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煤矿顶板事故隐患分析及防治淮北监察分局业务学习今天重点讲二个方面的内容一、煤矿顶板事故隐患分析及其防治二、国家局十号令对《煤矿安全规程》第六十八条修改的背景和含义一、煤矿顶板事故的主要类型煤矿顶板事故主要分为回采工作面顶板事故和巷道顶板事故。〈一〉采场顶板事故的主要类型采场顶板事故按力源又分为：压垮型、漏垮型、推垮型冒顶三大类。1．压垮型冒顶〈1〉老顶采压时的压垮型冒顶。〈2〉后层难冒顶板大面积冒顶。〈3〉直接顶导致的压垮型冒顶。2．漏垮型冒顶〈4〉大面积漏垮型冒顶。〈5〉局部漏冒型冒顶。〈6〉工作面上、下出口的局部冒顶。〈7〉放顶线及其附近的局部冒顶。〈8〉地质破坏带附近的局部冒顶。3．推垮型冒顶〈9〉复合顶板推垮型冒顶。〈10〉金属网下推垮型冒顶。〈11〉大块游离岩块旋转推跨型冒顶。〈12〉采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶。〈二〉巷道顶事故的主要类型1．掘进工作面冒顶事故。2．巷道交叉处的冒顶事故。二、采场顶板事故隐患类型分析及其防治1．直接顶初次垮落对安全生产的影响原因是没有掌握放顶步距，顶板突然垮落，推倒工作支架，造成事故；也有的没有放顶措施或措施不力导致事故发生。（a）（b）（c）2、老顶的初次来压与周期来压对工作面顶板管理的影响老顶初次来压期间，动压很大，工作面支架支撑力达到最大。垮落时，对工作面支护物的稳定性影响很大。此时一定要加强支架的稳定性，一般可用木垛、斜撑、密集支柱等特种支架加强支护。要掌握初次来压步距的大小，及时采取对策，有时可适量加大控顶距。图2-1老顶断裂成岩块后的转动图2-2初次来压前四周围岩的支承压力分布状态A－增压区；B－减压区；C－稳压区周期来压期间，顶板下沉速度急剧增加；顶板下沉量明显增大；支柱载荷增加，钻底；支柱折损，煤壁片帮；顶板台阶下沉；有时局部冒顶；若切顶不力，老顶可能沿工作面切落。周期来压期间，应采取如下措施：准确判断周期来压的征兆与步距；加强工作面的支护（同初次来压）：有时可适当缩小控顶距。图2-3老顶周期来压的力学模型3．直接顶的完整性对安全生产的影响一是岩层本身的力学性质，另一个是岩层内由各种原因造成的层理、裂隙的发育程度。节理裂隙按生成原因又分为三类：原生裂隙、压裂裂隙、构造裂隙图2-4各类裂隙图4．老顶的失稳与来压强度对安全生产的影响通常把直接顶厚度∑h与采高m之比Km=∑h/m作为衡量老顶对矿压显现影响程度的指标。也是老顶分类的重要指标。ⅠKm5，如a称为无周期压或不明显的顶板。Ⅱ2Km5，如b称为有周期来压的顶板。ⅢKm2，如c称为周期来压严重的顶板。Ⅳ老顶特别坚硬，又无直接顶，常悬露上万平米而不垮落，一旦垮落形成暴风，顶板沿工作面切落，造成事故，如d。Ⅴ能塑性弯曲的顶板。随工作面的推进缓慢下沉，而后逐渐与煤层底板接触。图2-5顶板岩层典型柱状图实例5．回采工作面作业规程的编制是工作面安全生产的重要依据6．回采工作面推进速度对顶板管理的影响图2-6工作面实际测定的“S－t”曲线1－采煤机距测点15米；2－采煤机距离测点10米；3－放顶过测点S点；4－放顶过测点15米；5－放震动炮后；6－采煤机距测点6米7．回采工序在时间上、空间上的相对位置关系对安全生产的影响炮采工作面的回采工序有：“破、装、运、支、处”；而机采及高档普采的回采工序为“割、运、支、处”；综采工作面的回采工序为“割、移、推”。8．回采工作面支架支撑力的选定应遵循的原则图2-7回采工作面支架调压试验所得“P－△L”曲线周期来压情况…O…表示最大值；-O－表示平均值；A－支架工作稳定区；B－支架工作不稳定区9．综采工作面架型的选择要适应顶板条件的要求坚硬顶板应选择支撑式，大吨位的四柱式，六柱式支架，以支撑为目的。中等稳定的顶板应选择掩护支撑式或支撑掩护式顶板，以支撑为主，掩护为辅。破碎顶板应选用掩护式支架，以掩护为目的。矿井越深越趋于选择具有掩护结构的架型。10．煤层倾角对顶板管理的影响上覆岩层重量为W，由于煤层倾角增大，沿层的切向滑移力W·sinα增大（Q2），而作用于层的垂直压力即W·cosα减少。11．刚性支柱支护对顶板管理效果的影响12．回采工作面回柱顺序对安全生产的影响13．顶底板条件对支护效果的影响图2-8倾角对矿山压力的影响W－上覆岩层的重力；Q1－垂直岩层的分力；Q2－平行岩层的分力11．新暴露顶板的离层危害及防治一是要及时支护，可采用正悬臂交错顶梁支护、错梁直线柱支护方式，可采用短顶梁加基本顶梁的支护方式，可采用临时点柱方式；对于综采工作面，要将支架移到位，而且支撑得紧。二是要有足够的初撑力，限制顶板的位移，不留后患。若顶板已破裂，要背严结实，防止漏空。正悬臂交错顶梁支护错梁直线柱支架布置1－临时柱；2－正式柱。短顶梁与基本顶梁配合情况12、初次来压时单体支护采面一般采取以下措施①加强支护，沿放顶线增设1～2排密集支柱；②沿放顶线每隔5～8m增设一个木垛，增设一梁三柱的戗棚或一梁三柱的抬棚；③可适当加大工作面控顶距，以便增加特种支架，有利于顶板垮落；④采取小进度多循环作业方式，加快工作面推进速度，以保持煤壁的完整性，使之具有良好的支撑作用；⑤落煤后及时支架，并增大支护密度，提高支护质量；⑥指派专人严密观察顶压变化，同时在工作面和采空区内设木信号点柱，如劈裂、折断便是报警信号。周期来压期间与初次来压所采取的措施基本相同，不同的是周期来压时要尽量缩小工作面的控顶距，以减轻基本顶对工作面的影响；另外采空区里的支柱一定要回收干净，使直接顶充分垮落，以缓冲基本顶垮落时对工作面支架的冲击。13．来压期间与回采期间煤壁片帮的危害及防治原因：一是煤壁疏松，二是采高过大，三是超前压力破坏了煤体强度，四是无防片帮装置，五是直接顶破碎所致。措施：一是减少空顶距，二是增加防片帮装置，三是加强敲帮问顶，超前用木锚杆、竹锚杆加固或超前化学加固。14．回柱放顶时的隐患及防治事故多发区防治措施：一是要加强顶板勘察与敲帮问顶工作，摸清受控顶板有否隐患存在。二是若发现有断块或游离顶板存在，严禁人工直接回柱；不许正常回柱，若是金属支柱，事先也可用木柱先替换。要待断块进入老塘后，再进行远距离绞车回柱。15．放炮崩倒工作面支柱的危害及防治措施：一是要根据煤的强度，采厚，设计好炮眼布置方式，二是要根据作业规程要求进行装药，三是加强支护质量工作。16．工作面端头支护对安全生产的影响及防治措施：按照煤矿安全规程的规定，按照作业规程的要求，既要把握好支护质量，又要把握好先支后拆的规定，严禁违章作业，就可避免事故的发生。17．顶板构造及发育的层理、裂隙对安全开采的影响及防治构造、层理、裂隙对顶板的强度及完整性是很大的削弱，若管理不好易出现各种各样顶板事故。平行于工作面的小断层或裂隙能导致顶板的台阶下沉；垂直或斜交于工作面的构造，裂隙能导致顶板的局部冒顶。18．复合顶板条件下的事故隐患及防治措施：掘进上下顺槽时，不要破坏复合顶板，应用伪倾斜工作面以增加阻力；用拉勾链把每排的支柱连起来。提高支架的稳定性；利用树脂锚杆，将开切眼附近及控顶区范围的软硬岩层锚锢在一起；利用戗棚戗柱加强支护。图2-10下位软岩层离层断裂19．金属网假顶下的事故隐患及防治防治措施：一要提高初撑力及刚度；采用内错式布置开切眼；初次放顶要把金属网下放到底板；加强支架的整体性和稳定性。图2-11金属网假顶下推垮型冒顶过程（a）－形成网兜；（b）－拊垮工作面20．坚硬顶板条件下的事故隐患与防治措施防治措施：一是顶板高压注水，可减少周期来压步距的60~70%，二是强制放顶：即循环式浅孔放顶和步距式深孔放顶，三是超前深孔松动爆破“步距式”深孔放顶超前深孔松动爆破21．工作面前方两道超前移动支承压力对顶板管理的影响措施：提前加强对此范围内进行维护，增加支护密度或强度，超前换棚。22．上、下层工作面同采时，两工作面的相对位置关系对安全生产的影响Xmin=M/tgδ+L+B(米)式中M——煤层间距；δ——岩不移动角度，坚硬岩石60~70°，软岩层为45~55°；L——上层冒落岩石塌实及上、下煤层推进速度不均衡安全距离一般20~25m；B—上部出煤回采工作面的最大控顶距（米）。图2-16上、下层工作面的超前关系23．处理工作面冒顶事故应注意的问题突发性、灾难性、破坏性、继发性严格的敲帮问顶先将顶板维护好注意通风，行人通道畅通24．破碎顶板条件下实现安全开采的主要措施超前煤壁注入速凝剂，提高碎体中内摩擦角度和内聚力（即c，φ值），在控顶范围内，对顶板要背严结实，防止漏顶。25．跨上山回采对岩石上下山的影响措施：应在上山一侧15m左右处收作，以免煤柱上的集中应力通过底板传递到上下山的支护物上，导致上下山的破坏。图2-17跨越上山回采的几种方案26．跨上山回采时区段煤柱对上山的影响措施：在采区范围内取消煤柱，例如：沿空巷道。这样即可避免岩石上山受集中应力的影响而导致破坏的问题。图2-18跨越上山回采时区段煤柱对上山的影响1、2－1号和2号工作面停采线；3－采区上山；I－留区段煤柱时；Ⅱ－区段煤柱随工作面回收时27．底板岩石巷道位置的选择对巷道稳定性的影响煤矿开采的实践证明，巷道围岩的性质越好，其顶底板和两帮的移近量就越小，巷道也就越稳定，所以应在致密，坚硬，均质的岩层中掘进巷道。图2-19巷道围岩不同时掘进期间的移动量1、2－围岩比较稳定和中等稳定的岩巷；3、4－围岩中等稳定和不稳定的半稳定岩巷图2-20巷道周围煤、岩的非均质性图2-21地质构造造成的巷道破坏造成的支架变形和折损四．巷道的隐患类型及其防治。1．新暴露的巷道顶板应力状态对巷道稳定性的影响。（按影响程度由大到小排列）三向抗拉＞双向抗拉＞单向抗拉＞单向抗压＞双向抗压＞三向抗压。因此巷道的边壁尽可能不出现拉应力现象。2．巷道断面形状对巷道稳定性的影响图2-25各种不同断面形状巷道周边应力的分布曲线“＿”表示拉应力；“＋”表示压应力（a）梯形；（b）拱形；（c）蹄形；（d）圆形；（e）椭圆图2-26不同形状巷道稳定性次序图（由左往右，稳定性依次降低）3．根据巷道的支护原理，支护物对巷道稳定性的影响巷道周边的围岩是一种天然的承载结构。4．巷道过断层或破坏带的隐患排除措施：超前注入速凝剂，以增加c,φ值，提高岩体强度及其稳定性；超前支护，控制碎体的继续破坏和垮落。图2-27支架与围岩相互作用关系图5．巷道联合支护是保证巷道稳定性的重要手段联合支护，锚杆+棚子；锚杆+混凝土喷层；棚子+巷内临时加强支护；锚杆+棚子+巷旁支护复合支护，短锚杆组+长锚杆组；普通混凝土喷层+贫混凝土喷层；轻型金属拱+重型金属拱综合支护，棚子+喷层支护+围岩注浆；锚杆+薄壳支架+壁后注浆6.巷道遭受支承压力影响所采取的措施抵抗高压：采用加强支护的手段减少围岩的变形。避开高压：将巷道布置在低应力区或从时间与空间上躲开高压的影响。移走高压：通过人为的方法在巷道两帮形成卸载钻孔或沟槽，使高压移向距巷道较远的地方。释放高压：有目的地让围岩有一定变形，释放一定的能量，以保证巷道应有的断面和形状。7.巷道底鼓对安全生产的影响图2-28药壶爆破卸压图2-29巷道底板切槽卸压放顶煤开采安全管理《煤矿安全规程》第68条的修订1.68条修订的目的、意义高效集约化开采技术，经过20多年的实践，已经有了很大的发展，该项技术在我国得到了广泛应用放顶煤开采“有条件要上，没有条件创造条件也要上”多起放顶煤开采工作面的恶性安全生产事故。1.68条修订的目的、意义当前，对放顶煤开采的安全管理除《规程》第68条、183条外，还有1995年煤炭工业部煤生字〔1995〕第104号文颁布的《综合机械化放顶煤开采技术暂行规定》。加强对放顶煤开采的安全管理势在必行。2.修订的过程•严格按照部门法规修改的程序进行，即：提出修改提纲－现场调研－形成修改意见草稿－征求意见－定稿－颁布执行。•调研工作采取了普遍调查与现场重点调研相结合的方式进行，由国家煤矿安全监察局综合司牵头，委托中煤劳保学会组织，于2005年10月～2006年4月完成。2.修订的过程普遍调查：2005年11月国