【正文】 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 117 “ 間于天地之間，莫貴于人 ” “ 禍故多藏于隱蔽，而發(fā)于人之所忽 ” 只要我們認(rèn)真 總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，分析原因，找出規(guī)律，采取措施，超前預(yù)防，綜合治理 ，就一定能實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的長(zhǎng)治久安。 ? “統(tǒng)一”是建立在煤巖變形破裂機(jī)理和工程技術(shù)實(shí)踐某些方面的，是對(duì) 沖擊地壓和煤與瓦斯突出 共性面 的認(rèn)識(shí) 。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 114 沖擊地壓和突出的統(tǒng)一工程治理技術(shù) 在有沖擊地壓和突出危險(xiǎn)時(shí)都可采用： ? 避免采用容易產(chǎn)生高應(yīng)力集中的采掘方法； ? 選用合適的降低煤巖體邊緣應(yīng)力集中的方法； ? 都可將開采解放層作為區(qū)域性防治措施； ? 在局部防治上都可采用注水軟化、鉆孔卸壓、開槽卸壓、爆破卸壓等措施，使應(yīng)力集中向深部轉(zhuǎn)移。（ 但構(gòu)造變化引起的敏感程度不同 ） 不同點(diǎn)： ? 瓦斯指標(biāo)不能預(yù)測(cè)沖擊地壓及沖擊型突出（ q—瓦斯涌出初速度 ）； ? 煤層結(jié)構(gòu)（是否有軟分層）；煤巖層性質(zhì)； ? 采用鉆屑法時(shí)，有沖擊地壓時(shí)，常會(huì)發(fā)生孔內(nèi)沖擊，鉆屑呈顆粒狀或片狀。 原蘇聯(lián)Ｎ .Ａ .雷任科等學(xué)者研究：回采工作面是在深達(dá) 6ｍ的鉆孔中測(cè)溫， ,掘進(jìn)工作面是在 ，測(cè)溫結(jié)果認(rèn)為：在回采工作面近工作面地段煤體溫度梯度 Δ ｔ 20≈Δ ｔ 31(Δｔ 31）為煤層鉆 3ｍ處與 1ｍ處之間的溫度梯度， Δ ｔ 20為煤體鉆孔 2ｍ處與鉆孔口之間的溫度梯度 )，當(dāng) Δ ｔ 31≤3℃ 時(shí)沒(méi)有地壓和突出危險(xiǎn)性。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 109 沖擊地壓和突出發(fā)生的統(tǒng)一機(jī)理 沖 擊地壓和突出的 異同 （簡(jiǎn)化） 共同點(diǎn)： ? 都是由于煤巖體破壞而導(dǎo)致的煤巖組織變形； ? 都是其力學(xué)系統(tǒng)平衡被破壞時(shí)，釋放的能量大于所消耗的能量，剩余的能量轉(zhuǎn)化為使煤巖拋出、圍巖震動(dòng)的 動(dòng)能 。 ? 沖擊地壓、突出發(fā)生前煤巖體的變形可視為 準(zhǔn)靜態(tài) ，沖擊地壓和突出停止后，煤巖體又處于 新的平衡狀態(tài) 。無(wú)預(yù)兆，過(guò)程短暫，持續(xù)時(shí)間幾秒到幾十秒，難于準(zhǔn)確預(yù)報(bào)發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度 ?瞬時(shí)震動(dòng)性。選型時(shí)，支柱或墩柱的初撐力應(yīng)為額定值的80%。 ? 措施：提高初撐力。 )s i n1(c os/)...( )(2139。－ 最大控頂距 （煤壁至密集、墩柱、或末排柱的距離） Llz －老頂周期來(lái)壓步距，一般按實(shí)際或 10m。 ? 如果初撐力過(guò)大，則支柱選型困難，此時(shí)應(yīng)減小柱距，加大支護(hù)密度來(lái)解決之。39。 ? 初撐力的主動(dòng)力矩能平衡直接頂巖梁所產(chǎn)生的力矩。Pc不應(yīng)大于額定的 80%。頁(yè)巖為 ，砂頁(yè)巖為 。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 65 ? （ 2）放頂線每米采空區(qū)上方垮落帶巖重： ??? c os)(139。KZ TTRPn ?煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 62 ? 式中， PT為工作面支護(hù)強(qiáng)度（頂板壓力）， KN/m2； ? 其計(jì)算方法： ? （有礦壓觀測(cè)資料） 按實(shí)測(cè)結(jié)果 ? （無(wú)礦壓觀測(cè)資料）： – 根據(jù)地質(zhì)資料（頂?shù)装逯鶢顖D），找出冒落帶（直接頂）總厚度 h， m；冒落帶平均重力密度 ρ， KN/m3；煤層傾角 α，（ 176。 ? 一定密度基本柱阻力支撐工作空間的垮落帶。 ? 控制端面距 ? 控制單體面的端面冒高 應(yīng)控制在 200mm以內(nèi)，否則，頂板不好控制。 （ 3） 軟弱頂板 — 帶頂梁，頂梁上加背板。 提高支柱初撐力 提高支柱密度 提高支護(hù)系統(tǒng)剛度 均可提高支護(hù)強(qiáng)度 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 56 支護(hù)系統(tǒng)剛度： (1) 支護(hù)系統(tǒng)剛度： 單位頂?shù)装逑鄬?duì)移近量所對(duì)應(yīng)的支柱工作阻力增量。 ■ “三軟煤層” ——要“ 支、護(hù) ”兼顧，以“ 護(hù) ”為主，實(shí)施“三封閉”管理，確保 初撐力 ≥50KN 。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 53 ? （ 4）、底板控制 ? 鉆底 ： “穿鞋”，但應(yīng)注意：柱鞋直徑大于 350mm后，回柱就相當(dāng)困難了，此時(shí)要采取鋪底梁的方法。復(fù)合頂板初次垮落期間的控頂距，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，一般采用 4 ～ 5硐控頂。 ? 基本支護(hù)的作用： 在頂板不發(fā)生特殊情況時(shí)，能支和護(hù)住頂板； ? 特種支護(hù)作用： 在頂板出現(xiàn)懸頂、滑動(dòng)、沖擊等威脅時(shí)，能防止頂板事故發(fā)生。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 48 ? 1． 支護(hù)設(shè)計(jì)： ? 支護(hù)：“ 支 ”和“ 護(hù) ” ? 支 ：防止切頂，防止臺(tái)階下沉，防止支架壓死；其對(duì)象重點(diǎn)是老頂和堅(jiān)硬的直接頂。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 47 （二） 單體支柱工作面控頂設(shè)計(jì) ? 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：支柱、頂梁類型、支架排距與柱距、支柱的初撐力、密集支柱距墩柱的應(yīng)用等。 ???fLhLP zxxa ??煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 46 4. 總結(jié) 4 ? 綜采頂板控制設(shè)計(jì)的主要目的是為了防推、防壓、防漏頂板事故。 )s i n1(c os39。 ? 將處理部分頂板巖層視為垮落帶巖層。 ? 支架的最大與最小高度。39。 )(2c os0239。39。 （ 3）當(dāng)頂板塊度很大時(shí)，支架立柱需要大流量的安全閥。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 39 2. 綜采壓垮型冒頂?shù)目刂拼胧?4） ? 工作阻力 應(yīng)能支撐住工作空間及采空區(qū)上方垮落帶巖層的重量。 ? 支架初撐力大 ，頂板下沉小，端面冒高小。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 37 （ 3）支撐掩護(hù)式支架 支撐性、防護(hù)與穩(wěn)定性性能都很好，但造價(jià)較高。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 34 （一） 綜采工作面控頂設(shè)計(jì) ? 控頂設(shè)計(jì)：確定支架架型、支架工作阻力、初撐力、支架的高度等。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 33 預(yù)防冒頂事故的控頂設(shè)計(jì)的基本原則 （ 1）要求支架（支柱）有一定（較高）的初撐力來(lái)防壓、防漏、防推。 在支、護(hù)、穩(wěn)與壓、漏、推的關(guān)系上，從本質(zhì)上講，應(yīng)該是用支對(duì)付壓，用支與護(hù)對(duì)付漏，用支、護(hù)、穩(wěn)對(duì)付推。如果護(hù)不好，則可能發(fā)生漏冒型冒頂。 ⑶ 讓 ：適應(yīng)裂隙帶下沉。 ⑴ 支 ：用工作面空間基本支柱工作阻力平衡工作空間上方垮落帶巖重。 ?禁止采用仰斜開采 。 ?工作面初采時(shí)不要反推 。 ?利用拉鉤器 ——在摩擦金屬支柱和金屬鉸接頂梁采面中，用拉鉤式連接器把每排支柱從工作面上端頭至下端頭連接起來(lái)，形成穩(wěn)定的“整體支架”。 ?合理的支護(hù)密度 —— 作業(yè)規(guī)程中的柱、排距是按礦山壓力和支護(hù)需求經(jīng)過(guò)計(jì)算得出的，作業(yè)過(guò)程中必須嚴(yán)格按照規(guī)定支護(hù)。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 26 ?預(yù)防措施： ? 提高采場(chǎng)支架的初撐力，防止頂板離層 ?使用初撐力大的支柱 ——小煤礦使用的木支柱和摩擦金屬支柱初撐力小，剛度差，易導(dǎo)致煤層復(fù)合頂板離層，又使采場(chǎng)支架不穩(wěn)定，所以有條件的礦要推廣使用單體液壓支柱。 下位軟巖層離層斷裂 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 25 推垮規(guī)律 由于上述特點(diǎn)，決定了在采煤工作面： ■ 初次放頂期間 ■ 初次來(lái)壓結(jié)束之后 ■ 周期來(lái)壓結(jié)束之后 的三個(gè)生產(chǎn)時(shí)段 ,尤其是在 初次放頂期間， 軟硬巖層不能同步下沉，極易離層、極難管理、極易發(fā)生“推垮型”冒頂，這就是復(fù)合頂板“推垮型”冒頂?shù)囊?guī)律。 接頂 —— 已形成的漏頂空洞必須接頂，背嚴(yán)；空洞下加打木垛加強(qiáng)支護(hù)。 工作面漏垮示意圖 包括工作面煤壁附近、上下端頭，放頂線上的局部冒頂。 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 20 ? 掌握來(lái)壓強(qiáng)度和步距 ? 1）在來(lái)壓前提前做好準(zhǔn)備 ? 2 ）在接近來(lái)壓時(shí)刻要盡可能避免在采場(chǎng)同時(shí)進(jìn)行采煤和放頂工作。 ?加強(qiáng)維護(hù) ——失效、損壞的支柱和頂梁及時(shí)更換；歪倒的支架及時(shí)扶正；二次注液、升壓。 ?支柱完好 ——試壓；更換；乳化液配比合理清潔；防雜物進(jìn)入。 ?厚層難冒頂板大面積冒頂 垮落帶老頂巖塊壓壞采場(chǎng)支架 垮 落 帶老 頂 巖塊 沖擊壓 壞 采場(chǎng)支架 離層 沖擊壓壞支架 煤礦頂板及沖擊地壓災(zāi)害防治 全省煤礦總工程師培訓(xùn) 2022/2/12 云南煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心 17 ?預(yù)防措施： ? 提高采場(chǎng)支架的初撐力 ?使用初撐力大的支柱 ——小煤礦使用的木支柱和摩擦金屬支柱初撐力小，剛度差，易導(dǎo)致煤層復(fù)合頂板離層，又使采場(chǎng)支架不穩(wěn)定，所以有條件的礦要推廣使用單體液壓支柱。這階段中礦壓顯現(xiàn)也最強(qiáng)烈。 ⑹搞好業(yè)務(wù)保安，加強(qiáng)安全監(jiān)督 ——頂板主管處、科和安監(jiān)部門要各司其職，做好檢查、指導(dǎo)、監(jiān)督工作，與生產(chǎn)單位一道把好初放安全關(guān)。它是我國(guó)采面頂板管理，從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型向科學(xué)化轉(zhuǎn)變的重大突破。 ★ 指導(dǎo) ——對(duì)查出隱患，提出處理的意見(jiàn)和 建議。 一般可以采用木垛 、 斜撐等特種支架加強(qiáng)回采工作空間的支護(hù) 。 因而往往容易使人疏忽大意 。 (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