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煤矿开采工作面及巷道顶板压力分析与处理【摘要】本文针对煤矿开采中工作面及巷道顶板压力显现规律主要以动压的形式分析其产生的类型、原因等，并且对个类型进行分析给出处理意见，最后结合淮南煤矿经验给出一些支护参数的选择。
【关键字】采煤；工作面；顶板；压力；分析与处理引言矿产业为人类的生产和生活提供重要的原材料来源，是新世纪中可持续发展的产业。
煤矿开采一直都在进行中，其中顶板压力问题一直是困扰大家的一个课题，每个煤矿的顶板管理都与顶板压力有直接的关系。
所谓的煤矿动压现象就是指煤矿井下进行开采过程中，积聚大量弹性能的煤、岩体在高应力状态下突然冒落或抛出，释放巨大的能量，产生声响、震动、气浪等显著的动力效应。
由于它具有突发的特点，因而容易造成煤矿开采过程中的严重灾难。
煤矿动压现象的两种具体表现形式就是回采工作面和采区巷道顶板压力现象。
下面对采煤工作面顶板压力现象进行分析并且给出处理建议。
1 回采工作面和采区巷道顶板动压力现象成因及主要类型煤矿回采工作面和采区巷道顶板压力主要分为静压现象和动压现象两种类型，本文主要探讨的是动压现象。
综合成因、表现形式及形成机理几个方面可以将煤矿的动压分为冲击矿压、煤及瓦斯突然喷出和顶板大面积来压三类。
（1）冲击矿压是指在高应力作用下煤或岩体聚集了大量的弹性变形能，采掘工程接近该处时，由于部分岩体接近极限平衡状态，再加之爆破等诱发因素，导致力学系统的平衡突然的破坏，瞬时发生煤岩体脆性破坏，突然释放积聚的弹性变形能，产生声响、冲击波，大量煤或岩块等被抛出的动压现象。
（2）煤和瓦斯突然喷出是由于高应力作用下积聚能量和富含瓦斯的承压作用的结果，当开采工作接近时，由于各种诱发因素的作用，致使弹性变形能和承压瓦斯的释放，形成煤和瓦斯的喷出。
（3）顶板的大面积来压是指当顶板下部的暴露面积由于煤体的采空达到一定限度时，在自重的作用下，弯曲应力超过极限应力导致顶板裂缝延伸到贯穿该岩层时，产生的顶板大面积突然塌落的现象。
厚煤层坚硬顶板结构失稳诱发强矿压机制与防控技术厚煤层开采过程中，坚硬顶板的稳定性对于矿井安全具有重要作用。
然而，厚煤层坚硬顶板结构失稳会诱发强矿压现象，严重威胁矿工人员的生命财产安全，因此如何预防和控制坚硬顶板失稳成为了煤矿开采过程中亟待解决的问题。
本文从厚煤层坚硬顶板结构特征、顶板结构稳定性和失稳机理入手，对坚硬顶板失稳所引起的强矿压机制进行了详细探讨。
研究表明，顶板岩层间接触角度、岩层厚度、岩层强度等是影响顶板结构稳定性的重要因素。
当顶板结构失稳后，压力集中现象会导致矿压作用极其强烈，随着时间的推移，矿岩受到拉伸、剪切、压缩等复杂条件下的力学作用，形成了各种开裂和变形现象，从而进一步加剧了矿压激烈程度。
为了有效防止厚煤层坚硬顶板失稳，本文提出了以下几种防控技术。
首先，通过地质勘探学和力学分析法尽可能完整地掌握厚煤层岩体物理力学性质和矿井构造情况，从而对矿区内不同岩层进行分类评估。
其次，通过加固支护措施将压力逐渐转移到崩落支柱、角架等支护体系上，减少压力向上传递，增加顶板的稳定性。
在加固措施方面，应建立强度匹配的支护体系，如崩落支柱、角架等，这样支撑和传递的压力就能合理分配，防止顶板结构整体失稳。
此外，增加人工支护强度和面积，使用地震勘探监测技术观测矿体的动态变化，及时预判并应对各类突发情况，都是有效防范坚硬顶板失稳的方法。
本文的研究对于厚煤层矿井的安全生产具有重要意义，可以为煤矿行业的安全防范提供参考依据。
同时，本文也为进一步深入探讨厚煤层挖掘过程中的安全问题提供了理论基础，具有一定的学术参考价值。
关键词：厚煤层；坚硬顶板；矿压机制；防控技另外，除了加强支护措施外，及时排放瓦斯也是防止厚煤层坚硬顶板失稳的重要手段之一。
因为在厚煤层开采过程中，瓦斯积聚往往是不可避免的，过高的瓦斯浓度会对矿井的安全稳定性产生很大影响。
一旦发生瓦斯爆炸，不仅会造成人员伤亡和设备损坏，还会破坏煤层和岩层结构，使矿井综采难度增大，甚至导致失稳事故。
9.9顶板事故自我剖析（贾新林）各位领导、老师、同学大家好：我叫贾新林，现任新疆华安煤矿安全副矿长兼调度室主任，针对我矿9.9发生一起巷道片帮，导致一名职工兄弟死亡事故，认识分析如下：2015年9月9日14时左右（北京时间，下同），新疆华安矿业股份有限公司煤矿（以下简称华安煤矿）+770m水平8#煤层综放工作面回风巷乳化液泵站处发生一起顶板事故，造成1人死亡，直接经济损失95万元。
我是华安煤矿安全副矿长，负责华安煤矿通防及安全管理工作，在本次事故中负有不可推卸的责任。
本次事故的发生，充分暴露出我工作中还存在较多不足，没有尽到一个安全管理者应尽的责任，因为由于我工作上的缺陷，为这次事故的发生埋下了隐患，导致一个鲜活生命的消失，失去一个个和美的家庭，给企业带来了巨大的损失，在社会上造成了负面的影响。
一、事故发生后，对我教育很深，认真剖析找原因，以及我在煤矿安全管理中存在的不足，避免同类事故再次发生，以利于今后更好的工作二、事故发生经过2015年9月9日8时30分，综采区区长陈朝福在井口会议室组织召开班前会，冯永贤班组12人，姚兴全班方继光、贺德永等10人及安全员柯玉海参加会议。
会议安排冯永贤班在+765～+795m 轨道下山铺设轨道，姚兴全班方继光（死者）在工作面回风巷操作乳化液泵，其余人员在工作面打扫卫生、检查工作面两巷超前支护、维修采煤机等工作。
9时50分，人员按照分工陆续下井到达各自工作岗位开始工作。
姚兴全在工作面运输巷给单体支柱补液，贺德永、向安全等3人在工作面帮助修理采煤机，方继光在工作面回风巷乳化液泵站，其余人在运输巷清理刮板机，打扫卫生等。
乳化液泵因支架补液和维修采煤机吊装采煤机摇臂，当班多次使用，随用随开，工作面的作业人员用打电话或打铃的方式通知泵站司机。
14时10分左右，在维修采煤机过程中，因安装摇臂空间不够，向安全到工作面回风巷寻找十字镐，在乳化液泵站处看见发光的矿灯灯头向下，在电缆车上有一顶矿帽，看见方继光头顶部位，身体被巷道下帮垮落的钢丝网和煤体掩埋。
总论一、概述鄂尔多斯市正丰矿业有限责任公司鄂托克旗双欣煤矿（以下简称“双欣煤矿”），该矿井隶属于内蒙古鄂尔多斯市正丰矿业有限责任公司，行政区划隶属鄂托克旗棋盘井镇管辖。
根据内蒙古自治区国土资源厅2006年11月3日颁发的采矿许可证，证号：C1500002009081120032910，划定的井田范围由9个拐点圈定，井田面积4.0633km2，批准开采标高为1400m～870m。
批复生产能力为0.90Mt/a。
双欣煤矿为一生产矿井，原有初步设计为2006年6月由内蒙古自治区煤炭科学研究所编制的《内蒙古鄂尔多斯市鄂托克旗双欣煤矿初步设计》，并取得内蒙古自治区煤炭工业局批复文件《关于印发〈鄂尔多斯市正丰矿业有限责任公司鄂托克旗尔格图双欣煤矿初步设计的批复》（内煤局字[2006]121号），配套的安全专篇由内蒙古煤矿安全监察局批复文件《关于鄂托克旗尔格图双欣煤矿初步设计安全专篇的批复》（内煤安二处字[2006]15号）。
根据原初步设计及批复内容，矿井采用斜～立井多水平混合开拓方式。
井田划分2个开采水平，上煤组（8、9、10号煤层）为一水平，水平标高+1130m；下煤组（15、16-1、16-2、17号煤层）为二水平，水平标高+1075m。
各水平大巷采用上、下山（轨道、运输、回风）布置。
矿井前期移交上煤组8号煤层1个高档普采工作面，半年后再增加上煤组8号煤层1个综采工作面，全矿配备3个钻爆掘进工作面，采掘比2：3。
该矿井于2007年2月完成建井施工并顺利通过煤矿各项验收工作，同时取得内蒙古自治区煤炭工业局验收批复文件《内蒙古自治区煤炭工业局关于印发〈鄂尔多斯市正丰矿业有限责任公司鄂托克旗双欣煤矿建设项目（90万吨/年）竣工验收意见书〉的通知》（内煤局字[2007]32号）。
由于原设计依据的地质资料《内蒙古自治区桌子山煤田白云乌素矿区尔格图双欣煤矿煤炭资源储量核实报告》的勘探程度为详查，对井田内次生构造断层控制不足，通过矿方井下巷道掘进实际揭露情况，井下实际断层较多。
一：名词。
1.矿山压力：由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围.煤、岩体中和其中的支护物上所引起的力，就叫做矿山压力。
2.原岩应力：天然存在于原岩而与任何认为原因无关的应力。
3.支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道两侧增加的切向应力。
4.初次来压：由于老顶第一次失稳而产生的工作而顶板来压。
5.砌体梁：工作面上下两区破断的岩块咬合形成的外表似梁，实质是拱的平衡结构。
6.周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象。
7.残余碎胀系数：8.关键层：将对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层。
9.冲击矿压：其是聚集在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故的现象。
10.超前支撑压力：11.极限跨距：老顶达到初次断裂的跨距称为极限跨距。
12.初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。
13.端面破碎度：支架前梁端部到煤壁间顶板破碎程度。
14.顶板冒落敏感度：端面距为1m时的端面破碎度。
二：解答：1.初次来压、周期来压的表现形式？答：初次来压：顶板下沉量和下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷增加；顶板破碎，出现平行于煤壁的裂缝，甚至出现台阶下沉；工作面前方煤壁内压力过度集中，致使煤壁破坏范围扩大，煤壁严重片帮、支柱折损或插入底板。
周期来压：顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷普遍增加；有时还可能引起煤壁片帮、顶板台阶下沉、支柱折损，甚至工作面冒顶事故。
2.简述有关回采工作面上覆岩层结构的假说。
答:1.压力拱假说，认为在这两个前后拱脚之间，无论在顶板或底板中都形成了一个减压区，回采工作面的支架只承受压力拱内的岩石重量。
2.悬臂梁假说，认为顶板岩层是一种连续介质，在靠近煤帮处顶板下沉量最小，表现的顶板压力也小。
3、预成裂隙假说，认为由于开采的影响，回采工作面上覆岩层的连续性被破坏，从而成为非连续体。
在回采工作面周围存在着应力降低区、应力增高区和采动影响区。
