直直接接影影响响到到直直接接顶在在悬露露时的的稳定定性性常常常常把把这些些““弱弱面面””简称称““劈劈””而而其其中中有有些些““劈劈””的的组合合形形式式，，对直直接接顶的的稳定定性性影影响响较大大这类游游离离岩岩块的的劈劈可可能能在在顶板板毫毫无无预兆兆的的情情况况下下发生生局局部部冒冒顶多数采煤工作面直接多数采煤工作面直接顶是呈不是呈不规则跨落的当当工工作作面面自自开开切切眼眼推推进后后，，直直接接顶一一般般并并不不立立即即跨跨落落下下来来，，而而是是待待工工作作面面推推进一一定定距距离离以以后后，，才才会会大大面面积跨跨落落，，这称称为直直接接顶初初次次跨跨落落直直接接顶初初次次跨跨落落时，，工工作作面面放放顶线与与开开切切眼眼之之间的的距距离离称称为直直接接顶初初次次跨跨落落步步距距，，它它是是反反映映直直接接顶稳定定程程度度的的一一个个综合合指指标，，对顶板板事事故故有有着着直直接接影影响响。

直直接接顶初初次次跨跨落落后后，，就就要要进行行第第一一次次放放顶，，称称为工工作作面面的的初初次次放放顶由由于于初初次次放放顶是是直直接接顶的的大大面面积跨跨落落，，容容易易发生生冒冒顶事事故故为此此《《煤煤矿安安全全规程程》》规定定了了采采煤煤工工作作面面的的初初次次放放顶必必须制制定定安安全全措措施施，，报矿总工程工程师批准三、采煤工作面顶板管理￿老老顶的的运运动及及来来压程程度度不不仅对直直接接顶的的稳定定性性有有直直接接影影响响，，而而且且对是是否否造造成成大大面面积的的切切顶起起着着决决定定作作用用采采用用全全部部跨跨落落法法管管理理顶板板的的采采煤煤工工作作面面，，一一般般情情况况下下，，老老顶对工工作作面面顶板板压力力影影响响主主要要决决定定与与直直接接顶的的厚厚度度及及其其稳定定性性当工作面从开切眼开始采煤后，直接顶跨度达到6~20M时，直接顶开始冒落，为减轻上覆岩层的压力，工作面开始初次放顶，若有老顶跨落的影响时，初次放顶期还包括老顶的初次跨落，将对工作面造成较大的威胁，容易发生冒顶，必须加强支护等安全措施，直接顶初次跨落后，随着工作面继续向前推进，直接顶不断冒落，老顶的悬露跨度增大，直到达到极限跨度时，老顶将出现断裂，进而发生跨落。

这时，将对工作面产生较大影响，顶板下沉量增加，支架载荷增大，煤壁片帮￿从从开开切切眼眼开开始始老老顶第第一一次次跨跨落落，，称称为老老顶初初次次跨跨落落这种种老老顶初初次次折折断断或或跨跨落落前前后后工工作作面面的的矿压显现称称为老老顶初初次次来来压老老顶初初次次跨跨落落后后，，随随着着工工作作面面继续推推进，，工工作作面面上上方方老老顶在在其其自自重重及及上上覆覆岩岩载荷荷作作用用下下，，将将沿沿煤煤壁壁内内发生生折折断断和和跨跨落落，，同同时引引起起工工作作面面压力力突突然然增增大大，，这种种现象象，，随随工工作作面面的的推推进将将周周而而复复始始的的出出现因因此此称称为老老顶的的周周期期跨跨落落把把因因老老顶周周期期跨跨落落而而使使工工作作面面呈呈周周期期性性地地矿压显现，，称称为老老顶周周期期来来压（（一一））顶顶板板事事故故分分类类按按冒冒顶的的力力源源进行行分分类：：￿ ￿（1）压垮型：由垂直于层面方向的顶板力压坏采场支架而导致冒顶2）漏冒型：因已破碎的顶板没有得到有效防护受重力作用冒落而导致的冒顶3）推垮型：由平行于层面方向的顶板力推倒采场支架而导致的冒顶4）综合型：两种或三种综合出现。

1.压垮型冒顶（主要发生在老顶来压时）（1）垮落带老顶岩块压坏采场支架；（2）垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架；（3）裂隙带老顶岩块压坏采场支架2.漏冒型冒顶（1）大面积漏垮型冒顶 ；（2）靠煤壁附近的局部冒顶；（3）采场两端（机头、机尾）的局部冒顶；（4）放顶线附近的局部冒顶（1）金属网下的推垮型冒顶；（2）采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶3.推垮型冒顶8/24/2024144.综合类型的冒顶（1）厚层难冒顶板导致的大面积冒顶2）地质破坏（断层）带附近的冒顶3）大块游离顶板导致的冒顶，包括复合顶板推垮型冒顶，冲击推垮型冒顶，大块游离顶板旋转推垮型冒顶，以及直接顶导致的压垮型冒顶￿8/24/202415预备知识：采动后顶板活动的一般规律1.直接顶的初次垮落：垮落厚度在1.0m以上，垮落长度达工作面长度的一半以上垮落步距一般为6~20m2024/8/2416œ如果直接顶厚度大于或等于2~3倍的采高，则能填满采空区，采面无老顶活动威胁但老顶还是要弯曲、下沉和断裂的但老顶活动不明显8/24/202417œ如果直接顶厚度小于2~3倍的采高，开始时老顶呈双固支梁状态，它把自身及上部岩层的重量都加到了工作面周围的煤体上，工作面无老顶压力感觉。

8/24/202418￿当老顶岩梁达到极限跨距时，弯曲、下沉、断裂工作面顶板下沉加快、煤壁片帮、支架受力增加，甚至出现顶板台阶等老顶来压现象2.老顶初次来压：工作面回采以来的第一次老顶大规模来压初次来压步距一般20~35m8/24/2024193.老顶周期来压：老顶初次来压后，周期性的断裂、下沉，工作面内周期性出现顶板下沉加快、煤壁片帮、支架受力增加，以及出现顶板台阶等老顶来压现象周期来压步距一般为初次来压步距的1/2~1/48/24/202420（1）当初撑力较低时，老顶往往断裂在煤壁之内剪切力为零点在煤壁内，对应弯矩最大点￿当老顶在采空区受剪力时；当老顶上位岩层对老顶施加力时；老顶的断裂性质不变，而且位置更深入煤体内4.老顶来压的两个问题：8/24/202421￿（2）老顶，若位于垮落带中，则在采空区中多以悬臂梁状态存在；若在裂隙带中，则以砌体梁结构存在8/24/2024221.冒顶机理及预防措施(二)压垮型冒顶的机理及预防措施Ö压垮型冒顶的顶板条件：（1）直接顶薄，厚度小于采高的2~3倍2）直接顶上面老顶分层厚度小于5~6m8/24/202423冒顶的前兆：（1）煤壁片帮。

2）顶板下沉速度急剧增加3）支柱载荷急剧增加4）靠煤壁顶板断裂5）靠煤壁顶板掉渣6）摩擦支柱放炮8/24/202424冒顶的机理 垮落带老顶岩块全部重量均由采场支架承受，若支架支撑力不够，就会压坏而冒顶1）垮落带老顶岩块压坏支架导致冒顶8/24/202425（2）垮落带老顶岩块冲击压坏支架导致冒顶 初撑力不足，垮落带离层老顶岩块冲击采场支架，冲击压坏而冒顶8/24/202426（3）裂隙带老顶压坏采场支架导致冒顶 裂隙带老顶断裂、下沉、旋转、触矸时，若支架的可缩量不足，可能压坏导致冒顶8/24/2024272.2.预防冒防冒顶的措施的措施: :（1）支架支撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层重量2）采场支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层3）采场支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求8/24/202428Ö注意：超前工作面20m范围内的两端巷道，因受工作面前方支承压力的作用，受压大为防止压坏支架，应加强支护8/24/202429（三）漏冒型冒顶的机理及预防措施（三）漏冒型冒顶的机理及预防措施发生的条件：直接生的条件：直接顶板板软弱破碎防防治治对策策：：护.采采用用各各种种方方法法将将顶板板护好好。

综采采面面：：选用用掩掩护式式或或支支撑撑掩掩护式式支支架架单体体面面：：支支柱柱加加顶梁梁，，顶梁梁上上加加背背板板，，甚甚至至背背严支支柱柱柱距小于柱距小于0.7m8/24/202430单体支柱工作面：Ø断层附近顶板压力大，（垮落带范围扩大），破碎、支护不好时，易发生压或漏冒型冒顶Ø当碎顶沿倾斜断层面移动时，易推倒支架，导致推垮型冒顶Ø因而，在断层带附近应增大支护密度，提高支柱初撑力（甚至用木垛），以加强支护，护好碎顶，并用戗棚、戗柱，增加支架稳定性8/24/2024313.大块游离顶板导致的冒顶1）地质构造：断层（超过5m 长的平行工作面的断层，往往会出现游离岩块2）旧巷：其上直接顶往往已断碎3）采动：支架初撑力小，导致直接顶板沿煤壁断裂Ö原因：8/24/202432 复合顶板推垮型冒顶，￿￿￿￿￿￿冲击推垮型冒顶，￿￿￿￿￿￿大块游离顶板旋转推垮型冒顶，￿￿￿￿￿￿以及直接顶导致的压垮型冒顶Ö可能导致的顶板事故8/24/202433离层型顶板下软上硬厚度在0.5-3.0m之间Ö复合顶板的概念8/24/202434（1）当游离岩块处在工作面中，厚0.5~3.0m，而沿岩块倾斜下方又有让岩块向下运动的空间时，岩块可能推倒单体支架，导致“复合顶板”推垮型冒顶。

在综采面可能导致倒架机理：离层（支柱初撑力小）、断裂、去路和倾角、推力大于阻力8/24/202435（2）当游离岩块又与上位岩层离层，在上位岩层向下活动时，可能导致冲击推垮型冒顶8/24/202436（3）当游离岩块移向放顶线，在回柱放顶时，可能导致旋转推垮型冒顶8/24/202437（4）当在工作面中部游离岩块厚度很大时（超过2~3倍采高），可能发生直接顶导致的压垮型冒顶8/24/202438预防措施：（（1）尽量避免出现游离岩块）尽量避免出现游离岩块①提高支架或支柱的初撑力，使下位顶板不离层，并不沿煤壁断裂②不在计划的工作面范围内开巷道8/24/202439（2）已出现游离岩块时，在游离岩块范围内不正常回柱，加强支护，用木支柱替换金属支柱，当游离岩块都进入采空区时，再用绞车回柱3）当游离岩块可能发生“复合顶板”推垮型冒顶时应使用支架或支柱的初撑力防推4）当工作面使用初撑力极低的摩擦支柱时，只能用“整体支架”防“复合顶板”推垮型冒顶（5）采用伪斜工作面布置8/24/202440第六节￿对采场支架的基本要求1）根据上述分析，采场冒顶又压、漏、推事故2）则要求支架又支、护、稳来治理冒顶。

压垮型压垮型压垮型压垮型推垮型推垮型推垮型推垮型漏垮型漏垮型漏垮型漏垮型支支支支护护护护稳稳稳稳8/24/202441Ö预防冒顶事故控顶设计的原则u工作阻力工作阻力支撑住垮落带的直接顶与老顶u初初撑撑力力使直接顶（下位岩层）不离层，不沿煤壁断裂u可可缩量量适应裂隙带老顶下沉u超前巷道加中心柱1）防压8/24/202442u单体体面面￿ ￿￿ ￿对软弱顶板支柱上应又顶梁、背板、甚至背严及掏梁窝，柱距小于0.7m，端面距小于200mm工作面两端用“四对八梁”或双楔交接顶梁u单体体面面或不用端头支架的综采面，面巷交接处用一对迈步抬棚2）防漏8/24/202443u切断下位2~3m左右顶板，切不断时，应挑顶u“复合顶板”下用初撑力防推u摩擦支柱用“整体支架”放推3）防推8/24/202444 此课件下载可自行编辑修改，此课件供参考！此课件下载可自行编辑修改，此课件供参考！部分内容来源于网络，如有侵权请与我联系删除！部分内容来源于网络，如有侵权请与我联系删除！。