煤矿生产与顶板灾害防治.docx

煤矿生产与顶板灾害防治 一、煤矿生产 （一）煤的形成 煤是由古代植物遗体变化而成的在矿区煤层和顶底板岩层中常常见到植物枝叶等化石煤的形成过程大致分为三个阶段 1、泥炭化阶段 该阶段是由植物遗体变成泥炭的阶段在古代泥炭沼泽中，植物生长非常茂密植物不断地生殖、生长和死亡，其遗体倒在水中，被水沉没而隔绝了空气，不断聚积加厚；同时又不断分解、化合，形成了泥炭 2、煤化阶段 该阶段是由泥炭变成褐煤的阶段泥炭层形成以后，由于地壳下降，被泥沙等沉积物复盖掩埋，在压力和地热的作用下，泥炭层开头脱水、压紧，体积缩小，密度和硬度增加，碳含量渐渐增加，氧含量进一步减小，从而形成褐煤 3、变质阶段 该阶段是由褐煤变成无烟煤的阶段褐煤形成以后，假如地壳连续下沉，则在温度和压力更大的条件下，褐煤内部成份将进一步变化，最终变成了烟煤，烟煤连续变质就形成了无烟煤 （二）煤的埋藏特征 1、煤层构造 依据煤层中有无夹石层，可把煤层分为简洁和简单构造两种。

简洁构造煤层不含夹石层；简单构造煤层含夹石层夹石层有的为一层，有的有多层，而且夹石层厚度也不一样 2、煤层厚度 煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离煤层厚度差异很大，从几厘米，到几十厘米，有的厚达几十米，甚至百余米依据采煤方法的需要，将煤层厚度分为三类： （1）薄煤层：煤层厚度小于1.30米 （2）中厚煤层：煤层厚度在1.30-3.50米 （3）厚煤层：煤层厚度大于3.50米 在生产工作中，习惯将厚度在6米以上煤层称为特厚煤层 3、煤层倾角 煤层倾角是指煤层倾斜面相对水平面的夹角依据煤层倾角大小将煤层分为四类： （1）近水平煤层：煤层倾角小于8度 （2）缓倾斜煤层：煤层倾角在8-25度 （3）倾斜煤层：煤层倾角在25-45度 （4）急倾斜煤层：煤层倾角在于45度 （三）煤层顶底板 位于煤层上面的岩层称为顶板，煤层下面的岩层称为底板 煤层顶板自下而上分为伪顶、直接顶和根本顶； 煤层底板自上而下分为直接底和根本底 煤层顶底板岩性及赋存条件与顶板安全治理关系非常亲密。

顶板破裂简单冒顶；顶板过于坚硬，放顶时不冒落，采煤工作面形成很大的压力，经常将工作面摧垮，使四周巷道塌冒，甚至造成矿毁人亡对这些特别的顶板必需实行有效的技术措施，确保顶板安全 （四）地质构造 煤层形成以后，由于受到地壳运动作用力的结果，使其形态发生变化，形成多种多样的地质构造煤田地质构造主要有以下三大类 1、单斜构造 单斜构造就是在肯定范围内，煤层大致向同一方向倾斜煤层倾斜的方向称为倾向；煤层倾斜面与水平面的交线方向称为走向 2、褶皱构造 褶皱构造指的是煤层因受地壳运动的作用力，被挤成弯弯曲曲的状态，但仍保持完整性其中每一个弯曲局部称为“褶皱构造”，褶曲又分为背斜和向斜背斜指的是煤层向上凸起的褶曲；向斜指的是煤层向下  的褶曲 3、断裂构造 断裂构造就是煤层因受地壳运动的作用力而遭到断裂，失去了原来的连续完整性断裂构造又可分为裂隙和断层 裂隙指的是断裂面两侧的煤层没有发生显著的错动 断层指的是断裂面两侧的煤层已经发生了显著的错动 断层对采掘安全影响极大 断层依据断裂面两侧煤层错动的方向分为三种类型 （1）正断层：上盘相对下降，下盘相对上升。

（2）逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降 （3）平移断层：两侧煤层沿断层面做水平移动 （五）巷道掘进 为了开采地下煤炭，需要从地面对地下开掘一系列巷道通达煤层巷道通达煤层以后，需要形成采煤工作面，才能对煤炭进展开采开采出来的煤炭需要运到井底，然后由井底提升到地面这些环节涉及到矿井一系列系统，如开拓系统、采煤系统、运输提升系统和通风系统、供电系统、防排水系统等详见掘进工艺） （六）工作面回采 采煤的根本工序是：破煤、装煤、运煤、支护和回柱放顶 由于使用的采煤工艺和支护设备不同，采煤工作面分为三种类型： 1、炮采工作面指的是使用煤电钻打眼、放炮落煤、人工装煤的工作面 2、普采工作面指的是使用采煤机破煤和装煤的工作面 3、综采工作面指的是使用液压自移支架的工作面其采煤工序为：割煤--降柱--移架--升柱--移溜，全部实现机械化作业综采工作面安全好、产量高、效率高、消耗低，是实现煤炭工业进展和安全生产的重要技术途径之一 二、顶板灾难防治 顶板事故是指：在井下建立和生产过程中，由于顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏和生产中止等事故。

任何一个井下作业人员每时每刻都在和顶板打交道，疏忽了就要挨砸 顶板事故是煤矿五大自然灾难之一它的特点是：占全国煤矿事故总起数的比例和总死亡人数的比例最高；在特大事故中所占比例较小和一次死亡人数较少据统计，2005年全国煤矿顶板事故起数占全国煤矿事故总起数的52.92%；顶板事故死亡人数占死亡总人数的33.33%；顶板事故一次死亡平均人数为1.13人 （一）冒顶缘由 井下采掘工作面发生冒顶的缘由许多，也很简单但总的来说主要有以下两个方面的缘由 1、客观缘由 （1）采煤过程中因围岩应力重新分布、采煤方法选择不当和巷道布置位置不合理，所需支承压力大于支护的支撑力，从而造成顶板垮落冒顶事故 （2）工作面遇到突然消失的地质构造，在按章作业状况下，因设计时资料不全，也会发生冒顶现象如采煤工作面消失小断层，工作中没有留意分析与观看，实行通常的支护方法往往发生冒顶事故 2、主观缘由 （1）采掘工作面规格质量低劣作业时不坚持敲帮问顶，发觉隐患不准时排解；控顶距离把握不当；空顶作业；违章放炮；冒险回柱作业 （2）治理不善煤矿生产治理不同于其他行业，井下生产条件随时有所变化，生产治理者不深入现场，不带班作业，不严格按三大规程办事，盲目开采、违章指挥、纪律松驰等，经常会造成事故。

（二）冒顶预兆 （1）响声：顶板压力急剧增大时，支架或支柱下缩发生很大声响，有时还会消失顶板发生断裂的闷雷声（即煤炮、板炮） （2）掉碴：顶板严峻裂开时，消失顶板掉碴现象，掉碴越多，说明顶板压力越大   （3）片帮：冒顶前，煤壁所承受的支承压力增加，煤变松软，片帮煤比平常增多，甚至还有煤的压出和突出 （4）裂隙：一旦消失新的裂隙或裂隙加宽加深时，就有冒顶的可能 （5）漏顶：破裂的伪顶或直接顶，在大面积冒落以前，有时会因背顶不严或支架不牢消失漏顶现象漏顶后，支架棚梁托空，支架松动，当岩石连续冒落时，就会消失大面积冒顶事故 （6）脱层：顶板将要冒落时，往往消失顶板脱层现象，采纳敲帮问顶法不简单发觉，当根本顶冒落时，则将发生没有预兆的大面积冒顶或切顶 （三）采煤工作面顶板灾难防治 根据发生冒顶事故的力学缘由分析，可将采煤工作面顶板灾难分为三大类它们的防治措施也不一样 1、坚硬顶板压垮型冒顶 坚硬顶板压垮型冒顶是指采空区内大面积悬露的坚硬顶板在短时间内突然塌落，将工作面压垮而造成的大型顶板事故。

坚硬顶板压垮型冒顶事故的预防措施是：转变顶板岩层的物理力学性质及减小顶板悬露面积，加强工作面支护 （1）顶板高压注水从工作面平巷向顶板打深孔，进展高压注水，通过顶板注水可以弱化顶板和扩大岩体中的裂隙及弱面，使顶板岩石强度显著降低 （2）强制放顶采纳爆破方法人为地将顶板切断，掌握顶板悬露和冒落面积，减弱顶板冒落时对工作面产生的冲击力爆破时主要在工作面内向放顶线处进展钻孔，也有的在工作面上下平巷内向顶板钻孔 （3）加强支护在工作面加打木垛、抬棚、戗柱等特别支护，加密支柱等或选择工作阻力大的液压自移支架 2、破裂顶板漏垮型冒顶 在采煤工作面某个地点由于支护失效而发生局部漏冒，破裂顶板就有可能从该处开头沿工作面往上全部漏完，造成支架失稳，导致漏垮型冒顶事故 破裂顶板漏垮型冒顶事故的预防措施是：首先要求支护完整，不致消失顶板局部漏洞；若消失局部漏洞；马上加以堵塞，以防其进一步扩大 （1）选用适宜的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力和可缩性 （2）顶板必需插严背实 （3）严禁因放炮、移输送机、回柱放顶和移绞车等工序撞、刮倒工作面根本支护，防止消失局部冒顶。

（4）一旦消失局部冒顶，即使是很小范围内的一个漏洞，也必需准时将其维护好，不再漏冒碎矸 3、复合顶板摧垮型冒落 所谓复合顶板就是由下软上硬多层岩石组成的顶板在工作面开采过程中，由于下部软岩下沉，与上部硬岩离层，支架处于失稳状态一旦遇有外力作用，工作面支架因水平方向的推力而发生倾倒，造成摧垮型冒顶事故 复合顶板摧垮型冒顶事故的预防措施是： （1）在工作面上下平巷掘进时不要破坏其复合顶板，应托伪顶施工 （2）工作面初次回采时不要向采空区侧前进 （3）避开上下平巷与工作面斜交形成三角形 （4）严禁仰斜开采 （5）提高支柱的初撑力 （6）用拉钩器将工作面支架上下连成一体 （7）敏捷地应用戗柱或戗棚，使它们迎着顶板岩层可能推移的方向支设 （四）巷道顶板灾难防治 井下巷道常发生冒顶的部位有三处，冒顶缘由和预防措施如下 1、掘进工作面碛头冒顶事故的预防措施 掘进工作面碛头支架架设时间短，未压上劲，简单被爆破崩倒；人员作业常常在空顶条件下进展；同时受到地质构造变化影响，所以掘进碛头冒顶事故较多。

（1）依据掘进工作面顶板岩石性质，严格掌握空顶距，坚持使用超前支护（前探梁） （2）严格执行敲帮问顶 （3）在地质破裂带或层理裂隙发肓区等压力较大处要缩小棚距 （4）合理布置炮眼和装药量，以防崩倒支架或崩冒顶板 （5）在掘进碛头10米范围内采纳金属拉杆或木拉条把棚子连成一体，必要时还须打中柱以反抗顶板突然来压和爆破冲击 2、巷道穿插处冒顶事故的预防措施 巷道穿插处控顶面积大，支护简单，是预防巷道冒顶的重点部位 （1）开岔口应尽量避开原来巷道冒顶范围、废弃巷道和硐室 （2）必需在开口抬棚支设稳定后，再撤除原巷道棚腿 （3）留意选用抬棚材料的质量与规格，保证其强度 （4）当开口处围岩尖角被压坏时，应准时实行加强抬棚稳定性措施 （5）抬棚上顶空洞必需堵塞严实，空洞高度较大时必需码木垛接顶在码木垛时，作业人员应站在安全地点，并设专人看安全 3、锚杆支护巷道冒顶事故的预防措施 锚杆支护巷道发。