煤矿顶板管理技术.ppt
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1、2019/3/25,0,煤矿顶板管理技术,山东能源新矿集团赵官能源公司生产技术部 # 工程师 手机 :#,2019/3/25,1,目录,第一章 加强顶板管理的重要性和紧迫性 第二章 顶板管理的一些基本概念 第三章 顶板管理技术简介 第四章 我矿顶板管理实践,2019/3/25,2,第一章 加强顶板管理的 重要性和紧迫性,2019/3/25,3,一、近年顶板事故情况 1、19952001年 (7年) 全省煤矿死亡事故中,顶板事故起数 和死亡人数分别占事故总量的44和28。 对比:瓦斯事故占30和51。 2、20022005年 (4年) 全省煤矿死亡事故中:顶板事故起数和死亡人数分别占事故总量的5
2、5和 39.9。 CK:瓦斯事故分别占20和 36.2。 3、20062008年 (3年) 全省煤矿死亡事故中:顶板事故起数 和死亡人数分别占总量的56和43。 CK:瓦斯事故分别占17.3和 36。,2019/3/25,4,4、2009年19月,全省煤矿死亡 事故 130起,死亡196人,顶板事故分别 占58和48。 44% 55% 56% 58% 28 40 43 48 5、20032008年,顶板较大事故 21起,死亡68人,平均每年3.5起死亡11.3人,几乎每季度发生1次顶板较大事故,死亡人数占全部较大事故死亡人数的10.7。 09.3.18辰溪蒋家坪井坚硬顶板下采煤柱冒顶,死亡6人
3、。 顶板事故起数和死亡人数已稳居第一 (达到4348),呈连续上升态势,较大事故每年均有发生。,2019/3/25,5,二、顶板事故案例综合分析 1、随心所欲,不按规程规范作业 (1)技术素质低,作业不规范 采掘后不及时支护、空顶作业,超高、超前采掘,乱 采乱挖放“浮煤”; 进入工作面作业前或放炮后不敲帮问顶”; 处在不安全地点冒险作业或休息; 维修巷道不按操作规程要求作业; 支柱支在浮煤上,软底不“穿鞋”。,2019/3/25,6,(2)不按质量标准施工作业 支柱规格小,棚距过大,支架之间 无稳定措施,支护质量差; 破碎顶板背顶背帮不严实,顶帮内空,来压时突然垮塌; 缺柱、折柱、无效支柱、断
4、梁等不及时补充更换; 倾斜巷道支架无迎山角(“顺山棚”),压力大的巷道不抬栌,冒高巷道不接顶等; 分层开采工作面不铺假顶、不洒水灌黄泥浆。,2019/3/25,7,2、管理上的缺陷 忽视必须的设计和有针对性的采、掘工作面作业规程; 巷道或回采工作面布置不合理,过于集中导致应力集中,巷道上下重叠措施不当造成掉底; 地质、测量工作薄弱,巷道测量和填图不及时,构造变化和巷道位置不清; 有关顶板管理制度形同虚设,现场无章可循,工程质量差,三违现象严重; 缺少顶板管理方面的安全教育和技术培训; 轻视巷道维修,巷道失修严重。,2019/3/25,8,3、环境条件制约 煤层赋存不稳定,地质构造复杂; 开采造
5、成围岩应力集中; 急倾斜煤层开采、残采、复采,环境条件差; 煤矿严重缺少采矿、地质工程技术人员; 采掘工人过度流动,缺少熟练技术工人。,2019/3/25,9,第二章 顶板管理的一些基本概念,2019/3/25,10,1、顶板和底板 煤层以上的岩层叫做顶板,煤层下面的岩层叫做底板(直接在煤层下面的岩层叫直接底) 。 (1)伪顶:在煤层和直接顶之间, 有时存在一层厚度小于0.5米、随采随冒 的软弱松散岩层。 常见的伪顶有炭质页岩,泥质页岩等。 (2)直接顶: 直接在煤层或伪顶上面,有一定强度, 并会随回柱放顶而冒落的岩层(在老塘已冒落、采场内支架暂时支撑的顶板)。 常见的直接顶岩层有页岩、砂页岩
6、等。,2019/3/25,11,采煤工作面的直接维护对象是直接顶,直接顶的稳定性对支架的选型、支护方式以 及对引起工作面冒顶常常起主导作用。,2019/3/25,12,直接顶的稳定程度取决于三个因素: 岩层本身的力学性质; 直接顶岩层内由于各种原因造成的层理和节理裂隙的发育程度; 直接顶的稳定性(完整性)还受到上覆老顶来压的影响。 综合考虑前两个因素,我国将直接顶 按稳定性分为三种类型: 不稳定顶板 多数为分层厚度较小(250mm)、强度低,原生裂隙发育,初次垮落步距小于8m,采空区内形不成悬顶。 如页岩、炭质页岩、粉沙岩、再生顶板等。 对这种顶板如不及时支护,很容易造成局部冒顶。,2019/
7、3/25,13, 中等稳定顶板 此类直接顶多为分层厚度在250600mm的砂质页岩、厚层页岩、粉砂岩、 泥质石灰岩等,岩层力学强度较大,有些岩层虽受到一系列裂隙所切割,但局部较完整,仍属中等稳定型。初次垮落步距一般为915(18)m。 这类顶板,采前勿需提前支护,但采后必须及时支护;沿工作面分段放炮落煤。 稳定(完整)顶板 分层厚度大(600mm),裂隙不发育,比较完整。这种顶板一般悬露面积大(初次垮落步距大于1518米),稳定性好,不易发生局部冒顶,如砂岩、坚硬的砂页岩等。 这类顶板采前勿需专门处理,采后也可不及时支护,可沿工作面全段放炮落煤。,2019/3/25,14,(3)老顶(基本顶)
8、:直接在直接顶上面、强度比较大,厚度在1.5米以上,大面积暴露后才断裂冒落的岩层。 老顶又指运动时采场矿压显现有明显影响的传递岩梁的总合。它由明显影响采场矿压显现的一组或几组“传递岩梁”组成(该岩梁在工作面推进中能始终保持向煤壁前方和老塘矸石上传递作用力)。常见的老顶岩层有砂岩、石灰岩、砂砾岩等。 老顶的失稳和来压不仅对直接顶的稳定性有直接影响,而且对支护强度、支架具备的可缩量以及选择采空区处理方法等,都起着决定性作用。,2019/3/25,15,2、上覆岩层运动形成的三种力 (1)矿山压力 煤(岩)体采出以后,形成采动空间,围岩就要向采动空间运动(变形和位移)。这种采动后存在于围岩之中(围岩
9、内部 应力)又促使围岩运动(作用于围岩边界上的外力)的力叫做矿山压力。 矿山压力的形成是由于采动引起的,采动引起矿山压力的存在是绝对的。 在矿山压力作用下,围岩发生运动(包括两帮、顶板和底板位移、变形和破坏),以及由此产生的支架受力或变形等明显的压力现象叫矿山压力显现。例如:顶板下沉、垮落,底板隆起,片帮;支架变形和折损等。 矿山压力显现是矿山压力作用的结果和外部表现,是相对的、有条件的。存在矿山压力不一定有明显显现。如围岩因承受压力大小、自身强度、受力状态不同而运动发展程度不同;支架受力与变形 程度也与支架的力学性质、支架对围岩运动的抵抗程度以及围岩来压时间和支架所处地点有关。,2019/3
10、/25,16,衡量矿压显现程度的指标: 顶板下沉量:指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板的相对移近量。实际测定是在回采工作面煤壁刚刚悬露的顶板处设置测杆。 顶板下沉速度:指单位时间内的顶底板移近量,该指标反映顶板活动的剧烈 程度。 支柱变形与折损。随着顶板的下沉,采煤工作面支柱受载也逐渐增加,柱帽变形和支柱折损多少。,2019/3/25,17, 顶板破碎情况。常以单位面积中冒落顶板面积所占的百分数表示顶板破碎情况。 局部冒顶:工作面出现的局部塌落。 采煤工作面顶板沿煤壁切落(大面积冒顶)。 此外,还有煤壁片帮、支柱插入底板、底鼓等一系列反映矿压显现的现象。,2019/3/25,18,采煤工作面矿压显
11、现的基本规律: 直接顶的垮落:常指冒高为11.5米、范围超过工作面全长一半的冒落。自开切眼起,直接顶的第一次垮落叫直接顶初次垮落。此时工作面煤壁至开切眼的距离称作直接顶初次垮落步距。直接顶初次垮落步距 一般为620米。 直接顶初次垮落以后,随着工作面不断向前推进,新暴露出的顶板要及时支护,工作面采空侧的支柱要不断回撤,直接顶将不断垮落,这一过程叫回柱放顶。,2019/3/25,19, 老顶初次来压: 当老顶第一次悬露达到极限跨距,发生失稳断裂而产生的工作面顶板大规模来压,称为老顶的初次来压。老顶初次来压一般比较突然。 老顶初次垮落时,工作面煤壁距开切眼的距离(由开切眼到初次来压时工作面推进的距
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