礦山頂板事故防治第一、二、三章(編輯修改稿)
2025-06-19 22:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)，隨著采煤工作面的不斷向前推進(jìn)，暴露出來的上覆巖層在礦山壓力的作用下，將產(chǎn)生變形、移動(dòng)和破壞。根據(jù)破壞狀態(tài)不同，上覆巖層可劃分為圖 3— 1所示的三個(gè)帶： ① 冒落帶。指采用全部垮落法管理頂扳時(shí)，采煤工作面放頂后引起的煤層直接頂?shù)钠茐姆秶?(圖中１ )。該部分巖層在采空區(qū)內(nèi)已經(jīng)垮落，而且越靠近煤層的巖石就越紊亂、破碎。在采煤工作面內(nèi)這部分巖層由支架暫時(shí)支撐。 ② 裂隙（縫）帶。指位于冒落帶之上的巖層。這部分巖層的特點(diǎn)是巖層產(chǎn)生垂直于層面的裂縫或斷開，但仍能整齊排列 (圖中２ )。 ③ 彎曲下沉帶。一般是指位于裂隙帶之上的巖層，向上可發(fā)展到地表。此帶內(nèi)的巖層將保持其整體性和層狀結(jié)構(gòu) (圖中３ )。 冒落帶和裂隙帶的總厚度，一般為采高的 6倍 — 8倍。 裂隙帶巖層在水平方向上可以分為 3個(gè)區(qū)：煤壁支撐區(qū)、離層區(qū)和重新壓實(shí)區(qū)，如圖所示。 (1)煤壁支撐影響區(qū)：它是由于工作面煤壁支撐而使頂板呈拉伸變形形成的。范圍從工作面前方 30— 40 m一直到工作面后方4— 8m，該區(qū)內(nèi)頂板水平移動(dòng)較為劇烈，垂直移動(dòng)則甚微，在有些場(chǎng)合垂直位移還會(huì)出現(xiàn)負(fù)值（即巖層上升現(xiàn)象）。 (2)離層區(qū)：范圍從工作面后方 4— 8m至 30m左右，該區(qū)內(nèi)頂板急劇下沉、斷裂，且各層下沉的速度由下向上逐漸減少，并且層間的離層現(xiàn)象隨著距煤層距離的增加而愈多。 (3)重新壓實(shí)區(qū)：位于工作面后方 30 m以外，該區(qū)內(nèi)已斷裂的巖層又重新被采空區(qū)冒落的殲石支撐，由下向上各巖層的下沉速度逐漸增大，層間進(jìn)入相互壓實(shí)的過程。 采煤工作面上覆懸露巖層破壞的運(yùn)動(dòng)形式?jīng)Q定著礦山壓力的顯現(xiàn)規(guī)律及對(duì)控制的要求。 上覆巖層自懸露發(fā)展到破壞，基本上有兩種運(yùn)動(dòng)形式，即拉破壞和剪斷破壞。 1．拉破壞 (a)隨工作面的推進(jìn)，上覆巖層懸露； (b)在重力作用下彎曲； (c)巖層彎曲沉降到一定程度后，伸人煤體的端部裂開； (d)中部開裂； (e)巖層冒落。 2．剪斷破壞 巖層懸露后只產(chǎn)生較小彎曲下沉，懸露巖層端部即開裂，見圖 (a)； 在巖層中部末開裂 (或開裂很少 )的情況下，巖層大面積整體塌垮，見圖 (b)。 運(yùn)動(dòng)范圍大、速度快，工作面有明顯的動(dòng)壓沖擊。極易發(fā)生頂板沿煤壁切下的重大冒頂事故。 有時(shí)也會(huì)發(fā)生臺(tái)階下沉，使支柱回撤工作非常困難。 控制這類頂板破壞，工作面支架必須有較高的初撐力。 產(chǎn)生懸露巖層剪斷破壞的條件： 當(dāng)工作面煤壁推進(jìn)至巖梁端部開裂位置附近時(shí)，斷裂面上的剪應(yīng)力超過一定限度，雖然其中部尚未開裂，但只要下部有少量運(yùn)動(dòng)空間，巖層即可能被剪斷而整體塌垮。 3．兩種破壞形成的轉(zhuǎn)化 巖層的兩種破壞形式隨地質(zhì)及開采條件的變化而相互轉(zhuǎn)化。 (1)當(dāng)工作面推至巖層端部開裂位置附近，提高推進(jìn)速度可能會(huì)使原來呈彎拉破壞的巖層轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟衅茐牡倪\(yùn)動(dòng)形式。在日常來壓比較均勻的工作面，高產(chǎn)后往往會(huì)出現(xiàn)切頂事故，破壞形式的轉(zhuǎn)化就是其原因。 (2)強(qiáng)制放頂改變堅(jiān)硬巖層的厚度，可以排除整體塌垮的威脅，從而使剪切破壞形式轉(zhuǎn)化為彎拉破壞形式。 (3)分層開采的厚煤層，若采用上行式開采程序，通過下部幾個(gè)分層的開采，使堅(jiān)硬 (可能發(fā)生剪切破壞 )的頂板巖層受到重復(fù)的采動(dòng)影響，產(chǎn)生裂縫，可減小突然剪斷的可能性，從而可轉(zhuǎn)化為彎拉破壞的運(yùn)動(dòng)形式。 (4)在工作面推進(jìn)方向上遇到與煤壁平行的斷層，使原來彎拉破壞的巖層可能向整體切斷的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)化。這是因?yàn)閿鄬悠茐牧藥r層的連續(xù)性，當(dāng)工作面推到斷層部位時(shí)，巖層懸露尚未達(dá)到中部裂斷所必須的跨度，可能出現(xiàn)整體切斷危險(xiǎn)。 第二節(jié) 直接頂?shù)囊苿?dòng)規(guī)律 直接頂?shù)某醮慰迓洌翰擅汗ぷ髅孀蚤_切眼開始推進(jìn)后，直接頂巖層一般并不立即垮落。待推進(jìn)一定距離后，直接頂懸露面積超過
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