顶板控制及监测01(曹)课件

顶板控制及监测顶板控制及监测01(曹曹)56、极端的法规，就是极端的不公。西塞罗57、法律一旦成为人们的需要，人们就不再配享受自由了。毕达哥拉斯58、法律规定的惩罚不是为了私人的利益，而是为了公共的利益；一部分靠有害的强制，一部分靠榜样的效力。格老秀斯59、假如没有法律他们会更快乐的话，那么法律作为一件无用之物自己就会消灭。洛克60、人民的幸福是至高无个的法。西塞罗绪论绪论-3-3-3-3工作面安全生产的保证：工作面安全生产的保证：一、工作面生产前的合理控顶设计；一、工作面生产前的合理控顶设计；二、开始回采及以后的日常支护质量与顶二、开始回采及以后的日常支护质量与顶板动态监测。板动态监测。第一章 采场的围岩一、顶板：煤层上方的岩层。一、顶板：煤层上方的岩层。第一节 顶板与底板 1.顶板运动方式1)采煤后，顶板岩层按采煤后，顶板岩层按“分层分层”由下由下而上依次逐个下沉、断裂、冒落。而上依次逐个下沉、断裂、冒落。2)“分层分层”可能是：可能是：3)-同一岩性的整体岩层同一岩性的整体岩层4)-同一岩性中较厚岩层中的一部分岩同一岩性中较厚岩层中的一部分岩层层5)-由下硬上软不同岩性岩层组成的岩由下硬上软不同岩性岩层组成的岩层，此时软岩层为硬岩层的附加岩层，此时软岩层为硬岩层的附加岩层。层。2.分层的硬(强度大)与软(强度小)1)分层的硬与软，不仅与岩性和强分层的硬与软，不仅与岩性和强度有关，而且与分层的厚度有关。度有关，而且与分层的厚度有关。2)分层厚度小的岩层，分层强度较分层厚度小的岩层，分层强度较小。小。3)分层厚度大的岩层，分层强度较分层厚度大的岩层，分层强度较大。大。3.老顶与直接顶1)顶板：煤层上方的岩层。顶板：煤层上方的岩层。2)老顶老顶(牢顶牢顶)：厚度大于：厚度大于1.52.0m，较坚硬的分层，岩性多为砂岩、较坚硬的分层，岩性多为砂岩、砂砾岩、石灰岩等。砂砾岩、石灰岩等。3)直接顶：直接在煤层上面，厚度直接顶：直接在煤层上面，厚度小于小于1.52.0m，较软弱、下面又较软弱、下面又无老顶的分层，岩性多为页岩、无老顶的分层，岩性多为页岩、砂页岩等。砂页岩等。4)底板：直接在煤层下面的岩层。底板：直接在煤层下面的岩层。第二节 垮落带与裂隙带1)工作面工作空间与采空区；工作面工作空间与采空区；2)采空区处理方法：采空区处理方法：全部垮落法全部垮落法与与充填法充填法1.垮落带与裂隙带的涵义1)1)垮落带岩层垮落带岩层垮落带岩层垮落带岩层(直接顶和老顶直接顶和老顶直接顶和老顶直接顶和老顶)：不支撑就会垮落的那部分：不支撑就会垮落的那部分：不支撑就会垮落的那部分：不支撑就会垮落的那部分岩层；岩层；岩层；岩层；2)2)裂隙带岩层裂隙带岩层裂隙带岩层裂隙带岩层(主要是老顶主要是老顶主要是老顶主要是老顶)：在其断裂、旋转、下沉及触：在其断裂、旋转、下沉及触：在其断裂、旋转、下沉及触：在其断裂、旋转、下沉及触矸过程中，岩块间能够互相挤紧，从而形成能够承受矸过程中，岩块间能够互相挤紧，从而形成能够承受矸过程中，岩块间能够互相挤紧，从而形成能够承受矸过程中，岩块间能够互相挤紧，从而形成能够承受载荷的平衡结构，并把自身及附加岩层的重量加到采载荷的平衡结构，并把自身及附加岩层的重量加到采载荷的平衡结构，并把自身及附加岩层的重量加到采载荷的平衡结构，并把自身及附加岩层的重量加到采空空间周围的煤体及冒矸之上。空空间周围的煤体及冒矸之上。空空间周围的煤体及冒矸之上。空空间周围的煤体及冒矸之上。2.直接顶、老顶与垮落带、裂隙带的关系1)当当直接顶厚度大于或等于直接顶厚度大于或等于23倍采高倍采高时，垮落带岩层为时，垮落带岩层为23倍采高的直接倍采高的直接顶，其上的直接顶为不垮落的直接顶，其上的直接顶为不垮落的直接顶。顶。2)h充填满采空区所需直接顶厚度充填满采空区所需直接顶厚度3)M采高采高4)Kz岩层的碎胀系数岩层的碎胀系数2）当直接顶厚度不足）当直接顶厚度不足23倍采高时，倍采高时，其上老顶有三种情况：其上老顶有三种情况：(1)当老顶分层厚度大于当老顶分层厚度大于56m时为厚层难冒顶板，时为厚层难冒顶板，需悬露几千、几万、甚至几十万平方米才垮需悬露几千、几万、甚至几十万平方米才垮落。落。(2)当老顶分层厚度小于当老顶分层厚度小于56m，在其断裂、旋转、，在其断裂、旋转、下沉及触矸过程中，岩块间能够互相挤紧，下沉及触矸过程中，岩块间能够互相挤紧，从而形成能够承受载荷、并把自身及上位岩从而形成能够承受载荷、并把自身及上位岩层的重量加到采空空间周围的煤体及垮落矸层的重量加到采空空间周围的煤体及垮落矸石之上的平衡结构者为裂隙带老顶。石之上的平衡结构者为裂隙带老顶。(3)当老顶分层厚度小于当老顶分层厚度小于56m，在其断裂、旋转、，在其断裂、旋转、下沉及触矸过程中，断块间会失去水平力的下沉及触矸过程中，断块间会失去水平力的联系，从而不能形成平衡结构者为垮落带老联系，从而不能形成平衡结构者为垮落带老顶。顶。3）当直接顶厚度小于）当直接顶厚度小于23倍采高，而上倍采高，而上面老顶分层厚度又小于面老顶分层厚度又小于56m时，判时，判断老顶分层带别的方法：断老顶分层带别的方法：(1)老顶分层厚度大于其下自由空间高度老顶分层厚度大于其下自由空间高度2m时，该老顶分层已进入裂隙带。时，该老顶分层已进入裂隙带。(2)判断进入裂隙带老顶分层的公式判断进入裂隙带老顶分层的公式Hi-Hi-由下而上第由下而上第由下而上第由下而上第I I层老顶的厚度层老顶的厚度层老顶的厚度层老顶的厚度(右边包括附加岩层，左边不包括右边包括附加岩层，左边不包括右边包括附加岩层，左边不包括右边包括附加岩层，左边不包括)M-M-煤层采高煤层采高煤层采高煤层采高K1-K1-老顶及附加岩层的碎胀系数，老顶及附加岩层的碎胀系数，老顶及附加岩层的碎胀系数，老顶及附加岩层的碎胀系数，1.151.331.151.33h-h-直接顶厚度直接顶厚度直接顶厚度直接顶厚度Kz-Kz-直接顶岩层的碎胀系数，直接顶岩层的碎胀系数，直接顶岩层的碎胀系数，直接顶岩层的碎胀系数，1.331.51.331.5*急倾斜煤层长壁面1)工作面上部垮落工作面上部垮落带厚度较大。带厚度较大。2)工作面支护上下工作面支护上下部一样。部一样。3)控顶设计应以工控顶设计应以工作面上部为准。作面上部为准。4)上部多了上部多了0.5倍采倍采高的自由空间。高的自由空间。5)煤厚按煤厚按1.5M计算。计算。1)当直接顶厚度大于当直接顶厚度大于3.55倍采高时，垮落倍采高时，垮落带厚度：带厚度：当直接顶厚度小于当直接顶厚度小于3.55倍采高时，老顶倍采高时，老顶是否进入裂隙带的判断：是否进入裂隙带的判断：(1)当当h0.5M：(2)当当h0.5M:*综采放顶煤1)判断老顶进入裂隙带分层的公式判断老顶进入裂隙带分层的公式2)注意：注意：M包括采与放的高度包括采与放的高度 K1应为应为1.331.5 Kz应为应为1.51.73)急倾斜急倾斜水平分层法水平分层法 垮落带垂高垮落带垂高=2倍分层高倍分层高(采与放采与放)第二章 采场顶板事故及预防1)顶板事故分类顶板事故分类2)压垮型冒顶的机理及预防措施压垮型冒顶的机理及预防措施3)漏冒型冒顶的机理及预防措施漏冒型冒顶的机理及预防措施4)推垮型冒顶的机理及预防措施推垮型冒顶的机理及预防措施5)综合类型冒顶的机理及预防措施综合类型冒顶的机理及预防措施6)对采场支架的基本要求对采场支架的基本要求第一节 顶板事故分类按冒顶的力源进行分类按冒顶的力源进行分类(1)压垮型：由垂直于层面方向的顶压垮型：由垂直于层面方向的顶板力压坏采场支架而导致冒顶。板力压坏采场支架而导致冒顶。(2)漏冒型：因已破碎的顶板没有得漏冒型：因已破碎的顶板没有得到有效防护受重力作用冒落而导到有效防护受重力作用冒落而导致的冒顶。致的冒顶。(3)推垮型：由平行于层面方向的顶推垮型：由平行于层面方向的顶板力推倒采场支架而导致的冒顶。板力推倒采场支架而导致的冒顶。(4)综合型：两种或三种综合出现。综合型：两种或三种综合出现。1）压垮型冒顶压垮型冒顶老顶来压时的压垮型冒顶老顶来压时的压垮型冒顶（1）垮落带老顶岩块压坏采场支）垮落带老顶岩块压坏采场支 架。架。（2）垮落带老顶岩块冲击压坏采场支）垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架。架。（3）裂隙带老顶岩块压坏采场支架。）裂隙带老顶岩块压坏采场支架。2）漏冒型冒顶漏冒型冒顶（1）大面积）大面积漏垮型冒顶漏垮型冒顶（2）靠煤壁附近的局部冒顶。）靠煤壁附近的局部冒顶。（3）单体支柱工作面两端的局部冒顶，包）单体支柱工作面两端的局部冒顶，包括机头、机尾处的局部冒顶，工作面括机头、机尾处的局部冒顶，工作面与巷道交接处的局部冒顶。与巷道交接处的局部冒顶。（4）放顶线附近的局部冒顶。）放顶线附近的局部冒顶。（1）金属网下的推垮型冒顶。）金属网下的推垮型冒顶。（2）采空区冒矸冲入采场的推垮型冒）采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶。顶。3）推垮型冒顶推垮型冒顶4）综合类型的冒顶综合类型的冒顶（1）厚层难冒顶板导致的大面积）厚层难冒顶板导致的大面积冒顶。冒顶。（2）地质破坏（断层）带附近的）地质破坏（断层）带附近的冒顶。冒顶。（3）大块游离顶板导致的冒顶，）大块游离顶板导致的冒顶，包括复合顶板推垮型冒顶，冲包括复合顶板推垮型冒顶，冲击推垮型冒顶，大块游离顶板击推垮型冒顶，大块游离顶板旋转推垮型冒顶，以及直接顶旋转推垮型冒顶，以及直接顶导致的压垮型冒顶。导致的压垮型冒顶。第二节 压垮型冒顶的机理及预防措施-老顶来压时的压垮型冒顶老顶来压时的压垮型冒顶1）采动后顶板活动的一般规律：）采动后顶板活动的一般规律：（1）直接顶的初次垮落）直接顶的初次垮落垮落厚度在垮落厚度在1.0m以上，垮落长度达工作面长以上，垮落长度达工作面长度的一半以上。垮落步距一般为度的一半以上。垮落步距一般为620m。（2）老顶初次来压）老顶初次来压工作面回采工作面回采以来的第一次老顶大规模来压。以来的第一次老顶大规模来压。初次来压步距一般初次来压步距一般2035m。如果直接顶厚度大于或等于如果直接顶厚度大于或等于24倍的采高，倍的采高，则能填满采空区，采面无老顶活动威胁。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。但老顶还是要弯曲、下沉和断裂的。如果直接顶厚度小于如果直接顶厚度小于24倍的采高，开始倍的采高，开始时老顶呈双固支梁状态，它把自身及上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。体上，工作面无老顶压力感觉。当老顶岩梁达到极限跨距时，弯曲、下沉、当老顶岩梁达到极限跨距时，弯曲、下沉、断裂。工作面顶板下沉加快、煤壁片帮、断裂。工作面顶板下沉加快、煤壁片帮、支架受力增加，甚至出现顶板台阶等老支架受力增加，甚至出现顶板台阶等老顶来压现象。顶来压现象。（3）老顶周期来压）老顶周期来压老顶初次来压后，老顶初次来压后，周期性的断裂、下沉，工作面内周期性的断裂、下沉，工作面内周期性出现周期性出现顶板下沉加快、煤壁片帮、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支架受力增加，以及出现顶板台阶等老顶来压现象老顶来压现象。周期来压步距一般。周期来压步距一般为初次来压步距的为初次来压步距的1/21/4。（4）老顶来压的两个问题）老顶来压的两个问题当初撑力较低时，老顶往往断裂在煤壁之当初撑力较低时，老顶往往断裂在煤壁之内。内。老顶，可能是垮落带岩层老顶，可能是垮落带岩层悬臂梁，悬臂梁，裂裂隙带岩层隙带岩层砌体梁结构。砌体梁结构。老顶往往断裂在煤老顶往往断裂在煤壁之内。壁之内。-剪切剪切力为零点在煤壁力为零点在煤壁内，对应弯矩最内，对应弯矩最大点。大点。老顶在采空区受剪力时；老顶在采空区受剪力时；老顶上位岩层对老顶施加力时；老顶上位岩层对老顶施加力时；老顶的断裂性质不变，而且位置更老顶的断裂性质不变，而且位置更深入煤体内。深入煤体内。冒顶机理及预防措施50年代木支柱年代木支柱可缩量小、支护密度小，可缩量小、支护密度小，来压时易被折断，导致压垮型冒顶。来压时易被折断，导致压垮型冒顶。6080年代摩擦支柱年代摩擦支柱工作阻力大，可缩工作阻力大，可缩量大，适应顶板下沉，来压事故大大降低。量大，适应顶板下沉，来压事故大大降低。90年代液压支柱年代液压支柱-工作阻力大，可缩量大，工作阻力大，可缩量大，适应顶板下沉，阻力能与顶板抗衡，压垮适应顶板下沉，阻力能与顶板抗衡，压垮型事故很少。型事故很少。1）压垮型冒顶的顶板条件（1）直接顶薄，厚度小于采高的）直接顶薄，厚度小于采高的23倍。倍。（2）直接顶上面老顶分层厚度小于）直接顶上面老顶分层厚度小于56m。2）冒顶的前兆）冒顶的前兆这种冒顶只有来压时发生，故老顶这种冒顶只有来压时发生，故老顶来压预兆就是冒顶征兆。来压预兆就是冒顶征兆。（1）煤壁片帮。）煤壁片帮。（2）顶板下沉速度急剧增加。）顶板下沉速度急剧增加。（3）支柱载荷急剧增加。）支柱载荷急剧增加。（4）靠煤壁顶板断裂。）靠煤壁顶板断裂。（5）靠煤壁顶板掉渣。）靠煤壁顶板掉渣。（6）摩擦支柱放炮。）摩擦支柱放炮。3）冒顶的机理）冒顶的机理（1）垮落带老顶岩块压坏支架导致冒顶。）垮落带老顶岩块压坏支架导致冒顶。垮落带老顶岩块全部重量均由采场支架承受，垮落带老顶岩块全部重量均由采场支架承受，若支架支撑力不够，就会压坏而冒顶。若支架支撑力不够，就会压坏而冒顶。（2）垮落带老顶岩块冲击压坏支架导致冒顶。）垮落带老顶岩块冲击压坏支架导致冒顶。初撑力不足，垮落带离层老顶岩块冲击采场初撑力不足，垮落带离层老顶岩块冲击采场支架，冲击压坏而冒顶。支架，冲击压坏而冒顶。（3）裂隙带老顶压坏采场支架导致冒顶。）裂隙带老顶压坏采场支架导致冒顶。裂隙带老顶断裂、下沉、旋转、触矸时，若裂隙带老顶断裂、下沉、旋转、触矸时，若支架的可缩量不足，可能压坏导致冒顶。支架的可缩量不足，可能压坏导致冒顶。当存在平行煤壁的断层、长度大于当存在平行煤壁的断层、长度大于5m时，因时，因下位裂隙带老顶分层转化为垮落带，故下位裂隙带老顶分层转化为垮落带，故有较大的垮落带老顶来压。有较大的垮落带老顶来压。4）预防冒顶的措施）预防冒顶的措施预防来压的压垮型冒顶措施：预防来压的压垮型冒顶措施：（1）采场支架的支撑力应能平衡垮落带直）采场支架的支撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层的重量。接顶及老顶岩层的重量。（2）采场支架的初撑力应能保证直接顶与）采场支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层。老顶之间不离层。（3）采场支架的可缩量应能满足裂隙带老）采场支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求。顶下沉的要求。注意：注意：超前工作面超前工作面20m范围内的两端巷道，范围内的两端巷道，因受工作面前方支承压力的作用，受压因受工作面前方支承压力的作用，受压大。为防止压坏支架，应加强支护。大。为防止压坏支架，应加强支护。（1）超前）超前10m内，用双中心柱。内，用双中心柱。（2）超前）超前1020m内，用单中心柱。内，用单中心柱。第三节 漏冒型冒顶的机理及预防措施1）发生的条件：直接顶板软弱破碎。）发生的条件：直接顶板软弱破碎。2）防治对策：护）防治对策：护.采用各种方法将顶板护好。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。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，甚至单体面：支柱加顶梁，顶梁上加背板，甚至背严。支柱柱距小于背严。支柱柱距小于0.7m。漏冒型冒顶包括：大面积漏垮型冒顶，靠煤漏冒型冒顶包括：大面积漏垮型冒顶，靠煤壁附近局部冒顶，采场两端局部冒壁附近局部冒顶，采场两端局部冒顶，以及放顶线附近局部冒顶。顶，以及放顶线附近局部冒顶。1.大面积漏垮型冒顶1)条件条件：直接顶异常破碎；直接顶异常破碎；煤层倾角煤层倾角较大。较大。2)冒顶机理冒顶机理：支护系统中若某处失效发生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，漏垮作面向上全部漏空，使支架失稳，漏垮工作面。工作面。3）预防措施）预防措施使支护系统有足够的支撑力与可使支护系统有足够的支撑力与可缩量。缩量。顶板必须背严背实、梁头顶紧煤顶板必须背严背实、梁头顶紧煤壁，采煤后及时支护、甚至要掏壁，采煤后及时支护、甚至要掏梁窝。梁窝。严防放炮、移溜等工序弄倒支架严防放炮、移溜等工序弄倒支架发生冒顶。发生冒顶。2.靠煤壁附近局部冒顶1)1)1)原因：原因：原因：原因：2)I.I.顶板由于被裂隙切割，存在镶嵌型游离岩块。顶板由于被裂隙切割，存在镶嵌型游离岩块。顶板由于被裂隙切割，存在镶嵌型游离岩块。顶板由于被裂隙切割，存在镶嵌型游离岩块。3)II.II.端面距过大。端面距过大。端面距过大。端面距过大。4)III.III.放炮崩倒支柱。放炮崩倒支柱。放炮崩倒支柱。放炮崩倒支柱。2)2)预防措施预防措施预防措施预防措施I.控制端面距控制端面距控制端面距控制端面距II.综采面：综采面：综采面：综采面：用及时支护方式，端面距不大于用及时支护方式，端面距不大于用及时支护方式，端面距不大于用及时支护方式，端面距不大于340mm340mm；采高大于采高大于采高大于采高大于2.53.0m2.53.0m时，加护帮装置，时，加护帮装置，时，加护帮装置，时，加护帮装置，必要时，固结碎顶。必要时，固结碎顶。必要时，固结碎顶。必要时，固结碎顶。III.单体面：单体面：单体面：单体面：端面距不超过端面距不超过端面距不超过端面距不超过200mm200mm。采用正悬臂交采用正悬臂交采用正悬臂交采用正悬臂交错顶梁，错梁直线柱支护。错顶梁，错梁直线柱支护。错顶梁，错梁直线柱支护。错顶梁，错梁直线柱支护。I.控制端面距控制端面距单体面：单体面：基本顶梁加基本顶梁加短顶梁。短顶梁。3.采场两端局部冒顶（单体面）机头机尾处机头机尾处原因：原因：因移溜时支护操作不当（先拆后支），因移溜时支护操作不当（先拆后支），导致碎顶冒落。导致碎顶冒落。措施：措施：用用“四对四对八梁八梁”支护支护 或用双楔铰或用双楔铰接顶梁支护接顶梁支护I.控制端面距控制端面距单体面：单体面：铰接顶梁加长钢梁，金属网下用铰接顶梁加长钢梁，金属网下用II型长钢梁对棚迈步支架等。型长钢梁对棚迈步支架等。II.严防放炮崩严防放炮崩倒靠煤帮的倒靠煤帮的支柱。支柱。2）采场两端局部冒顶）采场两端局部冒顶工作面与巷道交接处工作面与巷道交接处原因：原因：交接处需去掉原巷道支架一个腿，交接处需去掉原巷道支架一个腿，如果支护操作不当，可导致碎顶冒落。如果支护操作不当，可导致碎顶冒落。措施：措施：交接处宜用一对迈步抬棚。交接处宜用一对迈步抬棚。说明：说明：有的采场利用有的采场利用“四对八梁四对八梁”中的一对。中的一对。综采面未用端头支架时，也应如此。综采面未用端头支架时，也应如此。4.放顶线附近的局部冒顶（单体面）原因：原因：人工回柱时，顶板冒落伤人。特人工回柱时，顶板冒落伤人。特别是分段回柱回最后一棵柱时。别是分段回柱回最后一棵柱时。措施：措施：应在有支护应在有支护的地点远距离的地点远距离操作后采用墩操作后采用墩柱支护。柱支护。第四节 推垮型冒顶的机理及预防措施一、金属网下推垮型冒顶1.发生条件：发生条件：1）煤层倾角在煤层倾角在20以上。以上。2）网上是悬浮顶板。）网上是悬浮顶板。上下分层上下分层切眼垂直布切眼垂直布置时，开切置时，开切眼附近，松眼附近，松散冒矸上有散冒矸上有三角形空隙三角形空隙存在。存在。第四节 推垮型冒顶的机理及预防措施一、金属网下推垮型冒顶1.发生条件：发生条件：1）煤层倾角在煤层倾角在20以上。以上。2）网上是悬浮顶板。）网上是悬浮顶板。上下分层上下分层切眼垂直布切眼垂直布置时，开切置时，开切眼附近，松眼附近，松散冒矸上有散冒矸上有三角形空隙三角形空隙存在。存在。当下分层切眼内错布置，或垂直布置，但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。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，转化松散顶板因支柱初撑力小，没有顶紧，转化为悬浮顶板。为悬浮顶板。2.冒顶机理：冒顶机理：专门的实验研究表明，网下推垮分两个专门的实验研究表明，网下推垮分两个阶段阶段。1）形成网兜。原因是工作面内某位置的支）形成网兜。原因是工作面内某位置的支护失效。当支架稳定性好时，不会推垮。护失效。当支架稳定性好时，不会推垮。2）推垮工作面。）推垮工作面。原因是网上碎矸与上位岩层之间有空隙，支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，造架不稳定，网兜向下拉力拉倒支架，造成推垮型冒顶。成推垮型冒顶。3。预防措施：。预防措施：提高初撑力，增加支架稳定性。提高初撑力，增加支架稳定性。1）单体液压支柱工作面。）单体液压支柱工作面。采用内错式布置切眼，提高支柱的初撑力，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。避免形成网上空隙，严防支护失效。当垂直布置切眼时，初放阶段用当垂直布置切眼时，初放阶段用“整体支整体支架架”（沿走向与倾斜将单体支柱联成整（沿走向与倾斜将单体支柱联成整体）。体）。2）摩擦支柱工作面。）摩擦支柱工作面。采用采用“整体支架整体支架”支护。支护。3）内错式布置切眼时，初放前要剪网，保）内错式布置切眼时，初放前要剪网，保证将金属网放到底板。证将金属网放到底板。二、采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶1.发生条件：发生条件：煤层之上直接就是石灰岩等坚硬岩层。煤层之上直接就是石灰岩等坚硬岩层。2.发生机理：发生机理：当顶板呈大块在采空区垮落时，可能顺着已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。（从柱根推倒），导致事故。3.预防措施预防措施（1）用切断墩柱的初撑力切断顶板）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（减小冒落顶板的块度），并将冒矸挡在采空区。矸挡在采空区。（2）当顶板分层过厚切不断时，用挑）当顶板分层过厚切不断时，用挑顶法，使冒矸超过采高。顶法，使冒矸超过采高。4.急倾斜工作面，如密集支柱初撑急倾斜工作面，如密集支柱初撑力不足，稳定性不好，采空区矸力不足，稳定性不好，采空区矸石也可能冲倒支架，造成事故。石也可能冲倒支架，造成事故。第五节 综合类型冒顶的机理及预防措施 一、厚层难冒顶板1.发生条件：发生条件：1）顶板为整体厚层硬岩层。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）悬露几千、几万、甚至十几万平方米才冒落。冒落。2.冒顶机理：冒顶机理：顶板大面积悬顶，形成大面积冒顶。顶板大面积悬顶，形成大面积冒顶。认为认为1）岩体在自重作用下，拉断形成小裂缝，）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。然后裂缝贯穿，发生大断裂，导致冒顶。2）煤柱上的顶板岩层内产生强大的切应力，）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。顶板被切断，导致冒顶。3.预防措施：预防措施：1）用挑（钻爆法或高压注水）松散碎）用挑（钻爆法或高压注水）松散碎裂裂23倍采高顶板（包括直接顶在内）倍采高顶板（包括直接顶在内）。把。把“挑挑”的部分看成是垮落带岩层，的部分看成是垮落带岩层，即可按常规法防压、漏、推。即可按常规法防压、漏、推。综采面：一般应超前工作面碎裂。综采面：一般应超前工作面碎裂。单体面：考虑到冒矸块度大，放顶线上单体面：考虑到冒矸块度大，放顶线上支柱应有足够的支撑力与稳定性，支柱应有足够的支撑力与稳定性，条件允许时用墩柱。条件允许时用墩柱。2）若有可能（即厚层顶板分层不太厚）若有可能（即厚层顶板分层不太厚），挑顶一部分，令剩余部分转变为，挑顶一部分，令剩余部分转变为裂隙带老顶。裂隙带老顶。二、地质破坏（断层）带附近1.单体支柱工作面：单体支柱工作面：1 1）断层附近顶板压力大，（垮落带范围扩大），）断层附近顶板压力大，（垮落带范围扩大），）断层附近顶板压力大，（垮落带范围扩大），）断层附近顶板压力大，（垮落带范围扩大），破碎、支护不好时，易发生压或漏冒型冒顶。破碎、支护不好时，易发生压或漏冒型冒顶。破碎、支护不好时，易发生压或漏冒型冒顶。破碎、支护不好时，易发生压或漏冒型冒顶。2 2）当碎顶沿倾斜断层面移动时，易推倒支架，导）当碎顶沿倾斜断层面移动时，易推倒支架，导）当碎顶沿倾斜断层面移动时，易推倒支架，导）当碎顶沿倾斜断层面移动时，易推倒支架，导致推垮型冒顶。致推垮型冒顶。致推垮型冒顶。致推垮型冒顶。3 3）因而，在断层带附近应增大支护密度，提高支）因而，在断层带附近应增大支护密度，提高支）因而，在断层带附近应增大支护密度，提高支）因而，在断层带附近应增大支护密度，提高支柱初撑力（甚至用木垛），以加强支护，护好柱初撑力（甚至用木垛），以加强支护，护好柱初撑力（甚至用木垛），以加强支护，护好柱初撑力（甚至用木垛），以加强支护，护好碎顶，并用戗棚、戗柱，增加支架稳定性。碎顶，并用戗棚、戗柱，增加支架稳定性。碎顶，并用戗棚、戗柱，增加支架稳定性。碎顶，并用戗棚、戗柱，增加支架稳定性。2.综采面：综采面：1 1）支架若有较大富裕阻力，可照常推进。）支架若有较大富裕阻力，可照常推进。）支架若有较大富裕阻力，可照常推进。）支架若有较大富裕阻力，可照常推进。2 2）若无，应让工作面与断层斜交、或挑顶。）若无，应让工作面与断层斜交、或挑顶。）若无，应让工作面与断层斜交、或挑顶。）若无，应让工作面与断层斜交、或挑顶。三、大块游离顶板导致的冒顶 由由由由于于于于地地地地质质质质构构构构造造造造（如如如如断断断断层层层层、裂裂裂裂隙隙隙隙、层层层层理理理理、尖尖尖尖灭灭灭灭等等等等）、旧旧旧旧巷巷巷巷（沿沿沿沿煤煤煤煤层层层层走走走走向向向向或或或或倾倾倾倾向向向向开开开开掘掘掘掘的的的的巷巷巷巷道道道道，其其其其上上上上直直直直接接接接顶顶顶顶板板板板往往往往往往往往已已已已经经经经破破破破碎碎碎碎）、以以以以及及及及采采采采动动动动（如如如如采采采采场场场场支支支支架架架架初初初初撑撑撑撑力力力力小小小小，导导导导致致致致直直直直接接接接顶顶顶顶板板板板沿沿沿沿工工工工作作作作面面面面煤煤煤煤壁壁壁壁断断断断裂裂裂裂）等等等等原原原原因因因因，造造造造成成成成煤煤煤煤层层层层直直直直接接接接顶顶顶顶板板板板中中中中存存存存在在在在大大大大块块块块游游游游离离离离顶顶顶顶板板板板。它它它它们们们们上上上上面面面面与与与与再再再再上上上上岩岩岩岩层层层层粘粘粘粘结结结结力力力力很很很很小小小小或或或或不不不不粘粘粘粘结结结结甚甚甚甚至至至至离离离离层层层层、四四四四周周周周与与与与原原原原岩岩岩岩层层层层断断断断开开开开、下下下下面面面面为为为为采采采采空空空空空空空空间间间间。大大大大块块块块游游游游离离离离顶顶顶顶板板板板尺尺尺尺寸寸寸寸有有有有大大大大有有有有小小小小，岩岩岩岩性性性性有有有有硬硬硬硬有有有有软软软软，在在在在一一一一定定定定条条条条件件件件下下下下会会会会导导导导致致致致或或或或大大大大或小的冒顶事故。或小的冒顶事故。或小的冒顶事故。或小的冒顶事故。大块游离顶板导致的冒顶事故包括：复合顶板推大块游离顶板导致的冒顶事故包括：复合顶板推大块游离顶板导致的冒顶事故包括：复合顶板推大块游离顶板导致的冒顶事故包括：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，冲击推垮型冒顶，大块游离顶板旋转推垮型冒顶，冲击推垮型冒顶，大块游离顶板旋转推垮型冒顶，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。垮型冒顶，以及直接顶导致的压垮型冒顶。垮型冒顶，以及直接顶导致的压垮型冒顶。垮型冒顶，以及直接顶导致的压垮型冒顶。三、大块游离顶板导致的冒顶1.原因：原因：1）地质构造：地质构造：断层（超过断层（超过5m 长的平行工作长的平行工作面的断层，往往会出现游离岩块。面的断层，往往会出现游离岩块。2）旧巷：旧巷：其上直接顶往往已断碎。其上直接顶往往已断碎。3）采动：采动：支架初撑力小，导致直接顶板沿支架初撑力小，导致直接顶板沿煤壁断裂。煤壁断裂。2.可能导致的顶板事故可能导致的顶板事故1)当当游离岩块处在工作面中，厚游离岩块处在工作面中，厚0.53.0m，而沿岩块倾斜下方又有让岩块向下运动而沿岩块倾斜下方又有让岩块向下运动的空间时，岩块可能推倒单体支架，导的空间时，岩块可能推倒单体支架，导致致“复合顶板复合顶板”推垮型冒顶。在综采面可推垮型冒顶。在综采面可能导致倒架。能导致倒架。2）当游离岩块又与上位岩层离层，在上位）当游离岩块又与上位岩层离层，在上位岩层向下活动时，可能导致冲击推垮型岩层向下活动时，可能导致冲击推垮型冒顶。冒顶。3）当游离岩块移向放顶线，在回柱放顶时，）当游离岩块移向放顶线，在回柱放顶时，可能导致旋转推垮型冒顶可能导致旋转推垮型冒顶4）当在工作面中部游离岩块厚度很大时）当在工作面中部游离岩块厚度很大时（超过（超过23倍采高），可能发生直接顶导倍采高），可能发生直接顶导致的压垮型冒顶。致的压垮型冒顶。3.预防措施：预防措施：1）尽量避免出现游离岩块）尽量避免出现游离岩块提高支架或支柱的初撑力，使下位顶板不离层，提高支架或支柱的初撑力，使下位顶板不离层，提高支架或支柱的初撑力，使下位顶板不离层，提高支架或支柱的初撑力，使下位顶板不离层，并不沿煤壁断裂（具体见第三章）。并不沿煤壁断裂（具体见第三章）。并不沿煤壁断裂（具体见第三章）。并不沿煤壁断裂（具体见第三章）。不在计划的工作面范围内开巷道。不在计划的工作面范围内开巷道。不在计划的工作面范围内开巷道。不在计划的工作面范围内开巷道。2）已出现游离岩块时）已出现游离岩块时在游离岩块范围内不正常回柱，加强支护，用木支在游离岩块范围内不正常回柱，加强支护，用木支在游离岩块范围内不正常回柱，加强支护，用木支在游离岩块范围内不正常回柱，加强支护，用木支柱替换金属支柱，当游离岩块都进入采空区时，再柱替换金属支柱，当游离岩块都进入采空区时，再柱替换金属支柱，当游离岩块都进入采空区时，再柱替换金属支柱，当游离岩块都进入采空区时，再用绞车回柱。用绞车回柱。用绞车回柱。用绞车回柱。3）当游离岩块可能发生当游离岩块可能发生“复合顶板复合顶板”推垮型推垮型冒顶时应使用支架或支柱的初撑力放推。冒顶时应使用支架或支柱的初撑力放推。4）当工作面使用初撑力极低的摩擦支柱时，）当工作面使用初撑力极低的摩擦支柱时，只能用只能用“整体支架整体支架”防防“复合顶板复合顶板”推垮型冒顶推垮型冒顶第六节 对采场支架的基本要求1）根据上述分析，采场冒顶又压、漏、推）根据上述分析，采场冒顶又压、漏、推事故。事故。2）则要求支架用支、护、稳来治理冒顶。）则要求支架用支、护、稳来治理冒顶。压垮型压垮型压垮型压垮型推垮型推垮型推垮型推垮型漏垮型漏垮型漏垮型漏垮型支支支支护护护护稳稳稳稳预防冒顶事故控顶设计的原则防防 压压1）工作阻力支撑住垮落带的直接顶）工作阻力支撑住垮落带的直接顶与老顶。与老顶。2）初撑力使直接顶（下位岩层）不）初撑力使直接顶（下位岩层）不离层，不沿煤壁断裂。离层，不沿煤壁断裂。3）可缩量适应裂隙带老顶下沉。）可缩量适应裂隙带老顶下沉。4）超前巷道加中心柱。）超前巷道加中心柱。预防冒顶事故控顶设计的原则防防 漏漏1）综采面对软弱顶板选用掩护式或支撑掩）综采面对软弱顶板选用掩护式或支撑掩护式支架。用及时支护方式，端面距小护式支架。用及时支护方式，端面距小于于340mm。采高大时，应又护帮装置。采高大时，应又护帮装置。必要时固结顶板必要时固结顶板2）单体面对软弱顶板支柱上应又顶梁、背）单体面对软弱顶板支柱上应又顶梁、背板、甚至背严及掏梁窝，柱距小于板、甚至背严及掏梁窝，柱距小于0.7m，端面距小于，端面距小于200mm。工作面两端用。工作面两端用“四对八梁四对八梁”或双楔交接顶梁。或双楔交接顶梁。3）单体面或不用端头支架的综采面，面巷）单体面或不用端头支架的综采面，面巷交接处用一对迈步抬棚。交接处用一对迈步抬棚。预防冒顶事故控顶设计的原则防防 推推1）切断下位）切断下位23m左右顶板，切不左右顶板，切不断时，应挑顶。断时，应挑顶。2）“复合顶板复合顶板”下用初撑力放推。下用初撑力放推。3）摩擦支柱用）摩擦支柱用“整体支架整体支架”放推。放推。21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。培根22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。韩愈23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。马克思24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。莎士比亚25、学习是劳动，是充满思想的劳动。乌申斯基供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)