【正文】 軟上硬不同巖性的巖層所組成，軟硬巖層間夾有煤線或薄層軟弱巖層，下部軟巖層的厚度一般大于0．5m，而且不大于煤層采高。 2．基本頂來(lái)壓時(shí)的壓垮型冒頂發(fā)生的條件與原因 (1)發(fā)生壓垮型冒頂事故的一般條件。 ①直接頂比較薄，其厚度小于煤層采高的2～3倍，冒落后不能充填滿采空區(qū)。 ②直接頂上面基本頂分層厚度小于5～6m，初次來(lái)壓步距為20～30m，或更大一些。 ③采煤工作面中，當(dāng)支柱的初撐力較低時(shí)，基本頂斷裂在煤壁之內(nèi)。當(dāng)工作面推進(jìn)到基本頂斷裂線附近時(shí)，頂板出現(xiàn)臺(tái)階下沉，這時(shí)基本頂巖塊的重量全部由采場(chǎng)支架承擔(dān)。 (2)基本頂來(lái)壓時(shí)的壓垮型冒頂事故的致因。 ①垮落帶基本頂巖塊壓壞采煤工作面支架(見(jiàn)圖4—3)。圖4—3垮落帶基本頂巖塊壓壞采煤工作面支架 ②垮落帶基本頂巖塊沖擊壓壞采煤工作面支架導(dǎo)致冒頂。由于采煤工作面支架初撐力不足，在基本頂巖塊未明顯運(yùn)動(dòng)之前，直接頂與基本頂已發(fā)生離層[見(jiàn)圖4—4(a)]。當(dāng)基本頂巖塊向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，采煤工作面支架要受沖擊載荷，支架容易被破壞，從而導(dǎo)致冒頂[見(jiàn)圖4—4(b)]。Ca) (b， 圖4—4垮落帶基本頂巖塊沖擊壓壞采煤工作面支架 (a)離層；(b)沖擊壓壞支架 綜采工作面如遇基本頂沖擊來(lái)壓，可能將支架壓死、壓壞(立柱液壓缸炸裂、平衡千斤頂拉壞等)或壓入底板，發(fā)生頂板事故。 3．厚層難冒頂板大面積冒頂發(fā)生的條件與原因 當(dāng)煤層頂板是整體厚層硬巖層頂板(如砂巖、砂礫巖、礫巖等，)分層厚度大于5～6m時(shí)，它們要懸露幾千平方米、幾萬(wàn)平方米，甚至十幾萬(wàn)平方米才冒落這樣大面積的頂板在極短時(shí)間內(nèi)冒落下來(lái)，不僅由于重力的作用會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊破壞力而且更嚴(yán)重的是會(huì)把已采空間的空氣瞬時(shí)擠出，形成巨大的暴風(fēng)；破壞力極強(qiáng)。 關(guān)于厚層難垮頂板大面積切冒的機(jī)理，有兩種解釋：一是頂板大面積懸露后，因彎曲應(yīng)力超過(guò)其強(qiáng)度，導(dǎo)致頂板巖層斷裂，并大面積垮落，二是頂板大面積懸露后，采空區(qū)近邊煤柱上方巖層的剪應(yīng)力超過(guò)其極限強(qiáng)度，導(dǎo)致頂板巖層大面積冒落。 4．大面積漏垮型冒頂發(fā)生原因由于煤層傾角較大，直接頂又異常破碎，采場(chǎng)支護(hù)系統(tǒng)中如果某個(gè)地點(diǎn)失效發(fā)生局部漏冒，破碎頂板就有可能從這個(gè)地點(diǎn)開(kāi)始沿工作面往上全部漏空，造成支架失穩(wěn)，導(dǎo)致工作面漏垮型冒頂(見(jiàn)圖4—5)。 5．復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)奶卣髋c機(jī)理 推垮型冒頂是指因水平推力作用使工作面支架大量?jī)A斜而造成的冒頂事故。復(fù)合頂板由下軟上硬巖層構(gòu)成，下部軟巖層可能是一個(gè)整層，也可能是由幾個(gè)分層組成的分層組。這里的軟巖層與硬巖層只是個(gè)形象的說(shuō)法，實(shí)際上是指：采動(dòng)后下部巖層或因巖石強(qiáng)度降低，圖4—5工作面漏垮型冒頂或因分層薄，其撓度比上部巖層大，向下彎曲得多，而上、下部巖層間又沒(méi)有多大的黏結(jié)力，因此，下部巖層與上部巖層形成離層，從外表看，似乎下部巖層較軟，上部巖層較硬。 (1)復(fù)合頂板的特征。 ①煤層頂板由下軟上硬不同巖性的巖層組成。 ②軟、硬巖層間有煤線或薄層軟弱巖層。 ③下部軟巖層的厚度大于0．5m，小于3．Om。 (2)復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)臋C(jī)理。 ①支柱的初撐力小，軟硬巖層下沉不同步，軟快而硬慢，從而導(dǎo)致軟巖層 與其上部硬巖層離層，如圖46所示 ②下位軟巖斷裂出六面體的原因：一是地質(zhì)構(gòu)造，即下位軟巖層中存在原生的斷層、裂隙或尖滅構(gòu)造；二是巷道布置原因，即在工作面開(kāi)采范圍內(nèi)存在沿走向或沿傾斜的舊巷、下沉、斷裂； 三是由于支柱初撐力低，導(dǎo)致下位軟巖層斷裂。 Ⅱ_J 6．金屬網(wǎng)下推垮型冒頂發(fā)生的原因 圖46下位軟巖層離層斷裂 回采下分層時(shí)，金屬網(wǎng)假頂處于下列兩種情況時(shí)，可能發(fā)生推垮型冒頂。 (1)當(dāng)上、下分層開(kāi)切眼垂直布置時(shí)，在開(kāi)切眼附近，金屬網(wǎng)上的碎矸石與上部斷裂了的硬巖大塊之間存在一個(gè)空隙。 (2)當(dāng)下分層開(kāi)切眼內(nèi)錯(cuò)布置時(shí)，雖然金屬網(wǎng)上的碎矸與上部斷裂了的硬巖大塊之間不存在空隙，但是一般也難以膠結(jié)在一起。 金屬網(wǎng)下推垮型冒頂?shù)娜^(guò)程分為以下兩個(gè)階段： (1)形成網(wǎng)兜階段。這是由工作面內(nèi)某位置支護(hù)失效導(dǎo)致的。如果周圍支架的穩(wěn)定性很好，一般不會(huì)發(fā)展到第二階段，即還不至于發(fā)生冒頂事故。 (2)推垮工作面階段。在開(kāi)切眼附近，金屬網(wǎng)碎矸之上有空隙，或者由于支架初撐力小，而使網(wǎng)上碎矸石與上位斷裂的硬巖大塊離層，這就造成網(wǎng)下單體支柱不穩(wěn)定。在網(wǎng)兜沿傾斜推力的作用下，使網(wǎng)兜下方的支柱由迎山變成反山，最終造成推垮型冒頂。 這兩個(gè)階段有可能間隔很短時(shí)間。一1 78— (三)巷道頂板事故常發(fā)的地點(diǎn)及原因 巷道頂板事故多發(fā)生在掘進(jìn)工作面及巷道交叉點(diǎn)，巷道頂板死亡事故80%以上是發(fā)生在這些地點(diǎn)。可見(jiàn)，預(yù)防巷道頂板事故，關(guān)注事故多發(fā)地點(diǎn)是十分必要的。 當(dāng)巷道圍巖應(yīng)力比較大、圍巖本身又比較軟弱或破碎、支架的支撐力和可縮量又不夠時(shí)，在較大應(yīng)力作用下，可能損壞支架，形成巷道冒頂，導(dǎo)致頂板事故。 巷道頂板事故形式多種多樣，發(fā)生的條件也各不同，但它們?cè)谀承┓矫娲嬖谥餐c(diǎn)。根據(jù)這些事故發(fā)生的原因與條件，可以制定出防范頂板事故發(fā)生的相應(yīng)措施。 1．掘進(jìn)工作面冒頂事故的原因 掘進(jìn)工作面冒頂?shù)脑蛴幸韵聝深悾? (1)掘進(jìn)破巖后，頂部存在將與巖體失去聯(lián)系的巖塊，如果支護(hù)不及時(shí)，該巖塊可能與巖體失去聯(lián)系而冒落。 (2)掘進(jìn)工作面附近已支護(hù)部分的頂部存在與巖體完全失去聯(lián)系的巖塊，一旦支護(hù)失效，就會(huì)冒落造成事故。 在斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造破碎帶掘進(jìn)巷道時(shí)頂部浮石的冒落，在層理裂隙發(fā)育的巖層中掘進(jìn)巷道時(shí)頂板冒落等，都屬于第一類型的冒頂。 因爆破不慎崩倒附近支架而導(dǎo)致的冒頂，因接頂不嚴(yán)實(shí)而導(dǎo)致巖塊砸壞支架的冒頂則屬于第二類型的冒頂。 此外，兩種類型的冒頂可能同時(shí)發(fā)生，如掘進(jìn)工作面無(wú)支護(hù)部分片幫冒頂推倒附近支架，導(dǎo)致更大范圍的冒頂。 2．巷道交叉處冒頂?shù)脑? 巷道交叉處冒頂事故往往發(fā)生的巷道開(kāi)岔的時(shí)候，因?yàn)殚_(kāi)岔口需要架設(shè)扣棚替換原巷道棚子的棚腿，如果開(kāi)岔處巷道頂部存在與巖體失去聯(lián)系的巖塊，并且圍巖正向巷道擠壓，而新支設(shè)抬棚的強(qiáng)度不夠或穩(wěn)定性不夠，就可能造成冒頂事故。 3．壓垮型冒頂?shù)脑? 壓垮型冒頂是巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過(guò)大，損壞了支架，導(dǎo)致巷道頂部的巖塊冒落，從而形成事故。 巷道支架所受力的大小，與圍巖受力后所處的力學(xué)狀態(tài)關(guān)系極大。若圍巖受力后仍處于彈性狀態(tài)，本身承載能力大而且變形小，巷道支架感受不到多大的壓力，當(dāng)然也不會(huì)被損壞。如果圍巖受力后處于塑性狀態(tài)，本身有一定的承載能力但也會(huì)向巷道空間伸展，巷道支架就會(huì)感受較大的壓力，若巷道支架的支撐力或可縮性不足，就可能被壓壞。當(dāng)圍巖受力后呈破碎狀態(tài)，本身無(wú)承載能力，并且大量向巷道空間伸展，這時(shí)巷道支架就會(huì)受到強(qiáng)大的壓力，很難不被損壞。 巷道圍巖受力后所處的力學(xué)狀態(tài)，由兩方面因素決定：一是巖體本身的強(qiáng)度以及受到層理裂隙等構(gòu)造破壞的情況；另一個(gè)是所受力的大小。巷道圍巖受力的大小，也有兩方面因素：一是由巷道所處位置決定的自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力；9+是由采掘引起的支撐壓力。 4