顶板灾害防治范文

导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的5篇顶板灾害防治范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！

篇1

中图分类号：TD327 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0213-01

煤矿顶板灾害即指井下作业环节，顶板出现意外冒落情况后所造成的作业终止、人员伤亡以及设备损毁等严重性事故。煤矿顶板灾害具有发生总量大、频率高、控制难度和影响力较大等特征，始终处于各类型煤矿事故当中的首位。因此，控制顶板灾害已成为提升煤矿安全作业状况的关键性措施。顶板灾害通常会受地质构造条件、煤层存储条件、开采工艺以及采掘活动等因素的影响，因此在防治环节必须结合该煤矿的各种条件进行综合分析，同时对各项诱发因素进行全方位监测监控，将灾害的影响力降到最低。

1 我国煤矿顶板灾害基本类型与防治策略

1）我国煤矿顶板灾害基本类型。

我国煤矿顶板灾害主要包括工作面和巷道的顶板灾害两种。其中，工作面的顶板灾害又可以分成六种类型，具体有：①工作面的煤壁位置出现冒顶；②工作面的出口位置出现冒顶；③地质构造范围内出现局部冒顶；④复合顶板的下段出现推垮型的冒顶；⑤出现压垮型的冒顶；⑥大面积型冒顶。而巷道的顶板灾害又可以分成三种类型，分别是：①掘进作业面出现冒顶；②巷道交岔位置出现顶板；③构造区的巷道出现顶板[1]。

2）我国煤矿顶板灾害防治策略。

①充分研究顶板的控制对象，并对其危险性进行准确评估。在煤矿开采作业正式进行之前，应当对采掘作业面的地质条件进行实地考察与研究，并对顶板的安全性进行有效评估，从而划定出危险区域。首先，考察开采条件，研究对象包括煤岩倾角、煤岩厚度、煤岩强度以及水文情况等，同时对煤岩体进行物理力学参数测试和测量其地应力[2]。其次，基于地面三维地震监测前提下，精细勘探井下的地质状况，针对出现构造异常情况的采掘作业面，需予以超前探测，以此方式探明采掘区域的构造情况。在条件允许的情况下，还需以地震CT探测方式对其应力异常范围进行探测。最后，采取理论分析、数值模拟等方式对矿压的显现强度进行预测，再根据应力与结构的异常区域分布状况对顶板灾害出现的可能性、危险性进行评价。

②不断优化设计方案，最大限度预防各种顶板灾害。支护技术、煤层的赋存条件发生变化以及隐伏构造等都会诱发煤矿顶板灾害，而灾害的发生区域一般和支护失效、地质条件改变等因素有直接关系。鉴于此，在了解与研究顶板的安全性能和采掘作业面具体开采条件的前提下，还需不断优化设计方案，从源头上控制煤矿顶板灾害诱发因素的出现。为了达到这一目标，需要对采掘接替环节、采区布置环节等进行优化，以防动压叠加和应力集中情况的发生。通过明确支护强度和支护方式，结合各个危险性区域情况，于设计环节制定出针对性防治预案及监测方案。

③对顶板灾害各个危险区域进行定期预警和监测。对于巷道的顶板灾害，必须监测其危险区域，经由修建测试站的方式对其支护体的受力状态、围岩变形情况和顶板离层情况等进行有效监测，再结合其应力情况和位移情况，待预警阈值出现之后，及时执行报警操作。而针对作业面的顶板灾害，在预警环节，不仅需要对支架的实际工作阻力进行监测，同时还应当分析来压步距、初撑力和循环末工作阻力等基本信息，并统计与计算初撑力的合格率、安全阀的开启率以及支架的保压概率等，以此方式考察支架的实际工作状态，以防大倾角类工作面倒塌、片帮冒顶与压架倒架等安全事故的出现[3]。同时，针对巷道的顶板灾害，在预警环节，通常需要检测钻孔应力、锚杆锚索的受力情况、两帮位移以及顶板的离层量等基本信息，再结合钻孔应力和支护体应力的实际增速状态，明确巷道内监测范围内的应力集中状态，并根据两帮变形在允许范围内的极限值、支护体的受力极限值和顶板离层极限值等信息，即可明确预警阈值和支护体、巷道围岩的实际状态，对于可能会出现的各种顶板事故也能实现有效预警。

④根据顶板灾害预警结果与监测结果，采取针对性应对

措施。针对支架的初撑力偏低而引起的各种片帮冒顶，其防治策略为提升支架的初撑力；针对支架的支撑力较差而引起的各种压架冒顶问题，其防治策略为检修与调整支架的液压系统，以防阀门和管路出现滴漏问题；针对需要长时间开启的安全阀，必须加大其支架的整体支护强度，同时不断提升推进速度；针对坚硬顶板，应当予以弱化处理，以此方式降低来压步距；针对破碎的构造区与顶板，应当提前对其进行加固处理；针对冲击地压式的巷道，除了需要卸压危险区域之外，还应当加强支护，并对个体进行严格防护；针对大倾角或急倾斜类作业面，应当设置挡矸板或者执行挂网操作，以此方式杜绝飞石伤人事件的出现。

2 我国煤矿顶板灾害相关监测监控技术

在对各种顶板灾害进行深入研究后发现，在煤矿开采环节，煤的位移场、岩采动应力场以及赋存条件等都在不停发生改变，当各种要素出现变化之后，曾经所用的各种安全技术策略已经无法满足当前各顶板控制基本需求，以至于出现顶板灾害等严重性安全事故。当前，针对煤矿的基本地质情况，其勘探技术已丰富多样，主要包括巷探、钻探以及物探等方式，对于部分变化偏大的地质状况已经能够有效查明，而针对部分变化情况偏小的地质状况，其探测技术还处于缺乏状态，采掘作业面中的各类型隐伏构造还未能有效探测。受采掘活动的影响，致使部分支护体的位移和应力、围岩等发生改变，在对其进行探测时，通常以顶板矿压在线监测作为主要方法。这种监测方法在参数和精度方面都具有明显优势，同时还能够进行在线监测，因此具有较高实用价值。然而，由于部分监控系统主要承担着通讯技术方面的任务，在顶板活动与矿压规律等方面的研究知识还处于盲区，以至于所用的监控系统和顶板灾害之间出现脱节的问题，且软件分析基本功能也与矿压理论相脱节，部分检测系统在基本功能方面十分有效，只具有曲线生成、显示和储存等，却无法实现实时分析各项监测数据的能力，无法达到预警效果。

3 结束语

煤矿顶板灾害防治与监测无疑是一项任务艰巨、操作繁琐、技术要求较高的工作项目，具有明显的现实意义。为了避免发生顶板灾害，需要相关部门及人员加强对各个操作环节的监测与检查，有效把握煤矿开采规律，并采用各种科学技术，从源头上控制顶板灾害等安全性事故的出现。

参考文献

篇2

煤矿安全生产是推动煤炭科学技术发展的重要动力，特别是在煤炭开采条件的约束下，对于煤矿现场围岩-支护关系的分析与认识，借助于巷道围岩的变形规律，加强对巷道支护技术的论证，从支护方式、支护手段上来提高煤矿安全生产的稳定性与可靠性。针对煤矿顶底板事故发生率的增长，从矿井生产工艺技术实际来重新分析矿井灾害的原因，采取必要的采场、巷道围护技术与监测方法，探讨矿井顶底板灾害的主要形式与发生规律，从而提出有针对性的防范措施，确保生产安全的有序与有效。

一 文家坝二矿矿井条件

本文所选矿井为水城矿业（集团）文家坝二矿，矿井地处黔西高原向黔中丘原的过渡地带，海拔标高大部份在+1400m以上，井田呈北东-南西向分布，北部以F28（AF4）断层与文家坝一矿相接，南部以SF4断层与碾子边井田相邻。可采、和大部可采煤层有6#、7#、16#、23#、27#、30#，局部可采煤层为2#煤层。可采和局部可采煤层煤类均为无烟煤，其中23#煤为光亮型，7#、30#煤为半亮型，16#、27#煤为光亮型，2#煤为半暗～半亮型，6#煤多为半亮型，以粉状、鳞片状为主。

1.1 地质构造

井田地处阿弓向斜中段，矿区内地质构造复杂程度为中等类型，含煤地层主要是二迭系龙潭组（P2l），含煤24～44层，一般30～33层。本井田煤层埋藏较浅，阿弓向斜两翼煤层倾角差别较大，南东翼煤层赋存绝大部分平缓，一般在3～12°左右，北西翼煤层较陡，倾角在20～40°，大断层不发育，落差（或地层断距）大于20m的仅9条，其中除F2030-2逆断层位于井田中部外，其余8条都位于井田边部，或其本身就是井田边界断层（如AF4、AF7、SF4、F61等），对井田内的煤层破坏不大；小断层则较发育。

1.2 顶底板地质条件

本矿区可采和局部可采煤层直接顶板多为泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、石灰岩，底板多为泥岩、“根土岩”，因此抗压强度低，遇水易软化。此外，顶、底板岩层中发育有多组裂隙，岩体结合力差，岩层稳固性差，底板遇水易膨胀。矿井开采煤层瓦斯含量高，均具煤与瓦斯突出危险性，各煤层无煤尘爆炸危险性，煤层具有自然发火倾向[1]。

1.3 巷道布置层位特征

可采煤层分为上下二组，上煤组包括6#、7#煤层，下煤组为16#、23#、27#和30#煤层。采用分组联合布置，主平硐按91°方位、7‰坡度布置至浅部家顺和核桃坝小矿井边界，1310水平大巷沿浅部小井边界布置，待越过小井边界后1310水平大巷穿层布置至一分区井田中部，然后布置一分区轨道石门及一分区1310车场，主平硐布置在茅口灰岩中，+1310水平大巷及1310轨道石门及车场均穿层布置，受场地条件限制，一分区进风排矸斜井和回风斜井布置在一分区北西翼的大土，井筒按314°方位角、25°倾角掘至一水平通过轨道石门与1310大巷连接。在距7#煤层底板约30m的细砂岩中布置采区轨道，运输和回风上山，该层为胶结细粒硬砂岩，平均厚度14.5m，层位稳定，三条上山通过一分区轨道斜巷与轨道石门连接。为了加快施工进度和减短建井工期，在工业场地西面直线距离约2.6km处的田坝寨布置措施井。

1.4 支护方式选择

主平硐基岩段采用锚喷支护；顶底板岩性稳定（如灰岩段）采用喷浆支护，穿过煤系地层或断层带时，如岩性较差，可采用锚网喷+锚索+注浆或联合支护[2]，井颈段采用钢筋混凝土支护。一分区排矸进风斜井、一分区回风斜井基岩段采用锚喷支护，岩性较差段采用锚网喷+锚索+注浆或联合支护，井颈段采用钢筋混凝土支护[3]。+1310水平大巷、井底车场、11采区运输上山、11采区回风上山、11采区轨道上山及底板瓦斯抽放巷等岩层巷道，一般采用锚喷支护，如岩性较差，可采用锚网喷+锚索+注浆或联合支护。井下消防材料库、爆破材料发放硐室、等候硐室、采区变电所及躲避硐采用锚喷支护。煤仓、矸石仓、溜煤眼、溜矸眼、引风道及安全出口采用钢筋混凝土碹支护；工作面开切眼采用单体液压支柱支护[4]。

二 文家坝二矿顶底板灾害因素分析

2.1 主采煤层顶、底板岩性及稳定性分析

根据文家坝二矿地质报告来看，主要可采煤层6#煤层顶板主要为粉砂岩、粉砂质泥岩、砂质泥岩、细砂岩，加之各处受断层影响程度、节理发育程度、层理胶结强度各异，其稳定性具有复杂多变性[5]。6#煤层直接顶综合厚度与采高的比值K为0.8～2.67，其值介于周期来压强烈和无周期来压之间，在一分区统计的122个钻孔中有12个点为石灰岩，占9.8%，一般厚度为0.45～4.14m，平均厚度为1.92m；对7#煤层直接顶、底板岩性分析，煤层K值为0.21～5.78，在一分区统计的76个钻孔中有18个点为石灰岩，占23.68%，一般厚度为0.5～2.21m，平均厚度为1.33m，说明6#、7#煤层为周期来压强烈顶板，需要采取强制放顶措施来增强工作面支护安全。

2.2 对来自矿井地质因素的灾害分析

2.2.1 地质断层条件下对工作面的影响

由于受到地质挤压、拉伸，以及剪切力的影响，对于地质断层的出现所引起的局部采煤工作面的危害是十分复杂的，当断层与工作面的夹角越小时，其造成的顶板冒顶的危险更大，尤其是倾斜断层[6]。本矿井区域断层发育较高，结合勘探中的三围地震法、地质雷达、地质构造超前探测仪等仪器的使用，以最大化的了解地质特征，避免诱发冒顶事故。

2.2.2 地质褶曲与挤压对工作面的影响

从煤矿生产实践来看，对于大褶曲构造，往往影响煤层的倾角，而对于工作面压力的影响不是太大，相反，对于小褶曲，当褶曲倾向与工作面一致时，对于采空区出现的垮落岩石的影响，则很容易使得矿井顶板发生局部冒顶[7]。同时，挤压作用导致的对顶板岩层形成离层或破断，极易引起顶板短时急剧下沉现象，从而增加了冒顶的危险性。

2.2.3 节理、裂隙对工作面的影响

从对矿井中出现的节理与裂隙分析可知，人字形与草帽型节理裂隙较为常见，由于顶板受到来自裂隙长轴推进方向的作用力，如直立裂隙对直接顶的切割，从而造成顶板的下沉或水平移动，很容易诱发岩层水，使工作面出现掉碴或淋水；同时，直立裂隙还能够改变直接顶的垮落步距，造成老顶的大面积垮落。而对于斜裂隙，对于采空区造成片帮，对于煤层则造成伞檐或探头煤，给顶板管理增加困难[8]。

2.2.4 层理与破碎带对工作面的影响

层理是由于地质岩层的沉积而形成的岩层分界面，极易对于煤矿采动过程产生离层裂隙，其对工作面支架产生横向推力，容易引起支架的歪斜和倾倒，导致冒顶。而破碎带主要因地质原因而形成的工作面岩石或煤层破碎的现象，也给顶板管理带来困难。

2.2.5 采动裂隙对工作面的影响

采动裂隙主要与煤壁的支承压力有关，对于与工作面平行的煤壁裂隙，很容易在压力裂隙与节理裂隙相互作用下造成楔形岩块，从而诱发局部冒顶，而当工作面与节理方向一致时，容易加大裂隙的宽度，从而诱发大面积冒顶。

2.2.6 顶、底板岩石的物理性质的影响

从顶底板围岩的物理力学性质来看，岩石的厚度、硬度、层理、裂隙等因素是造成顶底板危害的重要原因，特别是对于老顶岩层坚硬，大面积开采所形成的悬露，一旦达到强度极限，极易造成岩层断裂而形成周期来压。

2.3 对来自矿井生产作业的灾害分析

2.3.1 开采深度的影响

开采深度直接影响原岩压力大小，造成巷道或工作面周围岩层内支承压力发生变化，从而对矿山压力影响明显。本矿井开采标高范围为+1900～+1100m。开采深度800m。首采工作面回风水平标高+1479.1m，但随着采深增加，采面或巷道支承压力必然增加，随着深度的增加，巷道围岩的“挤、压、膨”现象更为严重，从而导致煤壁片帮及底板鼓起的机率增加，由此也可能导致支架载荷增加[9]。

2.3.2 采高与控顶距的影响

对于于顶底板移近量的计算与采高与控顶距密切相关，采高越大，采出的空间越大，必然导致上覆岩层破坏严重，就单一煤层开采时的冒落带与导水裂隙带的总厚度与采高基本上成正比关系。如公式所示：SL=η×M×L（其中，SL表示岩层与顶板下沉量；L表示控顶距；M表示采高；η表示下沉系数，一般取0.025～0.05）。通常来说，对于最大控顶距与放顶宽度来说，放顶距小，顶板放不下来，会增加压力，放顶宽度太大，采空区垮落面积太大，容易撞倒支架，引起冒顶[10]。

2.3.3 生产工序和工作面推进速度的影响

推进速度快意味着回采工作面停滞时间短，顶板岩层下沉量小，一般来说，顶板压力也较小，反之，推进速度慢，工作面顶板下沉量大，顶板压力也会增大。结合矿压实测资料来看，落煤与放顶是工作面顶底板移近速度影响最大的工序，因此，缩短循环时间，加快工作面推进速度是有效改善工作面顶板管理的重点。

2.3.4 上部煤层残留煤柱及支护方式的影响

对于来自上部煤层的残留煤柱所形成的压力集中，很容易对巷道掘进与维护带来影响，同时，不同初撑力支架对于防范直接顶离层冒落具有不同的效果，如初撑力小的支架容易造成动压强烈而形成顶板破碎；不同特征、不同特性的支架应避免混合使用。

三 文家坝二矿顶底板灾害管理与防治措施

3.1 对顶板冒落灾害的防治措施

局部冒顶事故虽然范围较小，但由于随机因素较为复杂，往往比大型冒顶事故危害更大，因此需要从采、支等环节加大防范措施，以减少局部冒顶的发生率。对于镶嵌型顶板局部冒顶事故来说，因其与地质结构有关，多发生在放炮后，因此需要加大地质勘探力度，制定完善的支护方式与支护作业规程，严格避免无支护区冒险作业。对于局部出现的空顶、空洞现象，从支护方法上采取超前支护，先掏梁窝，先挂顶梁，对漏顶问题必须封堵，如打撞楔、泡漠塑料、木材封堵等。对于隐地质断裂而形成的带层带冒顶事故，要结合断层面与煤层的夹角来判定易冒顶区，如对于正斜逆断层形成的“煤沟”与“煤尖”，一种方法是开采“板尖”，丢弃底部煤，另一种是开采“底尖”，拖住“煤沟”；对于正斜正断层形成的易冒顶区，以打下盘的煤，挑上盘的顶，加固下盘易冒顶区为好。在加强断层带冒顶事故的预防措施上，重点加大关键部位的锚固，防止沿断层面离层滑移的现象产生，增强抗拉、抗弯和抗剪强度，如采用局部用木锚杆锚固并全段使用混凝土锚固剂或树脂锚固剂，锚杆间距300～400mm。

对端头冒顶事故的分析，从防治措施上，需要采用单体液压支柱方式来提高端头支架的稳定性，同时，增加支护密度，引入特殊支架如木垛等，针对顶板离层滑移问题，可以对上出口以下3～8m范围内也用锚杆锚固，减少端头冒顶的可能性。对于巷道冒顶事故的发生，从矿山压力影响的主要因素出发，就开采深度、岩体初始应力状态，巷道断面与支护上，来分析围岩变形的承载力与内粘结力[11]。在防治措施上，加强对地质条件的动态监测，确定巷道围岩的不稳定地段与运动时间，分析与总结不同类型的事故原因，充分利用巷道断面，设计采取椭圆+圆形设计，煤仓断面采用喷浆、砼锚网喷支护，底板瓦斯抽放巷、材料斜巷、轨道斜巷、采区变电所联络巷采用直墙半圆拱断面，采用全断面锚网喷支护。

3.2 对坚硬顶板垮落灾害的防治措施

对顶板活动规律进行全面观测是有效控制顶板垮落灾害的有效途径，如搞清初次来压步距、初次冒落层次和厚度、周期来压步距等，从而选用科学的支护设计，确保初撑力要求，对于由坚硬岩石组成的直接顶，当达到人工强制放顶要求时，为减少威胁，必须加强人工强制放顶。

3.3 对开采中冲击地压的防治措施

从冲击地压的产生原因来看，不仅与地质因素有关，如采深越大，岩体的应力越高，所形成的变形和弹性潜能也越大，同时，对于地质褶曲、断裂，以及煤层倾角与厚度的变化，也容易促发冲击地压的产生[12]。因此在防治上，尽量选择无冲击地压或弱冲击地压的煤层进行开采，对于未受保护的煤层，必须采取放顶卸压、煤层注水、打卸压钻孔、超前松动煤体等措施；在对巷道进行支护时严禁使用混凝土等刚性材料；对于严重冲击地压煤层的开采，所有巷道应布置在应力集中圈，对于双巷掘进时，平行巷道间距不得小于8m，联络巷道应与平行巷道垂直；加强巷道冲击地压的预测预报工作，制定专门的安全技术防范措施，确保矿井安全生产。

4 结语

煤矿灾害的预防和防治是一套系统的工程，通过对贵州文家坝二矿影响顶底板安全性与稳定性的灾害因素进行分析，特别是针对“锚网喷注一体化”巷道支护技术的应用，从支护方式与手段上来强化采场、巷道的围护有效性，并依据不同顶底板条件，及早发现失稳征兆与隐患，切实减少因岩体及支护因素而造成的变形、破坏、塌落等顶底板事故。

[参考文献]

[1] 徐风. 深部软岩巷道支护设计优化与应用[J]. 煤炭科技. 2011（02）

[2] 潘永刚. 锚网喷结构中新型复合材料网性能试验[J]. 煤炭科技. 2012（04）

[3] 李苏龙，侯玮，李新明，潘越，平建明. 整合矿井采空区内掘进巷道围岩加固支护技术[J]. 煤炭科学技术. 2012（11）

[4] 孙冰. 不同围岩中锚杆锚固系统的低应变动力响应分析[D]. 中南大学 2010

[5] 李林.综放工作面坚硬顶板处理技术应用分析[J].中州煤炭.2012（07）

[6] 黄存捍.采动断层突水机理研究[D]. 中南大学 2010

[7] 朱术云，曹丁涛，岳尊彩，姜振泉，赵连涛，于旭磊. 特厚煤层综放采动底板变形破坏规律的综合实测[J]. 岩土工程学报. 2012（10）

[8] 王超.基于未确知测度理论的冲击地压危险性综合评价模型及应用研究[D]. 中国矿业大学 2011

[9] 徐学锋.煤层巷道底板冲击机理及其控制研究[D]. 中国矿业大学 2011

篇3

一、我国煤矿顶板控制技术的发展趋势

我国煤矿井工开采顶板控制有长壁垮落顶板控制法； 煤柱式控制顶板法； 充填式顶板控制法。目前最为普遍的是长壁垮落顶板控制法。长壁垮落顶板控制方法有利于机械化开采、实现高产高效， 操作简单易行， 适用于厚、中、薄各种煤层， 是煤炭井工开采首选顶板控制方法。煤柱式控制顶板法，用于顶板和煤层比较坚硬的地质条件， 一些不正规的边角煤开采偶尔采用煤柱式控制顶板法。优势是投资少，见效快。简单易行， 缺点是回采率低， 不能用于综合机械化开采，更为严重的是当开采空间和面积开采到一定范围时，在大面积顶板压力作用下， 煤柱强度降低， 支撑能力下降，大面积的冒落不可避免的出现， 形成毁灭性灾害， 且难以预测与控制，浮煤也易发火，引发煤尘和瓦斯爆炸等一系列不安全因素。充填式控顶方法，有利与开采后地表环境的保护， 对减少开采所造成的工作面灾害也十分有利。成本高， 工艺复杂， 没有得到广泛使用。

二、顶板及事故类型分析

根据工作面顶板冒落的难易程度，顶板分为以下类别。

1）容易冒落的松软顶板，该煤层顶板是松软岩层，容易垮落，回柱后顶板能立即冒落，把采空区填满。这类顶板冒落比较充分，在回采过程中，很容易使位于裂隙带的老顶岩层取得平衡，

2）中等冒落性的顶板，该类顶板厚度一般比煤层平均厚度的6～8倍小，其上部的老顶比较坚硬，回柱后直接顶随之垮落，但是顶板的厚度不大，不能把采空区填满，老顶处于悬露状态，老顶在工作面推进一段距离后开始垮落，这时因采空区落差较大，工作面呈现周期来压状态，如果较为严重的话可使采场切顶垮面。应注意老顶的活动规律来处理这类顶板的冒顶问题。

3）难冒落的坚硬顶板，这类顶板老顶直接赋于煤层之上，或有一伪顶，无直接顶，采空区的老顶垮时由于落差太大，使工作面呈现明显的周期来压，平时工作面的下沉速度和下沉量比较小，但是下沉速度会急剧增加，工作面顶板情况会迅速发生恶化，在周期来压时。应当注意及时采取措施。

4）坚硬顶板极难冒落，这类顶板煤层板极其坚硬并且为整体性厚岩层，能悬露于采空区上方上万平方米而不垮落，能形成暴风当垮落时，造成工作面垮面以及更为严重破坏。

5）塑性可弯曲型顶板，该类顶板直接顶，在采煤后会下沉，在移动时会断裂成块，但仍互相挤在一起并且具有传递水平的能力，类似于“砌体梁”，各岩块之间互相牵制行成新的平衡，随工作面的推进。顶板产生弯曲下沉直到与底板接触。

6）坚硬难冒顶板指的是直接顶岩层比较坚硬（固）并且比较完整、，顶板不能立即垮落回柱后。长壁垮落法开采时，老顶初次来压可以使垮落面积达10000平米以上。如果超过极限面积，顶板就会突然冒落，造成剧烈的动力现象。在极短时间内冒落大面积的顶板，不仅严重的破坏回采工作面的支护，而且把空气瞬时压迫排出已采空间，形成剧烈的暴风，对附近巷道甚至矿井形成极为严重的破坏。

压垮型冒顶是工作面支架被垂直于岩层层面的顶板压力破坏而导致的冒顶。压垮型冒顶是主要顶板灾害之一。顶板的大面积来压和冒落，形成压垮型顶板灾害事故，开采坚硬难冒顶板的煤层要注意这点。

三、各类顶板事故防治建议

1）坚硬难冒顶板灾害的防治方法

防治顶板大面积来压和冒落的基本原则是，采取有力措施不使采空区旋顶过大。其主要方法是提前强制爆破顶板。1、提前强制爆落顶板2、合理选择支柱类型，为了减少顶板的离层，降低顶板对支柱的冲击力，应尽量采用初撑力高的支柱，如单体液压支柱。3、控制悬顶面积，作业规程中要明确规定正常推进过程中允许的悬顶面积，超过规定时必须强制放顶，超过规程规定的悬顶距离时，必须停止采

2）破碎顶板灾害的防治方法

破碎顶板容易发生避部漏垮型冒顶现象：

1、减少顶板暴露面积和缩短顶板暴露时间 有下列方法：（1）挂梁或探板要及时有效，打柱及时有效；用小板等把顶板插严；处理煤壁松软的岩层，煤壁一律背好。（2）必须保证挂梁、探板和支柱质量。不要因为质量关，影响了安全生产的进程。（3）对于极度破碎的顶板，如果采用在以上方法仍然不能有效控制顶板时，必须采用撞楔法采煤。（4）放炮时，要注意对顶板的震动破坏效应。实现措施是：顶眼不可以放炮，底眼要少装药并且要稀装药，减少同时放炮眼数目。在安排工序上。要错开回柱放顶、放煤和割煤三大重要工序的距离。并且要保证距离为15m左右，以减少它们共同对顶板的作用。

2、选择合理的开采方法（1）；开采顺序要选择合理，孤岛形工作面一定避免，以减缓和预防破碎顶板的发生进一步恶化。（2）第一次开采是严禁推采开切眼的另一帮煤柱。（3）工作面避免仰斜开采，尽可能布置成俯斜方向在条件允许时，工作面与上下平巷尽可能布置成直角或大于60°的角，尽量避免锐角出现。严禁挑顶掘进，并且要沿破碎顶板掘进，。（4）如果破碎顶板节理裂隙较为发育时，要对着主节理的倾向推进工作面，避免顶板产生台阶下沉或纯开裂隙。（5）单体液压支柱应大力推广使用。支护破碎顶板的采煤工作面时应尽量使用单体液压支柱和错梁直线柱，金属铰接顶梁的形式。

3、复合型顶板灾害的防治，推垮型冒顶是由平行于岩层层面的顶板压力推工作面支架而导致的冒顶。推垮型冒顶也是主要顶板灾害之一。由于复合型顶板的结构和岩性，容易发生离层，所以复合型顶板条件经常是发生推垮型冒顶事故，损失是惨重的。

4、严禁仰斜开采，倾斜开采使顶板产生向采空区方向移动的力，当复合型顶板的冒落高度以不能填充采空区，尤其是冒落高度小于采高时，顶板向采空区移动就没有采空区冒落碎矸的阻力，顶板带动其下的支架向采空区倾倒，易形成推垮型冒顶。1.掘进运输平巷工作面时不破坏复合型顶板2.尽量避免回风平巷、运输平巷与工作面推进方向呈锐角相交3.初采时不要反向推进工作面初采时不要反向推进，因为开切眼处的顶板已离层断裂，当在反向推进范围内初次放顶时极易在原开切眼处诱发推垮型冒顶。4.提高支架的稳定性5.提高单体支柱的初撑力和刚度。如单体液压支柱。

参考文献：

篇4

地质环境是人类赖以生存的条件，一旦人类栖息地遭到破坏，将会给人民生命财产、国家建设带来巨大灾难，严重阻碍国家经济建设的健康发展，因而备受国民关注。在煤矿生产实际中，经常会遇到各种地质构造，而这些构造往往对安全生产有着重大的影响。矿井地质工作是煤矿生产技术工作的基础。对于地质、水文、瓦斯及其他相关资料的收集、整理、总结，能够保证为生产环节的多个侧面提供基础参数，从而实现安全指导生产。优化矿井地质工作，可以有效地避免多类事故的发生，对促进煤矿的安全生产具有极其重要的意义。

1、煤矿地质灾害的主要类型

我国地质条件复杂，因此煤矿遭受的自然灾害种类也很多，主要有地表沉陷、煤与瓦斯突出、矿井突水淹井、井筒破裂及采矿废弃物污染灾害、水土流失等，严重地危及着矿山正常生产和人民生活。

1.1 地表沉陷

这是煤矿开采后经常出现的一种地质灾害。由地下采空区顶板的冒落所造成的地面变形。在长期承载过程中，采空区矿柱系统中一些最薄弱部位往往会因风化、地震等作用而首先破坏。局部破坏的累积，最终波及整个系统。一般当矿柱的破坏率超过60%时，采空区顶板就要发生冒落，并或多或少地波及到地表。大范围的采空区顶板冒落通常是突发性的，往往伴随有强烈的气浪冲击，且多引起地表沉陷和张裂，造成地上或井下建筑物的破坏。有时，沉陷中形成的裂缝还可使地表水或地下水大量流入井下，直接威胁采矿工作的安全。如湖南锡矿山南矿就曾多次发生大规模的采空区冒落。最大一次冒落面积达34000平方米，使地表产生急剧的下沉和张裂，最大下沉量达1.075米，下沉范围近96000平方米，致使地表的一些井架和烟囱偏斜和弯曲。通常，地表沉陷的范围大于采空区。沉陷洼地的边界与采空区边界连线的倾角称移动角，是预测沉陷范围的重要数据。

1.2 煤与瓦斯突出

地质构造往往是造成同一矿区内瓦斯含量不同的主要因素。通常，张性断层是通达地表的张性断层，有利于瓦斯的排放；压型断裂不利于瓦斯排放，甚至有一定的封闭作用，促进瓦斯在煤层内聚集。褶皱构造对瓦斯分布也有重要影响。当顶板为致密岩层且未暴漏地表时，一般在背斜瓦斯含量由两翼向轴部增大，在向斜槽部瓦斯减少。当顶板为脆性岩层且裂隙较多时，瓦斯易于扩散，因而脆性岩层顶板的煤层背斜顶部瓦斯含量减少，在向斜轴部瓦斯含量增加。大量的瓦斯地质调查资料说明，与地质构造有关的突出点所占的比例很大，地质构造与突出的关系极为密切。有些突出点虽然其附近的地质条件并无明显异常，但却处于某些封闭构造劝闭的范围，或受某些特殊的构造边界所控制。

据统计，我国在1984—1995年的11年间，煤矿中发生煤与瓦斯突出近10万余次，造成的经济损失约100亿元。1991年4月21日，山西省洪洞县三交河煤矿瓦斯煤尘爆炸，死亡147人。无论是从经济效益上看，还是从人民的人身安全来看，灾害的防治都是刻不容缓的。

1.3 矿井突水及淹井灾害

受开采破坏与影响，通过各种自然的或人为的通道进入井巷和采掘工作面空间的水，称为矿井水。煤矿中突水事故是比较常见的，并且严重影响了煤矿的生产、效益和安全。比如1975年9月26日，徐州矿务局权台矿南二采区-225水平325工作面刮板输送机道掘进放炮时，透老下山发生突水事故，最大突水量40m3/min，几分钟刮板输送机道全被水、煤块和矸石杂物淹没淤塞，共29人遇险。当时跑出14人，其中1人被水冲出时受轻伤。被堵在独头切眼上山15人，经过12小时清淤抢救，全部脱险。给矿井带来严重的人员伤亡和重大的经济损失。

2、地质灾害防治措施

为了保持经济持续稳定发展和维持社会的安定，必须切实重视对煤矿地质灾害的防御，制定防御自然灾害的对策和措施。

2.1 加强科学管理

地质灾害有着偶然性，但也有一定的规律可循。作为煤矿开采来说，要合理规划开采范围，杜绝私挖乱采现象。要在煤矿采掘资料的基础上结合矿区实际情况，建立健全矿井地质观测，查明影响煤矿正常生产和建设的各种地质因素，是矿井地质工作的首要任务之一。因此要再矿井地质工作中队煤系、煤层、地质构造等进行观测。还要建立地质灾害预报制度，并提出相应的防治措施。总之，地质灾害预防和管理工作是一项长期的、艰苦的工作，只有做好这项工作，才能够做到来雨绸缪，防患于未然，才能彻底减轻灾害带来的损失。

2.2 加强政府部门对地质灾害防治工作的领导

首先，要摸清地质灾害底数，掌握地质灾害分布规律，制定出地质灾害易发区和危险区，在此基础上拟定防治规划、计划。其次，坚持每年组织有关专家进行汛前、汛期和灾后的检查研究，以防为主，综合治理。第三，加强行政管理执法力度，健全完善5个体系：建立地质灾害防治的法律法规体系；完善政府部门执行法律法规的机构和体系；建立完善的地质灾害监测机构体系；建立一套完善的信息体系，及时掌握地质灾害动态；建立政府预测预报体系，分定期、不定期、长期、中期、近期及临灾警报等，对问题严重的要进行通报、曝光。

2.3 加强地质灾害宣传教育以形成全民防灾意识

广泛宣传各种地质灾害知识，培养全民灾害意识，可以做到灾前有防，灾中不慌，灾后自救，提高生存能力，减少灾害损失。在广大人民群众中，通过各种途径做好防灾抗灾的宣传教育工作，引起人们对灾害的足够重视，增强人们的防灾意识，达到心中有数、居安思危的效果。

3、结语

总之，矿井地质工作是煤矿安全工作的一个重要组成部分。加强矿井地质工作的预防，对减少和杜绝各类事故发生，实现安全生产，有着重要的基础性意义。

篇5

新汶矿业集团华丰煤矿是一个具有百年开采历史的老矿,地质条件复杂,煤层倾角大,受水、火、瓦斯、煤尘、冒顶、冲击地压、地表斑裂等多种灾害的严重影响。多年来,华丰煤矿通过开发和推广应用新技术,紧紧围绕矿井灾害综合治理,开展了技改挖潜和科学管理,实现了复杂地质条件下的安全、高效开采。

1矿井生产系统改造

1.1矿井运输系统改造

为了适应煤层倾角变化大、地压高、巷道易底臌变形的情况,自行研制应用了3条钢丝绳吊挂下运带式输送机和水平弯曲线摩擦多点驱动带式输送机;将原顺槽刮板输送机或多部带式输送机串联运输方式改造为1部可弯曲带式输送机,顺槽和集中巷带式输送机采用小角度多次转弯技术,减少了设备投入。

根据薄煤层实际情况,将原使用的SGW-150C刮板输送机改造为SGW-430/55型刮板输送机,槽宽由630mm改为430mm,适应了薄煤层工作面特殊条件,减少了机电事故。

1.2通风系统改造

通风系统由原5个风井分区式通风改为集中通风。为保证五水平通风系统稳定、合理,采掘工作面风量充足,在-210回风巷建挡风墙,形成两翼回风的通风系统;采用串联通风,降低采区的总用风量;采煤面采用下行通风方式,构建3道密闭墙,封闭闲置巷道,提高五水平风量,保证安全生产。

1.3排水系统改造

为提高矿井排水能力,由原来的-90、-270、-450、-750多级排水改为-450、-750两级排水,对主排水泵进行扩排改造,推广PJ节能泵,淘汰低效水泵,增装Φ325mm排水管路2210m,排水能力提高2倍,年节电耗168万kWh。

1.4构建Webmrt集成化信息体系

建立了华丰煤矿集成化信息体系,使矿井安全监测数据处理系统、营销管理系统、人力资源管理系统、物资超市系统、企业预算系统、办公系统、设备管理等系统形成信息资源共享,提高了现代化管理水平。

2矿井集中化生产与单产单进的提高

华丰煤矿原为多井口、多水平、多采区、多工作面生产,为了实现矿井和生产水平的集中,将采煤队个数由7个减为4个,生产采区由4个减为2个,实现了采区的集中生产。矿井效益的提高很大程度上取决于单产单进水平的提高。近年来,通过改造生产环节,推广先进技术,涌现出了年产45万t的炮采队和月掘318m的炮掘队。

在回采工艺上,大力推广毫秒爆破技术,自行研制窄型刮板输送机,下顺槽采用自移式转载机,配SPJ-800吊挂式皮带机运输。采用“1.1m顶梁、见三回一”支护,双抗带网护顶,推行正规循环作业,使毫秒爆破、单体支柱支护和大功率运输机三者得到最优配合,工作面单产提高1倍以上。

在掘进方面,改善钻、装、运环节,采用YT强力风动钻机,毫秒延期电雷管起爆,水胶炸药爆破进行钻爆法掘进,光面中深孔爆破,优化爆破参数,提高爆破效果;采用P-60B大功率扒装机,配合电瓶车运输,完善排矸系统,实现全岩、半煤岩巷道优质快掘。

疏通生产环节,采区上山自溜运输改为大倾角皮带运输,推广可弯曲皮带、长距离多点驱动皮带等技术,使单台设备运输长度由200m增加到1000m。

3深部开采顶板管理和煤巷锚杆支护

在回采工作面顶板管理方面,完成了回采面顶底板分类及支护形式研究,厚煤层、倾斜分层试验金属菱形网假顶采煤法,解决了网下高档普采工艺问题,实现了分层开采顶板的安全管理;在破碎顶板试验应用双抗塑料网假顶采煤法和双抗带网护顶技术。

在掘进顶板管理方面,先后完成了4层煤顺槽锚背网支护,粘土岩巷道锚喷组合支护、高地压巷道锚喷网组合支护、破碎围岩锚钢带支护、六岔门立体交岔点支护等方法试验。针对深部开采、冲击地压条件下巷道维护困难的实际,开展了“冲击地压煤巷锚杆支护技术研究”,研制的全长锚固快硬水泥药卷锚杆支护效果良好,为冲击地压煤巷的煤帮支护及软岩巷道支护提供了一种锚固性能好、成本低的支护材料。

4灾害治理

(1)加大安全投入,保证资金到位,保证安全治理措施的落实施工。

(2)近几年华丰煤矿根据自然灾害的情况与各科研单位共同开展了大倾角厚覆盖层采煤后地表斑裂研究与控制、冲击地压综合防治、综合防灭火、顶底板承压水上开采、深部地压研究等10多项技术,有效地推动了矿井自然灾害的治理,节约资金达亿元以上。