顶板灾害防治.ppt

顶板灾害防治,,主要内容,第一节基本理论概述第二节采煤工作面顶板灾害防治第三节巷道顶板灾害防治第四节冒顶事故案例分析第五节讨论,顶板灾害防治的重要性,08年四川省煤矿事故统计,基本理论,1.采煤工作面支护原理,采煤工作面裂隙带岩梁“大结构”煤壁支撑影响区（a-b）；B-离层区（b-c）；C-重新压实区（c-d）；-冒落带；-裂隙带；-弯曲下沉带；a-支撑影响角,基本理论概述,2.巷道支护原理在开掘巷道以后形成的“支架一围岩”力学平衡系统。合理的支护方式应在保证安全的前提下充分利用围岩的自承力，使支架与围岩在相互约束的状态下共同承载，使得围岩在承受一定支架阻力的条件下有限制地向巷道空间内变形（受控变形）。在此过程中，支架和围岩双方的受力和产生的变形大小都和任一方的特性有关，并随任一方特性的变化而变化。,基本理论概述,按事故的力源分类①漏冒型冒顶由于破碎顶板没有得到有效预防而冒落导致的冒顶。②压垮型冒顶由垂直于层面方向的顶板压力压坏采面支架导致的冒顶。③推垮型冒顶由平行于层面方向的顶板力推到采面支架导致的冒顶。,第二节采煤工作面顶板灾害防治技术,漏冒型冒顶的机理漏垮型冒顶指的就是大面积漏垮型冒顶。过去，本溪、淮北等矿务局的单体支柱工作面内，都发生过漏垮型冒顶事故。漏垮型冒顶的机理如下由于煤层倾角较大，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冒，破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空，造成支架失稳，导致工作面漏垮。,采煤工作面顶板灾害防治技术,预防漏垮型冒顶的措施主要有3条第一，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；第二，顶板必须背严背实；第三，严禁爆破、移溜等工序弄倒支架，防止出现局部冒顶。,采煤工作面顶板灾害防治技术,漏冒型冒顶的防治①靠近煤壁局部冒顶的防治,采煤工作面顶板灾害防治技术,②工作面上下出口的局部冒顶③放顶线附近的局部冒顶,采煤工作面顶板灾害防治技术,推垮型冒顶事故的防治①复合顶板推垮型冒顶A、概念由1-几层下软上硬岩层组成的离层性顶板。B、顶板特征煤层顶板由下软上硬不同岩性的岩层组成；软、硬岩层之间夹有煤线或薄层软弱分层；下部软岩厚度＞0.5m＜3.0m。,采煤工作面顶板灾害防治技术,C、冒顶的特点冒顶前采煤工作面顶板压力不大，支架没有变形、损坏，金属支架没有明显的下缩。在多数情况下，冒顶前采煤工作面直接顶已沿煤帮断裂。冒顶后支柱没有折损，只是倾倒，多数是沿煤层倾斜方向向下倾倒，也有向采空区倾倒的。,采煤工作面顶板灾害防治技术,D冒顶机理离层支柱初撑力小断裂形成不稳定的六面体（构造原因、巷道、支柱初撑力低）去路和倾角煤层倾斜下方或采空区侧出现了自由空间）推力大于阻力岩块自身阻力、采空区矸石高度、支柱迎山角E易发生冒顶地点开切眼附近；地质破碎带；尖灭构造附近；老巷附近；运输巷破顶附近；局部冒顶附近；倾角大的地段；顶板岩层含水地段。,采煤工作面顶板灾害防治技术,F、预防措施a、常规措施俯伪斜工作面开采区段运输巷掘进不破复合顶板工作面初采不开反帮控制采高避免区段巷与工作面斜交b、改进支架整体支架（拉钩连接器或十字顶梁）提高支柱初撑力和刚度掩护式液压支架,采煤工作面顶板灾害防治技术,②采空区冒矸冲入采面推垮型冒顶,大块冒矸冲入采煤工作面推到支架,采煤工作面顶板灾害防治技术,原因煤层上直接顶是硬岩，当其冒落后顺着垮落矸石冲入工作面推倒支架。措施采空区挑顶冒矸超过采高特殊支架切顶（切顶墩柱）减少冒顶面积；阻止进入采面。,采煤工作面顶板灾害防治技术,④冲击推垮型冒顶冒顶机理当煤层下位岩层容易离层时，在下列两种情况下，可能会发生冲击推垮型（砸垮型）冒顶,采煤工作面顶板灾害防治技术,采煤工作面顶板灾害防治技术,预防措施a、提高支架的初撑力及刚度，避免下位岩层离层。b、提高支护系统的稳定性，避免被推垮,采煤工作面顶板灾害防治技术,压垮型冒顶的机理及预防措施（一）顶板条件可能发生老顶来压时压垮型冒顶的煤层顶板是（1）直接顶比较薄，其厚度小于煤层采高的2-3倍；（2）直接顶上面老顶分层厚度小于5-6m。,采煤工作面顶板灾害防治技术,（二）冒顶的前兆这种冒顶只有在老顶来压时才可能发生，因此冒顶的前兆就是老顶来压的征兆。老顶来压时，采煤工作面会发生煤壁片帮，顶板下沉速度增大，支架载荷增大，靠煤壁顶板断裂、掉渣，摩擦柱放炮等征兆。,采煤工作面顶板灾害防治技术,这些征兆大致按下列顺序依次发生片帮顶板下沉剧增支柱载荷增大煤壁顶板断裂煤壁顶板掉碴支柱爆破（折断）,采煤工作面顶板灾害防治技术,（三）冒顶的机理（1）垮落带老顶岩块压坏采场支架导致冒顶,采煤工作面顶板灾害防治技术,2）垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架导致冒顶,采煤工作面顶板灾害防治技术,（3）工作面推进后只剩一排支柱支撑（如下图）基本顶岩块前端只有一排支柱支撑,采煤工作面顶板灾害防治技术,预防措施摸清地质条件（强度、厚度、裂隙等）矿压观测（来压步距、下沉量、下沉速度、支柱阻力变化）合理控顶设计加强支护，扩大控顶距，正确回柱,采煤工作面顶板灾害防治技术,②直接顶导致的压垮型冒顶顶板条件由于构造运动、采动影响等原因，使工作空间上方部份直接顶与其周围岩体产生断裂，整体向下运动造成的压垮型冒顶。冒顶机理支架支撑力不足。措施采面支护始终能平衡直接顶或垮落带岩层重力；加强支护密度。采面收尾，构造区域缩小控顶距，提高切顶支柱支撑力，远距离回柱。,第四节巷道顶板灾害的防治,巷道掘进和支护的基本安全注意事项（1）从总的方面看，要防治巷道顶板事故，在开掘巷道时就应该避免把巷道布置在由采动引起的高应力区内，或布置在很软弱破碎的岩层里。（2）掘进工作面严禁空顶作业。（3）在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支护或其它措施。,巷道顶板灾害的防治,（4）支架间应设牢固的撑木或拉杆。（5）更换巷道支护时，在拆除原有支护前，应先加固临近支护，拆除原有支护后，必须及时除掉顶帮活矸架设永久支护，必要时还应采取临时支护措施。（6）开凿或延深斜井下山时，必须在斜井及下山的上口设置防止跑车装置，在掘进工作面的上方设置坚固的跑车防护装置，以防跑车冲倒支架造成巷道冒顶。（7）由下向上掘进250以上的倾斜巷道时，必须将溜煤（矸）道与人行道分开，防止煤（矸）滑落伤人。,巷道顶板灾害的防治,掘进工作面冒顶事故的防治案例某矿335掘进队，该队在220m标高开掘巷道，规定控顶距不超过1.5m，由于违章作业，控顶距达5.1m。工人发现顶板有危石，用钎子没有捅下来，接着在没有采取任何有效措施的情况下空顶作业。不久一大块岩石冒落下来造成事故。,巷道顶板灾害的防治,①冒顶原因有“活石”未清除，支护不及时，或支护失效。②预防措施A、严格控制控顶距B、严格执行敲帮问顶制度C、构造带缩小棚距，使用固棚器，打中柱D、支架背接牢实，防漏空E、合理爆破参数，防炮崩倒棚,巷道顶板灾害的防治,巷道交叉处冒顶事故的防治①冒顶原因用抬棚替换原巷支架时，棚顶失稳岩块冒落；开口处围岩尖角压碎，棚腿无依靠；抬棚材料强度差。②防治措施A、开口避开原巷冒顶范围B、先支抬棚、稳定后再撤原巷支架。C、抬棚材质强度足够。D、围岩尖角压坏，应加强抬棚稳定措施。,巷道顶板灾害的防治,掘进巷道过断层等变化带的安全措施①加强地质调查，采取针对性措施②一次成巷、缩短围岩暴露时间③发现预兆及时处理④采用砌碹或可缩支架，缩小棚距⑤减少爆破装药量，降低对顶板震动⑥及时支架，缩小空顶距⑦支架背接严实⑧前探梁超前支护⑨突变地段及时打点柱,巷道顶板灾害的防治,3.围岩松散破碎地点（1）炮掘工作面采用对围岩震动较小的掏槽方法，控制装药量及放炮顺序。（2）根据不同情况，采用超前支护、短段掘砌法、超前导硐法等少暴露破碎围岩的掘进和支护工艺，缩短围岩暴露时间，尽快将永久支护紧跟到迎头。（3）围岩松散破碎地点掘进巷道时要缩小棚距，加强支架的稳固性。,巷道顶板灾害的防治,（4）积极采用围岩固结及冒落空间充填新技术。对难以通过的破碎带，采用注浆固结或化学固结新技术。（5）分层开采时，回风顺槽及开切眼放顶要好，坚持注水或注浆提高再生顶板质量，避免出现网上空硐区。（6）在巷道贯通或通过交叉点前，必须采用点柱、托棚或木垛加固前方支架，控制放炮及装药量，防止崩透崩冒。（7）维修老巷时，必须从有安全出口及支架完好的地方开始。,巷道顶板灾害的防治,不同支护方式防治顶板事故的注意事项砌碹支护为防止砌碹支护顶板事故，应注意如下问题（1）在地压较大或不均匀地区，为使支架不被破坏，在这些地区应考虑采用钢筋混凝土砌漩。（2）在掘砌一次成巷施工中，掘进工作面到砌碹地点一般保持20～40m距离。巷道砌碹时，必须及时排除顶帮活动的矸石，并应采取临时支护措施。（3）顶板不好时要有专门措施，实行短掘短砌。,巷道顶板灾害的防治,（4）采用料石砌碹时，砌碹用的料石材质和几何尺寸必须符合设计要求并经检验合格，不准用风化石料。（5）开挖基础、砌墙、立拱架、支模（混凝土碹支盒子板）、铺拱板、拆拱架等在作业规程中要有具体现定，尤其要明确规定抬棚长度和立拱架长度、砌墙和扣拱之间的距离以及永久支护（砌碹）和临时支架之间的距离。（6）砌墙和扣拱必须做到灰浆饱满，不准有干缝瞎缝，不准出现重缝现象。砌墙时必须把料石用石楔支平。,巷道顶板灾害的防治,（7）拱架之间必须有撑杆拉手，拱架要支稳支牢，保证巷道中腰线符合规定。（8）巷道砌碹时，碹体与顶帮之间必须用不燃物充满填实；巷道冒顶空顶部分，可用支护材料接顶，但在碹拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度不得小于0.5m。（9）砌体要保证足够的养护期，不准提前拆拱架。,巷道顶板灾害的防治,2.锚杆、锚喷支护采用锚杆、锚喷支护形式时，应遵守下列规定（1）锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离，锚杆的形式、规格、安装角度，混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等，必须在施工组织设计或作业规程中规定。（2）采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。（3）打锚杆眼前，必须首先敲帮问顶，将活矸处理掉，在确保安全的条件下，方可作业。,巷道顶板灾害的防治,（4）使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂浆锚杆必须灌满填实。（5）软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。（6）锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌板显示。对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下做锚固力试验时，必须有安全措施。（7）锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的托板紧贴巷壁。,冒顶事故案例,古蔺县石屏乡开江煤矿“1119”顶板事故事故时间2007年11月19日00时30分事故地点K2煤层二水平运输平巷距井底车场170m处。事故类别顶板伤亡情况死亡1人直接经济损失35万元,冒顶事故案例,2007年11月19日中班，代理矿长夏吉华（由于矿长罗贵才到到成都安培中心学习）主持召开班前会，讲了应注意的安全等事宜后，安排运输班侯云利（班长）、陈跃强、陈应娜在二水平运煤。他们作业至快要下班时，准备推完最后一车煤就下班，在最后推车的陈应娜推至距车场170米处被突然垮落的顶板压伤，被回去找陈应娜的侯云利、陈跃强以及在K4作业的石文强、石文政，石文礼等人救出井口，在古蔺县人民医院经抢救无效，于19日530死亡。,冒顶事故案例,（一）直接原因管理人员对顶板检查工作不到位，没有及时检查和更换腐朽的木支护，造成顶板突然垮落，致使运输工陈应娜被垮落的矸石砸伤致死。（二）间接原因企业对职工安全教育培训不够，安全防范意识差。推车过程中没有注意观察行径途中的环境。,冒顶事故案例,古蔺县石宝镇兴旺煤矿“84”顶板事故事故时间2007年8月4日22时0分事故地点Y1煤层1020水平东翼运输大巷内事故类别顶板伤亡情况死亡1人直接经济损失30万元,冒顶事故案例,2007年8月4日15时石宝镇兴旺煤矿副矿长黄超组织中班人员召开班前会后，于15时30分组织工人入井作业。安全员罗社能带领王游维修班组（班长王游，成员王星凯、王星平、王星礼、梁永国、李天军、杨如军）7名工人于16时到达Y1煤层1020水平东翼运输大巷210米处开始装运矸石作业。装了10多车后，约21时，王游和李天军两人开始撤旧木棚子、换支护，李天军在后面备料，罗社能就坐在李天军旁边，王游到前面撤旧棚子。22时，王游在撤棚子过程中，由于没有加固临时支护，已经腐朽折损的木棚子突然垮塌，将正在作业的王游打扑在地上，垮落的矸石中一块约0.8米见方，厚0.2米的矸石正好砸在王游的颈子上，现场人员于22时40分将王游救出，发现王游颈部严重骨折，并已停止呼吸，当场死亡。,冒顶事故案例,事故原因1、维修班长王游在更换棚子支护过程中，未对腐朽、失去支撑能力的旧棚子采取临时加固措施，冒险蛮干，导致棚子失稳垮塌，造成事故。2、跟班安全员罗社能，未能在操作现场仔细检查支护情况，也未督促相关人员落实安全技术措施，现场监管不力。3、工人安全意识差，操作技术水平低，企业对职工教育培训不够。4、矿井主要开拓巷道支护方法和支护材料落后，矿井技术管理水平低。,讨论,如何做好矿井顶板管理工作,