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顶板灾害防治 及事故案例分析 目 录 前言 第一章 采场顶板事故及预防 第二章 预防冒顶事故的采场控顶设计 第三章 顶板事故案例分析 第一章 采场顶板事故及预防第一节 顶板事故分类 按冒顶的力源进行分类： 1.压垮型冒顶 （1）垮落带老顶岩块压坏采场支架； （2）垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架； （3）裂隙带老顶岩块压坏采场支架。 4.综合类型的冒顶 （1）厚层难冒顶板导致的大面积冒顶。 （2）地质破坏（断层）带附近的冒顶。 （3）大块游离顶板导致的冒顶，包括复合顶板推垮型冒顶，冲击推垮型冒顶，大块游离顶板旋转推垮型冒顶，以及直接顶导致的压垮型冒顶。 预备知识：采动后顶板活动 的一般规律 如果直接顶厚度大于或等于2~3倍的采高，则能填满采空区，采面无老顶活动威胁。但老顶还是要弯曲、下沉和断裂的。但老顶活动不明显。 如果直接顶厚度小于2~3倍的采高，开始时老顶呈双固支梁状态，它把自身及上部岩层的重量都加到了工作面周围的煤体上，工作面无老顶压力感觉。 3.老顶周期来压：老顶初次来压后，周期性的断裂、下沉，工作面内周期性出现顶板下沉加快、煤壁片帮、支架受力增加，以及出现顶板台阶等老顶来压现象。周期来压步距一般为初次来压步距的1/2~1/4。 （1）当初撑力较低时，老顶往往断裂在煤壁之内。（剪切力为零点在煤壁内，对应弯矩最大点。） 当老顶在采空区受剪力时；当老顶上位岩层对老顶施加力时；老顶的断裂性质不变，而且位置更深入煤体内。 1.冒顶机理及预防措施 ① 上世纪50年代木支柱—可缩量小、支护密度小，来压时易被折断，导致压垮型冒顶。 ② 上世纪60~80年代摩擦支柱—工作阻力大，可缩量大，适应顶板下沉，来压事故大大降低。 ③ 上世纪90年代液压支柱—工作阻力大，可缩量大，适应顶板下沉，阻力能与顶板抗衡，压垮型事故很少。 冒顶的前兆： 冒顶的机理 （2）垮落带老顶岩块冲击压坏支架导致冒顶。 （3）裂隙带老顶压坏采场支架导致冒顶。 2.预防冒顶的措施: 第三节 漏冒型冒顶的机理及预防措施 发生的条件：直接顶板软弱破碎。 防治对策：护.采用各种方法将顶板护好。综采面：选用掩护式或支撑掩护式支架。单体面：支柱加顶梁，顶梁上加背板，甚至背严。支柱柱距小于0.7m。 漏冒型冒顶包括： 1.大面积漏垮型冒顶 条件：①直接顶异常破碎；②煤层倾角较大。 冒顶机理：支护系统中若某处失效发生局部冒顶，破碎顶板就可能从该处沿工作面向上全部漏空，使支架失稳，漏垮工作面。 预防措施 2.靠煤壁附近局部冒顶 （1）顶板由于被裂隙切割，存在镶嵌型游离岩块。 （2）端面距过大。 （3）放炮崩倒支柱。 预防措施：（控制端面距） 控制端面距 I.控制端面距 单体面：铰接顶梁加长钢梁，金属网下用∏型长钢梁对棚迈步支架等。 3.采场两端局部冒顶（单体面） （1）机头机尾处：原因：因移溜时支护操作不当（先拆后支），导致碎顶冒落。 措施：交接处宜用一对迈步抬棚。 4.放顶线附近的局部冒顶（单体面） 原因：人工回柱时，顶板冒落伤人。特别是分段回柱回最后一棵柱时。 第四节 推垮型冒顶的机理及预防措施 1）煤层倾角在20°以上。 2）网上是悬浮顶板。岩层间有空 ②当下分层切眼内错布置，或垂直布置，但工作面已过三角形空隙区。松散顶板因支柱初撑力小，没有顶紧，转化为悬浮顶板。 冒顶特点： 冒顶机理： 2）推垮工作面。原因是网上碎矸与上位岩层之间有空隙，支架不稳定，网兜向下拉力拉倒支架，造成推垮型冒顶。 1）单体液压支柱工作面。 ①采用内错式布置切眼，提高支柱的初撑力，避免形成网上空隙，严防支护失效。 ②当垂直布置切眼时，初放阶段用“整体支架”（沿走向与倾斜将单体支柱联成整体）。 2）摩擦支柱工作面。 采用“整体支架”支护。 3）内错式布置切眼时，初放前要剪网，保证将金属网放到底板。 4）采用伪斜布置工作面。 2.采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶 煤层之上直接就是石灰岩等坚硬岩层。 　　当顶板呈大块在采空区垮落时，可能顺着已垮落的矸石堆冲入采场，推倒采场支架（从柱根推倒），导致事故。 （1）用切断墩柱的初撑力切断顶板（减小冒落顶板的块度），并将冒矸挡在采空区。 （2）当顶板分层过厚切不断时，用挑顶法，使冒矸超过采高。 第五节 综合类型冒顶的机理及预防措施 1）顶板为整体厚层硬岩层。 2）悬露几千、几万、甚至十几万平方米才冒落。 　两种观点： 1）岩体在自重作用下，拉断形成小裂缝，然后裂缝贯穿，发生大断裂，导致冒顶。切断 2）煤柱上的顶板岩层内产生强大的切应力，顶板被切断，导致冒顶。剪断 预防措施： 2.地质破坏（断层）带附近 断层 褶皱 单体支柱工作面： 断层附近顶板压力大，（垮落带范围扩大），破碎、支护不好时，