煤矿顶板灾害防治技术PPT课件

（6）特殊条件下要采取有针对性安全措施
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采掘工作面在遇到托伪顶、过断层、 过老巷及地质破碎带时，必须采取有针 对性地放炮措施、支护措施、背顶措施 及回柱措施，严格执行防止冒顶。
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九、冒顶前的预兆
1. 响声
2. 掉渣
3. 片帮
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①局部冒顶
是指煤矿井下局部范围内顶板岩石坠 落造成的顶板事故
特点是范围小，一次伤亡人数不多，只有1～2人。
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②大型冒顶
大型冒顶通常是指冒顶范围较大，伤亡人数 较多（每次死亡3人及3人以上）的冒顶。
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2.按发生事故的力学原因分三类：
4. 裂缝
5. 脱层
6. 漏顶
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顶板掉碴是冒顶的预兆之一
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煤壁片帮是冒顶的 预兆之一
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顶板出现裂隙或原有裂隙加大，也是冒顶的预兆之一
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十、试探冒顶危险的办法
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（1）推倒支架、埋压设备，造成停电、停风 （2）会引起透水事故 （3）易造成瓦斯事故； （ 4）造成人员伤亡； （5）造成巨大经济损失。
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六、顶板的分类
对顶板进行分类目的 为了适应
支架选型 支架参数确定 采空区处理

▪ 通过比较hN与H的大小来判断
5
4 3
火
H、Q
2 •31
9、矿井火灾引起的风流紊乱
▪ 1.风流逆转：在火风压的作用下，反抗机械风压的作用，致 使某些巷道风流方向发生变化。
▪ 2.烟流逆退：在火风压的作用下，上风侧新风沿巷道底部流 向火源，同时烟流沿巷道顶部逆向流出。
▪ 3.烟流滚退：在火风压的作用下，上风侧新风沿巷道底部流 向火区，同时烟流沿巷道顶部逆向回退并卷流向火源。
▪ 见下图
•32
•33
10、采煤工作面顶板事故按力源分类
▪ 1.漏冒型
由于煤层倾角大，直接顶异常破碎，采煤工作面支护某些 地点失效时发生局部漏冒，破碎顶板就从这个地点全部漏 出，造成支架失稳，导致冒顶发生。
▪ 2.压跨型
指因工作面支护强度不足和顶板来压引起支架大量破坏造 成的冒顶。
▪ 3.推跨型
区域综合防突措施
（一）区域突出危险性预测 （二）区域防突措施 （三）区域措施效果检验 （四）区域验证
局部综合防突措施
（一）工作面突出危险性预测 （二）工作面防突措施 （三）工作面措施效果检验 （四）安全防护措施
•5
3、金属骨架
被揭煤层
石门
金属骨架
煤层
石门
•6
•7
3、金属骨架
1、工艺 巷道顶、两帮上部打φ75~100mm钻孔，进入岩层0.5m，孔距≥0.2m，
•2
煤层
“四位一体”综合防突体系
非突出煤层
区域预测
突出煤层
无突出危险区
可不采取 防突措施
采掘作业
突出威胁区
30-100 m不少于2次区域
预测验证
区域预测
突出危险区

促进政策制定
社会公众的意见和建议可 为政府制定顶板灾害防治 政策提供参考，推动政策 更加科学合理。
THANKS
感谢观看
新型支护材料
研发具有更高强度、耐久性和环保性的新型支护 材料，提高采掘工作面的安全性和稳定性。
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数值模拟与仿真
通过数值模拟和物理模拟，深入揭示顶板灾害发 生机理，为灾害防治提供科学依据。
管理措施改进方向
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完善法规标准
制定更加严格的顶板灾害 防治法规和标准，强化企 业主体责任和监管力度。
强化培训教育
安全技术方面，应采取有效的支护措 施，控制顶板暴露面积和时间，预防 顶板离层和冒落。
监测措施
01
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对采场顶板进行实时监测，掌 握顶板变化情况，及时发现潜
在的安全隐患。
采用先进的监测仪器和设备， 如应力计、位移计等，对顶板 进行全方位、多角度的监测。
对监测数据进行及时分析处理 ，发现异常情况及时采取应对 措施，防止顶板灾害的发生。
监测技术
顶板位移监测
通过测量顶板的位移量，了解顶 板的变化情况，判断顶板的稳定
性和安全性。
顶板应力监测
通过测量顶板的应力状态，了解 顶板的受力情况和应力分布，判
断顶板的承载能力和稳定性。
顶板离层监测
通过测量顶板的离层深度和范围 ，了解顶板的分层情况和分层稳 定性，判断顶板的破坏风险和防
治措施。
应急处理技术
分类
根据发生机理和破坏形式，顶板灾害可分为冒顶、片帮、冲击地压等类型。
形成原因
地质条件
水文地质条件
顶板岩层的岩性、厚度、结构、节理 裂隙发育程度等地质条件是影响顶板 稳定性的重要因素。

4、冲击矿压的危害：
1）对井下巷道： 强冲击将大量破坏煤岩抛入巷道，破坏巷道支护系统及围岩结构。小型冲击影
响不大。
2）对井下人员： 遭受突然伤害，现场人员大多遭受脑部受伤，其次是胸部机械受伤，内部器官
损伤等。
3）对地表建筑： 冲击伴发矿震，对地表可造成震害。
二、冲击矿压发生机理：
1、强度理论：
煤、岩体发生冲击矿压，是由于所受应力超过其强度所致。 （夹持煤体理论——夹持使煤体具有更高弹性能，一旦应力突然加大，或系统阻力 突然减小，发生冲击）
端头锚固
十字铰接顶梁
十字顶梁支护
第二节 大型冒顶事故的防治 一、复合型顶板条件下的冒顶事故 1. 复合顶板岩性与结构：
下软上硬层状岩层
2. 矿压特点： 平时顶板压力小，支架承载不大； 离层后，形成不稳定结构，有横向移动倾向； 支护失稳，推垮。
坚硬顶板放顶后，悬顶，断裂，冲击推垮。
复合顶板推垮型冒顶 复合顶板老顶冲击砸垮型冒顶
（破坏时间D越t短，则越容易发生冲击）
弹性能指数计算图
动态破坏时间曲线
煤冲击倾向鉴定指标值
指标
冲击能指数 弹性能指数 动态破坏时间
KE
W/kEjT
/mDs t
强冲击 ≥5.0 ≥5.0 ≤50
弱冲击 5.0~1.5 5.0~2.0 50~500
煤层含水，可增加塑性，减小弹性能积存，减缓冲击危险。 厚煤层比薄煤层更容易发生冲击。
2、解危措施： 主要解决卸压降能问题
1）卸压爆破：
震动卸压爆破——撤人、引发、移压。 震动落煤爆破——撤人、引发、落煤移压。 震动卸压落煤爆破——长钻孔爆破、合一。 顶板爆破——长短钻孔爆破，降能、引发。
2）煤层注水：

压垮型冒顶：
老顶来压时的压垮型、难冒落的大面积直接 顶离层重力导致的压垮型冒顶（图 2）
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推垮型冒顶
推垮型冒顶包括： 复合顶板推垮型冒顶（图 3） 大块游离顶板离层旋转推垮型冒顶（图 4） 采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶（图 5）
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图3复合顶板冲入采场推倒支柱
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二) 防治措施
1、首先要求支护完整，不致出现顶板局部漏洞；若出现局部漏洞，立即加以堵塞 ，以防其进一步扩大；
2、顶板必须背严背实； 3、严禁202放0/1炮1/2、移溜等工序弄倒支架，防止出现局部冒顶。
二、冒顶预兆
1、顶板破裂严重时，出现顶板掉渣。掉渣越多，说明顶板压力越大。 2、煤体压酥，片帮煤增多。 3、发出响声，岩层下沉断裂。顶板压力急剧增大时，木支柱会发出劈裂声，出
2、主观原因
(1)采掘工作规格质量低劣。作业时不坚持敲帮问顶，发现隐患不及时排除；控顶 距离掌握不当；空顶作业；违章放炮；冒险回柱作业。
(2)管理不善。煤矿生产管理不同于其他行业，井下生产条件随时有所变化，生产 管理者不深入现场，不带班作业，不严格按三大规程办事，盲目开采、违 章指挥、纪律松弛等，常常会造成事故
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（二）、上下出口的局部冒顶
一）上下出口冒顶的原因 • 1、上下出口位于采煤工作面与顺槽的交结处，控顶
范围比较大，加之应力迭加，掘进顺槽时由于巷道支 护初撑力一般都很小，很难控制直接顶不下沉、不松 动、不破碎。 • 2、在上下出口处经常要进行工作面输送机头，机尾 的拆卸工作，这时难免要替换原来的支护，有时还要 碰到替换棚子，就在老柱拆下或碰倒而新支柱未支上 时，已破碎的直接顶可能局部冒落而造成事故。 • 3、工作面不断前移，往往要用工作面支护替换原来 巷道的支护，出口处始终处于反复支撑状态，在一拆 一支间隙中，已破碎的直接顶也可能局部冒落。 • 4、上下出口处的支护还受到老顶来压的影响，直接 顶施给支柱的不仅是垂直压力，还有侧压力，可能推 倒部分支柱而造成局部冒顶。 • 5、顺槽和工作面连接处有时会在顶板和底板出现台 阶2下020/1沉1/2 ，使得此处难以支护，造成局部冒顶事故。

占整个冒顶事故的70%。 大型冒顶：冒顶范围大，伤亡人数多（3及3人以 上）
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1.2局部冒顶的原因及预防措施
➢ 1.2.1靠煤壁附近的局部冒顶
➢1 ➢
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1.2.1.1单体支柱工作面预防煤壁附 近局部冒顶的措施
• 采用能及时支护悬露顶板的支架
• 炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽 量避免崩倒支架
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1.5.2大块游离顶板旋转推垮型冒顶
• 由于断层、 裂隙、层理 或薄弱岩层 切割成的大 块游离顶板 可能形成推 垮型冒顶。
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预防措施
• 加强地质及观察工作，判断游离顶板的 范围；
• 在游离顶板范围内加强支护，不要进行 回柱作业。
• 如果工作面使用的是单体支柱，要用木 支架替换金属支架；
1.4漏垮型冒顶的机理及预防措施
• 机理：由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，采场 支护系统中如果某个地点失效发生局部漏顶，破碎顶 板就可能从这个地点开始沿工作面向上全部漏空，造 成支架矢稳，导致漏垮工作面。
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预防措施
• 选用合适的支柱，使工作面 支护系统有足够的支撑力与 可缩量；
• 支得起、护的好、稳得住。
• 支撑掩护式液压支架：支、护、稳好。
• 掩护式支架：护、稳好，支弱。不适宜来压强 顶板。
• 支撑式支架：护、稳性能差，不适宜破碎顶板。
• 单体液压支柱：初撑力、密度、顶梁、背扳保 证
• 微增阻式摩察支柱：支、让可以，“切”性能 差。
• 木支柱、急增阻式：支差，护和稳也难以保证。
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2巷道顶板事故与预防

（一）回采工作面周围的矿压规律及特点
3.工作面端头
图2-8 煤层凸出角处的叠合支承压力
三、采掘工作面周围的矿压显现特点分析
（二）巷道矿压特点分析
1.受采动影响的沿走向方向的平巷
Ⅰ.巷道掘进阶段 每天移近量，从 几毫米至几十毫米，稳定期一般小 于1毫米/天
Ⅱ米Ⅲ从间./.无采天掘，采动进顶掘影影 响到底响阶报板阶段废移段采整近每前个总天几0毫服量.2米~务为0到.5期：几毫
一、采煤工作面顶板事故的防治
（一）顶板事故的分类
2.垮漏型冒顶
因破碎顶板没有得到有效的防护而冒落导致的冒顶， 又分为：
大面积漏垮型冒顶 局部漏冒型冒顶 工作面上下出口的局部冒顶 放顶线及其附近的局部冒顶 地质破坏带附近的局部冒顶
一、采煤工作面顶板事故的防治
（一）顶板事故的分类
3.推垮型冒顶
由于平行于层面方向的顶板力推倒支架而导致的冒顶， 又分为：
（二）各种顶板事故的原因分析及勘察
1. 靠近煤壁附近的局部冒顶
③防治措施 对新暴露的顶板及时支护，如图3-1、3-2、3-3所示 炮采时，炮眼布署及装药量要合理 煤层的节理方向与工作的推进方向垂直或斜交 来压期间，若煤壁片帮，要进行超前支护，减小端面距 综采时，对破碎顶板要注入粘结剂进行固化 加快工作面推进速度 采高大，煤体松软时，加设护帮装置
第二部分：矿山压力基本知识
一、开采后上覆岩层的移动特征 二、采煤工作面矿压显现的基本规律 三、采掘工作面周围的矿压显现特点分析 四、采煤工作面顶板的控制
一、开采后上覆岩层的移动特征
（一）三带的形成
1.岩层移动和破坏的影响因素 2.上覆岩层移动的破坏特征
➢ 冒落带 ➢ 裂隙带 ➢ 弯曲下沉带
一、开采后上覆岩层的移动特征

按固体矿物颗粒间的结合特征：
固结性、粘结性、散粒状
按力学强度和坚实性：坚硬岩石、松软岩石
煤矿中常见：砂岩、石灰岩、砂质页岩、泥质 页岩、粉砂岩等
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第二章 矿山岩石基本性质
一、岩石的物理性质
主要是岩石的容重、碎胀性、软化性
1、容重 单位体积（包括空隙体积）岩石的质量，t／m3、 g／m3 2、碎胀性 岩石破碎后的体积比破碎前体积增大的性质。 常用Kp表示：
③ εe—塑性变形
0
（永远恢复不了的变形）
εp
ε（应变） εr εe
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４、岩石的流变性质 通常把随时间因素而变化的应力应变现象
称流变性质。 ①蠕变——即应力不变（恒定载荷），应变随 时间增长而增大的现象。 ②松驰——应变不变，应力随时间延长而减小 的现象。 ③弹性后效——卸载后，弹性变形逐渐恢复的 现象。 ④粘性流动——岩石蠕变发生一段时间后卸载， 部分变形永久不能恢复的现象。
事故发生特点：
煤矿顶板事故总的分为：采场顶板事故及巷 道顶板事故
1、采场
①绝大多数发生在使用单体支柱和木支柱工作面约占93%； ②由直接顶造成的事故约占93%，老顶造成的事故约占7%； ③局部冒顶70%，大型垮落30%； ④机炮道26%，放顶线15%，上下两口15%，其他44%。
2、巷道
掘进头占48%，交叉点43%，其他9%。掘进头和交叉点是防治重 点。
老顶岩梁周期断裂的 距离，称为老顶的周期 来压步距。 （一般为初次来压步距 的1／2～1／4）
*注意直接顶的初次垮落与老顶的初次来压的区别。
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[复习思考题] 1、采空区上方岩层分哪三个带，各自的特征 是什么？ 2、何为直接顶的初次垮落、老顶的初期来压、 老顶的周期来压？ 3、为什么说预防老顶的初期来压、老顶的周 期来压是顶板防治的重点？

41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
煤矿顶板灾害防治
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联