礦井災(zāi)害防治課件第六章頂板事故(已修改)
2025-05-12 03:13 本頁面
【正文】 第六章 煤礦頂板災(zāi)害防治 目 錄 ?第一節(jié) 基本理論概述 ?第二節(jié) 回采工作面頂板的日常管理 ?第三節(jié) 回采工作面頂板災(zāi)害防治技術(shù) ?第四節(jié) 巷道頂板災(zāi)害的防治 ?第五節(jié) 頂板事故處理 ? 復(fù)習(xí)題 ? 問題思考 第一節(jié) 基本理論概述 主 要 內(nèi) 容 ? 一、 頂板事故的形式和特點(diǎn) ? 二、 影響頂板事故的主要因素 ? 三、 支護(hù)原理 一、頂板事故的形式和特點(diǎn) 井下回采工作面和巷道由于其支護(hù)要求、方式和 支護(hù)空間的差異，其冒頂?shù)谋憩F(xiàn)形式通常不同。 1）局部冒頂事故 工作面局部冒頂事故多發(fā)生在單體支護(hù)工作面， 尤其是在木棚及金屬摩擦式鉸接頂梁支護(hù)工作面。 2）大冒頂事故 回采工作面的大冒頂事故也叫采場大面積切頂、 落大頂、垮面。 （ 1）由直接頂運(yùn)動所造成的垮面事故 就其作用力的始動方向可分為以下兩大類： ① 推垮型事故，包括走向推進(jìn)工作面常發(fā)生的傾向推垮型事故（如圖 611a 、 b 所示）及傾斜推進(jìn)工作面容易發(fā)生的向采空區(qū)方向推垮型事故（如圖 611c 、 d 所示）。 圖 611 直接頂運(yùn)動引起的推垮型事故 a頂板沿傾斜方向推垮前； b頂板頂板沿傾斜方向推垮后； c頂板向采空區(qū)方向推垮前； d頂板向采空區(qū)方向推垮后 ②壓垮型事故，包括向煤壁方向壓垮（如圖 612a 、 b 所示），及向采空區(qū)方向壓垮型事故（如圖 612c 、 d 所示）。 圖 612 直接頂運(yùn)動引起的壓垮型事故 a頂板向煤壁方向壓垮前； b頂板向煤壁方向壓垮后； c頂板向采空區(qū)方向壓垮前； d頂板向采空區(qū)方向壓垮后 （ 2）由老頂運(yùn)動所造成的垮面事故 就其作用力的性質(zhì)、始動力的性質(zhì)及始動方向不同也可分為以下兩種類型： ① 沖擊推垮型（即砸垮型）事故（圖 613所示） 圖 613 老頂運(yùn)動引起的沖擊推垮（砸垮）型事故 a煤壁片塌和頂板下切； b老頂把直接頂推垮 ② 壓垮型事故（如圖 614 所示） 圖 614 老頂運(yùn)動引起的壓垮型事故 a靠近采空區(qū)支柱先壓斷； b支柱全部壓斷而垮面 應(yīng)該指出的是，整體液壓支架一般由于其初撐力及其工作阻力比較高，可縮量大，發(fā)生大冒頂?shù)臋C(jī)率較小。 歸納上述各類頂板事故，大致情況如圖 615 所示 。 圖 615 采場頂板事故分類 3）大冒頂事故發(fā)生的時間、地點(diǎn) 這是由于老頂巖梁在初次來壓前其兩端由煤壁等支撐，頂板下沉很小，如圖 616 所示。 圖 616 老頂初次來壓前狀況 巷道的變形和破壞形式是多種多樣的，巷道中常見的頂板事故按照圍巖破壞部位可分為：巷道頂部冒頂?shù)繇?、巷道壁片幫以及巷道頂、幫三面大冒落三種類型。按照圍巖結(jié)構(gòu)及冒落特征又可分為：鑲嵌型圍巖墜矸事故、離層型圍巖片幫冒頂事故、松散破碎圍巖塌漏抽冒事故以及軟巖膨脹變形毀巷事故等幾種形式。 另外，巷道中的冒頂還會由于斜巷跑車沖倒支架、車輛掉道和車上的物料突出車外引起支護(hù)受損以及支護(hù)方式選擇不當(dāng)或質(zhì)量不合格而不能承受礦山壓力等因素引起。 二、影響頂板事故的主要因素 1）自然因素 （ 1）煤層傾角：煤層傾角對回采工作面礦山壓力顯現(xiàn)的影響是很大的。對于緩傾斜煤層來講，老頂來壓步距較短，來壓較易控制。 急傾斜煤層 特別是急傾斜特厚煤層水平分層開采，在頂板為堅(jiān)硬巖層時，來壓時頂板大面積冒落往往形成強(qiáng)烈的沖擊地壓現(xiàn)象。 （ 2）圍巖組成：回采工作面的圍巖，一般是指直接頂、老頂以及直接底的巖層。老頂?shù)氖Х€(wěn)、來壓強(qiáng)度以及老頂和直接頂?shù)南鄬ξ恢藐P(guān)系不僅對直接頂?shù)姆€(wěn)定性有直接影響，而且對確定支護(hù)強(qiáng)度、支架具備的可縮量以及選擇采空區(qū)處理方法都起著決定性作用。 （ 3）地質(zhì)構(gòu)造； （ 4）開采深度； （ 5）煤層厚度：中厚及厚煤層要比薄煤層發(fā)生頂板事故的機(jī)率大。其主要原因：一是厚煤層分層開采的下分層在假頂條件下，工作面剛開始推進(jìn)時頂板膠結(jié)不好，容易首先發(fā)生局部冒頂，二是采出空間大，不利于老頂形成自穩(wěn)結(jié)構(gòu)。 2)開采技術(shù) 開采技術(shù)對回采工作面頂板管理的影響是多方面的，不僅與支護(hù)方式有關(guān)，還受到回采工藝及其參數(shù)（采高、控頂距、循環(huán)進(jìn)度等）、采空區(qū)處理方式、是否分層開采等開采技術(shù)因素的影響。 另外，不同的回采工序?qū)敯逑鲁亮康挠绊懸彩遣煌摹? 在一定地質(zhì)條件下，采高與控頂距是影響上覆巖層破壞狀況的最重要因素之一。由于支承壓力的作用，采高與控頂距越大，工作面煤壁也越不穩(wěn)定，越易于片幫。 1）自然因素 （ 1）巖石性質(zhì)及其構(gòu)造特征 （ 2）開采深度 采深大時，由于上覆巖層重量大，形成的支承壓力較大； （ 3）煤層傾角 煤層傾角不同往往使巷道破壞形式有差別； （ 4）地質(zhì)構(gòu)造因素 （ 5）礦井水 （ 6）時間因素 2）開采技術(shù)因素 影響巷道頂板事故的開采技術(shù)因素主要包括： （ l）巷道與開采工作的關(guān)系，如巷道是處于一側(cè)采動還是兩側(cè)采動的條件下，是受初次采動還是受多次采動影響； （ 2）巷道的保護(hù)方法，如巷道是依靠留煤柱保護(hù)還是在巷旁用專門的剛性充填帶保護(hù)； （ 3）巷道本身采用的支架類型和支護(hù)方式。 三、支護(hù)原理 根據(jù)礦山壓力的理論，整個回采工作面上覆巖層中，裂隙帶老頂巖層能夠形成一種“大結(jié)構(gòu)”，如圖 617所示。 圖 617 回采工作面 裂隙帶巖梁 “ 大結(jié)構(gòu) ” A煤壁支撐影響區(qū)（ ab ）； B離層區(qū)（ b c）； C重新壓實(shí)區(qū)（ cd）； Ⅰ 冒落帶； Ⅱ 裂隙帶； Ⅲ 彎曲下沉帶； α支撐影響角 （如圖 618所示） 圖 618 支架與圍巖相互作用關(guān)系圖 1圍巖松動破壞前的承載和變形曲線； 2圍巖松動破壞后的承載和變形曲線； 3支架承載變形曲線 第二節(jié) 回采工作面頂板的日常管理 主 要 內(nèi) 容 ? 一、 回采工作面頂板情況和來壓的預(yù)測 ? 二、 回采工作面頂板管理的技術(shù)要求 ? 三、 回采工作面頂板管理的制度要求 一、回采工作面頂板情況和來壓的預(yù)測 1）構(gòu)造破碎的推斷 2）支承壓力影響分析 3）預(yù)測預(yù)報(bào)頂板情況 1）在生產(chǎn)中反映老頂動態(tài)情況的主要現(xiàn)象有： （ 1）頂板下沉速度的變化，老頂在兩次強(qiáng)烈運(yùn)動 之間，特別是臨近再次運(yùn)動前夕，將有一個十分沉 靜的階段，在這一階段的頂板下沉速度小而穩(wěn)定， 采煤過程如此，放頂過程中可以更明顯的看到； （ 2）支柱
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