《顶板事故防治》PPT课件.ppt

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1、,2012年煤矿安全质量标准化专项培训之,煤矿顶板事故预防技术,交流1 认识煤矿顶板事故,交流2 分析矿压显现规律,交流3 顶板事故防治,交流4 顶板事故管理,主要交流内容,交流1 认识煤矿顶板事故,一、顶板事故原因 在我国国有重点煤矿生产过程中，顶板事故伤亡人数占煤炭行业总伤亡人数的4045%。顶板事故主要发生在采场和巷道。请看下面几组数据。1.在1954-1985年期间顶板事故占总死亡人数的45%。其中：采场顶板事故占75%，巷道顶板事故占25%,采场顶板事故分析 按支护类型分：摩擦支柱、木支柱占93%、其它支护占7%按顶板类型分：直接顶板事故占93%、基本顶事故占7%按冒顶类型分：局部冒

2、顶占70%、大型冒顶占30%按地点分：机道风道占26%、工作面占15%、上下出口占15%、其他地点占44%。,2.1986-1992年顶板事故死亡人数占总死亡人数的40%，有所下降，比例也发生变化。其中：采场顶板事故占66.7%（下降），巷道顶板事故占33.3%（上升）(1)采场事故比例下降的原因：支护设备科学研究成果的应用，支护形式发展单体液压支柱、液压支架的应用；顶板管理加强；采煤工艺发展。(2)巷道顶板事故上升的原因：巷道断面扩大;巷道长度加大、使用时间长;支护技术有待进一步完善。,二、顶板分类（一）按岩性和与煤层的位置划分 1.伪顶:厚度小于0.5M，极易垮落，随采随冒，位于煤层之上。

3、2.直接顶:岩层较稳定，位于伪顶之上，一般随放顶可垮落。3.基本顶:在直接顶之上，岩层厚而硬，难冒落，有时呈规律性折断。顶板的类型如图1-1。,图1-1 顶板类型典型柱状图,1.直接顶分类 根据岩石的综合强度指数（单向抗压强度、节理裂隙间距、岩层的分层厚度的综合）和直接顶初次垮落步距将直接顶分为四类：类顶板（不稳定顶板）：=30,=类顶板（中等稳定顶板）：=3070,=18 类顶板（稳定顶板）：=71120,=1925 类顶板（坚硬顶板）：120,25,（二）直接顶分类和基本顶的分级,2.基本顶的分级 根据N（直接顶厚度与采高之比）和L（基本顶来压初次步距）,将基本顶分为四级：级基本顶-来压显

4、现不明显：N35级基本顶-来压显现明显：0.350或N0.3，=2550级基本顶-来压显现非常强烈：N0.3，50,1.总工程师指南分类 大面积切顶;小范围局部冒顶;2.煤矿顶板事故的防治分类 局部冒顶事故;大型冒顶事故;急倾斜工作面顶板事故3.顶板灾害防治分类 压垮型冒顶;漏冒型冒顶;推垮型冒顶;综合类型冒顶。,三、顶板事故的分类,4.中国煤矿采场围岩控制分类 压垮型冒顶;漏冒型冒顶;复合顶板推垮型;金属网下推垮型;其他推垮型;综采工作面直接顶冒顶.5.按采煤工作面采煤工艺，采场顶板事故分为 综采顶板事故 一次采全高 分层开采 普采顶板事故 一次采全高 分层开采 炮采顶板事故 一次采全高 分

5、层开采 残采顶板事故,6.按巷道发生的顶板事故分为 巷道掘进顶板事故：（按原因分为两大类（1）掘进后岩石破碎后，顶部岩石与岩体失去联系，如果支护不及时，该岩石就可能随时发生冒落，如地质变化带，顶石冒落，裂隙发育的巷道抽条都属于此类；已支护的巷道顶部岩石，在支护失效或勾顶不严或 无支护时发生冒落，如放炮崩倒棚子导致冒顶，背顶不严造成冒顶都属于第二类型冒顶）巷道维修顶板事故 巷道回收顶板事故 巷道交叉点事故,四、顶板事故发生原因分析 1.自然因素 2.技术因素 3.人为因素,一、理解矿压显现的基本术语 1.初次放顶 当工作面自开切眼推进一段距离后，工作面开始第一次大面积的放顶，叫做初次放顶。初次放

6、顶工作面需要采取相应的安全防范措施，制定监测制度等以策安全。煤矿顶板事故在初次放顶时发生者也不在少数，应特别引起注意。,交流2 矿压显现规律及影响因素,2.直接顶初次垮落 初次放顶后，直接顶首次大面积的垮落称为初次垮落。初次垮落的标准：直接顶冒高超过11.5，冒落长度占全工作面的1/2以上为准。直接顶初次垮落步距：525M不等。,图21直接顶跨落步距,3.基本顶初次来压 当基本顶悬露达到极限时，基本顶第一次断裂，同时发生破断岩块的回转失稳。从而导致工作面顶板急剧下沉，此时工作面支架显现压力普遍增大现象，即称为基本顶初次来压。基本顶初次来压步距：一般为2035M，有的可达5070M不等。持续时间

7、23天,（1）初次来压前岩层结构,图22初次来压前岩层结构图,（2）基本顶初次来压岩层断裂回转,图23初次来压岩层结构图,（3）直接顶冒落后充满采空区,直接顶冒落后即可填满采空区，周期来压则不明显。,图24直接顶跨落后采空区填满,（4）基本顶初次来压前的结构及周围应力分布情况,图25基本顶来压前的应力分布图,基本顶初次来压后随工作面的推进，基本顶呈规律性折断，工作面显现周期性的来压，称为周期来压。周期来压的步距大小在630m之间，一般为1015m。,基本顶顶板经历了稳定-失稳-再稳定的变化。,图26 基本顶周期来压a-基本顶断裂下沉 b-顶板台阶下沉,4.周期来压,（1）回采工作面推进中岩体结

8、构的变化过程,图27回采过程中岩体结构变化,（2）周期来压时矿压显现 顶板下沉速度增大 下沉量增大 支柱载荷增加、钻底 煤壁片帮 支柱折损 台阶下沉,5.三带 回采工作面初次来压后，随着工作面的继续推进，工作面上复岩层的活动情况将逐渐形成常说的上“三带”，即：冒落带（垮落带）-岩块不规则垮落和堆积。冒落带高度为采高的24倍。裂隙带-在冒落带之上，岩块断裂但整齐排裂 弯曲下沉带-裂隙带之上直到地表，岩层裂隙较少，但有下沉。如图28所示,图28开采后岩层移动,（1）工作面前后方应力分布-移动支承压力分布 由于开采所致，应力重新分布，在工作面前方形成了支承压力带，它的影响范围达3040M或更远,最高

9、峰在 煤壁前方710处。K可达23，随开采移动。工作面后方冒落矸石被压实，一般只恢复到rh或比rh稍高一点。（2）工作面两侧支承压力分布-固定支承压力分布 随工作面开采，在工作面两侧煤柱或煤体上也形成支承压力。作用时间长，位置比较固定，称为固定支承压力。,如下图所示,二、采场矿压显现规律,（1）工作面前后方应力分布-移动支承压力分布,（2）工作面两侧支承压力分布-固定支承压力分布,（3）采动影响下，底板应力分布,支承压力通过煤体，直接传递到底板岩层，在底板岩层一定范围内同样存在支承压力的影响。,a 一侧采空煤柱应力分布特征 煤柱应力呈三角形;应力增高系数为3;=3040 传递深度为（1.5）B

10、.b 煤柱宽度为B，两侧采空时应力特征 煤柱应力呈钟形;应力增高系数为5;煤柱最中心下方应力最大;=3040 传递深度为3B.c 煤柱宽度为2B，两侧采空应力特征 煤柱应力呈马鞍形;应力增高系数为3.5;=3040 传递深度为3B.,巷道未开掘之前，岩体处于原始应力状态rh，在巷道开掘后，应力即开始重新分布，巷道围岩内出现应力集中现象，当围岩强度小于围岩应力，围岩则产生塑性变形，并向岩体深部发展。一般巷道开掘后形成如下图所示的状态。巷道围岩一般分为四个区：破裂区 A 塑性区 B 弹性区 C 原始应力区 D,三、掘进巷道引起的围岩应力分布,圆形巷道围岩的弹塑性变形区及应力分布,（一）地质因素 1

11、.断层与褶曲,断层的影响 顶板失去连续性，容易冒顶;构造应力存在使巷道难以维护;伴有其他灾害因素存在.褶曲的影响 构造应力使顶板难维护;顶板破碎，易冒顶.,四、影响矿山压力显现的因素分析,2.节理、裂隙的影响 直接顶被切割，易冒顶;影响基本顶的稳定性.,3.煤层倾角的影响 顶板压力的方向改变;支架的稳定性受到影响;底板滑动给支护带来困难。,4.地应力方向的影响 在地层水平应力作用下巷道底板鼓起；在地层水平应力作用下巷道两帮破裂,（二）开采技术因素 1.采高与控顶距 采高和控顶距越大，顶板下沉量越大;采高越大，冒落带越高，上复岩层破坏越严重;煤壁越易片帮;基本顶越难取得平衡。2.工作面推进速度

12、增大 顶板下沉量小;反之 加大;顶板破碎强度减缓;破碎;矿压比较缓和;压力大。,3.采深（加大）支承压力影响范围增大;原始应力增大，工作面压力增大;顶板难维护，支柱载荷增大;矿压显现加剧、片帮、压出;易诱发冲击地压和煤与瓦斯突出。,一、炮采工作面顶板事故防治 1.炮采事故特点 冒顶多发生在开切眼附近;冒顶前征兆不明显，冒顶来势快，比较突然猛烈。,交流3 采场顶板事故防治,2.复合顶板冒顶机理分析 由于支柱支撑力小，岩层在自重作用下使支柱下缩软岩与硬岩层之间产生离层。支柱支在浮煤上或软底上，使顶板下沉离层。直接顶岩层断裂，成六面体，成半自由体，如沿采 空区或倾斜方向有去路，随时可以冒落。推力大于

13、迎山支柱阻力，向倾斜方向垮落。3.炮采工作面冒顶发生地 开切眼附近;地质破坏带;旧巷附近;上下出口附近;放顶线附近;煤壁炮道附近。,4.炮采工作面冒顶致因分析 支架支设质量不高，支在浮煤软底上；初撑力不够，稳定性不好；支护密度和支护强度不够；放炮药量大，顶眼距顶板近，震动顶板，使顶板断裂。放炮后不能及时支护，使顶板下沉量加大，离层严 重 推进度慢，造成顶板情况恶化 控顶距过大 放顶特殊支护不到位，操作工序错误。,5.事故防治技术 支柱支在硬底上，勾顶严密 增加初撑力，增加支柱稳定性 合理支护密度和支护强度，排距柱距 放炮严格按设计要求，小炮多茬，分段，最小抵抗线在两柱之间，而且高于运输机。及时

14、拉梁，打临时柱 保持正常推进度 严格按设计作业，控顶距不能过大。,二、残采工作面顶板事故防治 1.残采的特点 残采即矿井将要报废，为延长服务年限而开采原来丢失的或留下的边角煤、煤柱或工作面丢掉的煤皮，有的地方叫复采等。残采时条件远不比初始的条件，工作条件复杂，矿山压力依残留煤炭条件而异，变化多种多样，难以控制。顶板大部分由于采动已断裂。残采很难形成正规面开采，大部分属非正规开采，给安全带来更大的困难。,2.残采顶板事故特点 多发生在地质变化带 孤岛采煤，压力大，难控制 残采工艺落后，支护设备陈旧 规程往往审查把关不严，易出漏洞 3.残采事故案例：山东临沂草埠矿 山东临沂草埠矿1406残采工作面

15、采用穿采回收煤炭。工作面放完炮，工人在20平方米无支护的情况下直接进入空顶区作业，发生冒顶，3人当场死亡。管理混乱，违章指挥，蛮干，作业规程编制不细、不具体，审批不严，有漏洞。,4.残采顶板事故防治技术 严格作业规程的审批和贯彻，摸清情况，严禁冒险和 违章作业。严格支护质量和支护密度，支护强度，加强特种支护。建立顶板监测、监控制度。加强对残采工作面职工的安全教育，完善各种规章制 度。,三、掘进工作面冒顶事故的预防措施 1.严格控制空顶距，支架应紧跟掘进工作面及时支护，锚杆支护要及时打锚杆，严禁大面积空顶作业，有条件应采用前探掩护支架，使工人在有防护的条件下作业。空顶作业事故案例铁法一处 辽宁铁

16、法矿务局一处在大兴立井井下井底车场施工，岩巷掘进砌碹支护。工作面迎头2.2米无任何临时支护，一名工人进入无支护空间，顶板落下一块巨石，将其当场砸死。,2、严格执行敲帮问顶制度，危石必须排下，采取有效的 临时支护。,3.地质破碎带缩小棚距，增加拉条，增加棚子的一体性和稳定性，必要时可打中柱，锚杆支架应加大密度，使用全长锚固型锚杆。4.采空区下，网下，冒顶区施工必须背实背严，增挂金属网，超前支护，防止漏空和扩大冒高。网下掘进事故案例：平一矿 平一矿戊组煤下分层17072工作面切眼上口拐掘回风巷，掘进机掘进，巷道布置采用内错式。工人挖柱窝时，上分层顶板29平方米突然跨落，推倒抬棚，压住5名工人，死亡

17、3人。上分层假顶铺设不全，质量不高，未注浆注水，顶板胶结不好，抬棚架设不牢，支护不及时造成。,5.炮眼布置方向合理，药量适当，加固支架，防止崩倒 棚子。6.锚杆支护，注意锚杆眼深度和锚杆密度及质量，必要时加网、喷联合支护。,四、巷道交叉处顶板事故防治（一）巷道交叉处冒顶事故原因 1、巷道交叉处顶板暴露面积大，岩层松动范围大，巷道压力大，易发生冒顶。2、巷道交叉处支护要求高，支护复杂，有两巷支架，还有抬棚等，支架稳定性要求高，强度大，支护质量不好易发生冒顶。,辽宁阜新矿务局某矿掘进采煤工作面中巷岔口发生一起推倒棚子的冒顶事故，压埋致死11人。事故的直接原因：维修叉口抬棚，没有注意加强叉口上下左右

18、的支架，尤其抬棚上部两个插梁处顶板已冒落，压力集中到下部两个插梁和其相邻的下部巷道棚子上，致使其垮落，是造成事故的直接原因。掏柱窝和崩大块岩石放炮震动使已离层悬浮顶板岩石滑动推倒棚子，是造成事故的重要原因。现场指挥经验不足，对处理巷道三叉口压力大的抬棚缺乏有效的针对性措施，是造成事故的又一原因。,（二）预防措施 1、开岔口应选在顶板较好处，避开冒顶处。2、严格操作规程，先架抬棚，再撤棚腿。3、选用高质量高规格材料作抬棚，保证抬棚有足够强度。4、尖角牛鼻子，象鼻子被压坏时，采取加强和稳定措施。,五、巷道维修顶板事故预防（一）巷道维修顶板事故的特点 1、巷道经过长期的使用，其周围岩石已经松动，松动

19、范围比初始增大，压力大，使巷道变形。2、受采动影响或受支承压力的影响，巷道压力大，变形大，不符合使用要求，才进行维修。3、由于巷道支架支设质量低，支架材料不符合要求，支架棚距不合理，背帮背顶不好造成巷道变形大或被破 坏。4、巷修时周围岩块已彻底脱落，随时有冒落的可能。处理不好，可使破坏松动范围进一步扩大，形成恶性循环冒顶。,（二）巷道维修顶板事故的防治及勘察 1、应首先了解巷修地点周围情况和巷道变形原因；2、制定有效的巷修措施和严密的操作规程，杜绝违章作业。3、巷修要小步距，逐架依次修理，防止大面积冒顶。4、要先架新支架后撤老支架；5、采取特殊措施加强临时支护，如插梁、前探梁等，工人在有支护条

20、件下作业。6、新支设支架要顶帮背严背实，提高质量。,巷修案例分析 阜新五龙矿 大修区一段在-204主石门进行破碹翻修巷道，两头对修，最后剩下4米旧碹，未及时支护，其中一头空顶1.7米无支护,导致旧碹压力正大,加之又放震动炮,4米旧碹全部跨落,死亡2人.原因分析：维修巷道近距离两头作业,互相干扰,管理混乱,工人不按作业规程操作,私自改动作业程序,导致事故发生。,加强日常管理和技术管理这两方面的工作,顶板事故是可以预防的。一、顶板管理的行政措施 1.转变理念,制定措施 走出从“顶板事故是小事故、顶板事故难免”的误区。做小事抓细节，“安全无小事”。以“严、实、细、预”(严格管理、扎实工作、狠抓细节、

21、预防隐患)的安全管理理念抓顶板管理 建立“以人为中心,规章为依托,现场为重点,预防为前提”的顶板管理体系。,交流4 顶板管理,2.重视培训教育,提高职工素质 重视安全培训教育,消除侥幸心理,提高采掘队伍和井巷维修人员的自主保安意识、对岩性观察和判断能力、实际操作技能。提高安全员、班(组)队长的管理水平和责任感。必须组织有关职工学习各规程措施并考试合格。3.建立健全制度 主要建立:岗位责任制,操作规程,敲帮问顶制度,定时传呼检查制度,危岩排查与报告制度,危岩处理制度,顶板巡回检查与班报制度,顶板隐患处理和奖惩制度等.明确各职责任。明确矿长、科长、队长、安全员、班组长、工人等各级职责,特别是班组长

22、责任制。班组长是顶板管理的主要负责人。,4.片区负责,加强监管 顶板管理落实专人加强现场监督,实行片区安全员负责制。安全员每班巡回检查2 次以上。发现隐患现场监督处理，并填写报表。5.推行顶板检查班报制度 6.专人排查危岩 7.推行安全工资制,（二）顶板管理的技术措施 1.作业规程对顶板管理应详实。2.编制破碎顶板支护措施和放假前加强支护措施。3.编制危岩处理措施。4.明确操作规程。5.掌握顶板来压规律。6.加强应力集中区支护。（特别是上下安全出口(路口)、巷道交叉口及附近30 m左右,以及巷道交叉口等应加强支护。）,（二）顶板管理的技术措施 7.推行支护质量标准化管理。8.严格执行敲帮问顶,做好“三查四审”。“查危岩、查伞檐、查支护,审炭头、审顶子、审路口、审片帮”。9.改革支护材料,推行以钢代木。（尽量一次成巷）10.改变掘进工艺,采用掘进机掘进。11.采面保持适当高度,提供方便操作空间。(安监总煤矿 2006 127 号)文件要求,“采煤工作面支护后净高不得低于0.6 m,煤层较薄时,应挖底或挑顶。”工人在此高度内操作较方便。,结 语 合理确定的顶板支护方式；加强顶板监测与控制；及时发现处理顶板隐患；高度重视顶板管理。顶板事故是可以预防的！,谢谢大家!,