采矿毕业论文--浅析急倾斜(厚、薄或极薄)煤层回采工作面顶板支护形式

浅析急倾斜（厚、薄或极薄）煤层回采工作面顶板支护形式

摘 要

煤炭是我工重要的能源，煤炭工业的安全生产工作一直是我们关注的重点，它关系到国家的财产和人民的生命安全，在2009年煤矿事故起数中：顶板49.8%，瓦斯9.7%，机电6.0%，运输17.6%，放炮2.8%，水害2.9%，火灾0.2%，其它9.5%。所以煤矿顶板事故在回采工作过程中是最大的危害，如何预防顶板煤矿顶板事故的发生和提高煤矿回采工作的高效产量的安全技术管理工作一直是国内外研究的重点和热点课题，我就围绕这一主题，粗略的介绍目前我所了解关于的煤矿急倾斜（厚、薄或极薄）煤层回采工作面顶板支护形式的现状以及未来技术的发展。

关键词：极薄煤层 地质条件 支护方式 掩护式支架 回采工艺 采煤工艺 综采

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目录

第1章 绪论 .................................................................... 4 1.1 引言....................................................................... 4 1.2 研究现状 ................................................................... 4 1.2.1 煤炭工业时资源性行业 ..................................................... 4 1.2.2 煤炭工业时高危行业 ....................................................... 4 1.2.3 煤炭分布与类型 ........................................................... 5 1.2.3 回采工作面顶板危害 ....................................................... 5 第2章 回采工作面顶板的支护方式 ............................................ 6--10 2.1 回采工作面位置及井上下关系 ................................................. 6 2.2 回采工作面参数及回采情况 ................................................... 7 2.3 煤层顶底板情况 .......................................................... 7--8 2.4地质构造 ................................................................ 8--9 2.5地质构造及其对开采支护的影响 .............................................. 10 2.6地质构造表 ................................................................ 10 第3章 顶板控制 ........................................................... 11--13 3.1顶板支护设计 .............................................................. 11 3.2支护设备及数量 ......................................................... 11-12 3.3支护设施及配套设施规格 .................................................... 12 3.4 工作面平面布置图 .......................................................... 13 第4章 工作面顶板控制 ..................................................... 14--15 2.1 回采工作面顶板支护方式 .................................................... 14 2.2 推溜移架工艺 .............................................................. 15 第5章 运输巷、回风巷及端头顶板支护 ....................................... 16--21 5.1两巷超前支护 .............................................................. 16 5.2两巷支护 .................................................................. 16 5.3两巷支护的文明生产 ........................................................ 17 5.4 回采工作面的顶板管理 .................................................. 18--21 第6章 煤矿回采工作面顶板灾害事故的总体防治 ............................... 22--26 6.1 采区局部冒顶的原因、预兆及支护、防治 ...................................... 22 6.2 采场局部冒顶的预兆 ........................................................ 23 6.3 采场大型冒顶的主要防治措施 ................................................ 25 6.4 采煤工作面顶板事故的防治 .................................................. 26 致 谢 ....................................................................... 27 参考文献...................................................................... 28

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第1章 绪论

1.1 引言

我国是世界上最大的产煤国，煤炭产量约占全世界产量的40%，而我国又是世界上煤矿自然灾害最严重的国家，煤矿安全生产是整个安全生产的重中之重。我国已煤为主的能源结构在未来几十年内将不会改变。党、历来高度重视煤矿安全生产和煤炭工业的健康发展。总在政治局第30次会议上强调指出，煤矿安全是全全生产的重点，要继续打好治理瓦斯事故多发和整顿关闭非法违法、不具备安全生产条件的小煤矿两个攻坚战。总理在每年的工作报告中，都对加强煤矿安全生产工作提出明确要求。张德江副总理多次强调要依靠法制、完善法制、强化管理、落实责任，大幅度降低煤矿安全事故和死亡人数，实现煤矿安全生产形势稳定好转。因此，研究煤矿的安全发展有着重要的意义。目的在于找出煤矿灾害事故发生的原因，以及采取的防治措施，保住国家财产和人民的生命安全。

1.2 研究现状

1.2．1.煤炭工业是资源性行业

发展不平衡 煤矿的寿命取决于拥有的资源量；安全生产状况受其资源条件的；煤炭资源条件差别很大，开采条件属中等偏下水平；大多数煤矿远离经济发达地区；企业发展不平衡性在工业行业中十分突出。

1.2.2.煤炭工业是高危险行业

煤矿存在瓦斯、顶板、自然发火、突水、爆炸等多种灾害隐患； 致灾因子共存于同一作业空间，容易引发事故；我国煤矿主要是井工矿，开采深度深，作业环境、照明等条件差，不利于生产安全；容易引起多种灾害的藕合。 1.2.3.煤矿分布与类型

我国煤矿自然条件差，地质条件复杂。我国是由众多小型地块多幕次汇聚形成的，主要煤田经受了多期次、多方向、强度较大的改造。造成煤田地质条件复

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杂，伴生的实灾害多。我国煤矿均为有瓦斯涌出的矿井，全国煤矿的年瓦斯涌出量在100亿立方米以上，随着各个矿井的开采深度的延伸矿压顶板更是尤为突出国有重点煤矿中，高瓦斯和顶板占49.8％，煤炭产量占42％；有煤尘爆炸危险的矿井占87.4％；煤层具有自然发火危险的矿井占51.3％；地质条件复杂或极其复杂的煤矿占36％，属简单的占23％；水文地质条件复杂或极其复杂的煤矿占27％，属简单的占34％。在这种复杂的地质条件下，我国的煤矿尤其是高压矿井容易发生灾事故。对我国煤矿发生的大量灾害事故进行系统分析看出，顶板和瓦斯事故是我国煤矿的主要灾害事故类型。瓦事故虽为煤矿的“第一杀手”，然而顶板事故的发生频率更是一年更比一年高。随着煤炭工业经济增长方式的转变，煤矿生产方式和结构发生了大的变化。生产机械化程度的大幅度提高，高产高效矿井生产集中化程度的不断增强。这种新的生产方式也出现了一些新的安全问题，矿井瓦斯涌出量增大，采掘工作面矿压强度剧增，对矿井回采工作面的安全与产量就相应的要提出了更高的要求。也就是说，煤矿回采工作面顶板的支护随着开采自然条件变化、生产技术的进步和变革都会不断对煤矿安全保障技术提出新的更高的要求。

1.2.3回采工作面顶板灾害

我国顶板条件差异大，多数大中型煤矿顶板属于局部不平整类、裂隙比较发育类，采煤方法落后，导致支护、顶板管理困难。煤矿顶板事故发生率最高，占到事故总起数的55%，死亡人数最多，占到总事故死亡人数的43%。顶板事故，多发生在采掘工作面。近年来的数据表明，国有煤矿发生的一次死亡3人以上的事故中，采掘工作面事故起数和死亡人数均占75%以上。其中，掘进工作面事故起数和死亡人数，又分别占40.92%和42.62%。2008年17起重大以上瓦斯事故中，掘进工作面发生11起，占到65%。25起较大的煤与瓦斯突出事故中，16起发生在掘进工作面，也占到%。

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第二章 回采工作面顶板的支护方式

（回采工作面背景介绍）

参考文献川煤集团达竹公司柏林煤矿-2415综采工作面作业规程

2. 1 回采工作面位置及井上下关系

附表1-1-1 工作面位置及井上下关系表

水平名称 地面标高 地面相对位置 回采对地面设施的影响 井下位置与四邻关系 -200水平 +394m～+501m 采区名称 井下标高 -241采区 -196.2m~-143.5m 该工作面地面位置为松树坪一带。 该工作面在回采过程中，对地面及地面设施无影响。 该工作面位于-241采区北翼第五区段，北以-2415工作面普采停采线为界，南以-241采区上山保安煤柱，下以-2415(K25)机巷，上以-2415(K25)风巷(-2414(K25)机巷)为界。

2. 2回采工作面参数及煤层情况

附表1-2-2 -2429(K24)工作面参数表

走向长度（m）

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186～305 273 倾斜长度（m） 94～143 125 面积（m2） 31681 附表1-3-3 工作面煤层情况表

结构0.80 0.66～1.01 度（m） 式（m） 0.80 煤层硬倾角0.6～0.82 煤种 1/3JM 度 （°） 煤层情况描述

煤层厚容3重（t/m） 1.4 17～稳定 稳定 23 程度 22 半暗型，玻璃光泽，条带状结构，层状构造。煤层可采指数为1，变异系数为12.5%，顶底板岩性硬度系数：直接顶，5.6～7.0；直接底，3.8～5.1；类矸，1.78～1.98。

2. 3回采工作面煤层顶底板

本工作面K25煤层顶板岩性以细粒砂岩为主，其岩性为灰-浅灰色为主，矿物成份以石英为主，次为长石。伪顶为黑色泥岩，含苏铁杉果化石。加上下部为K24煤层，其层间距较小，故在开采过程中严禁用割煤机割底板。本工作面煤层顶底板情况见附表1-4-4所示，工作面岩性柱见附图1-1-1所示。

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附表1-4-4 煤层顶底板情况表

煤 层 顶 底 板 情 况 板 直接底 泥质粉砂岩、煤层、砂质泥岩、炭质泥岩 老底

顶板名称 老顶 直 接 顶 伪顶 岩石名称 细粒砂岩 泥 岩 厚度m 6.12 0.70 岩 性 特 征 灰-浅灰色，矿物成份以石 英为主，次为长石。 黑色泥岩，含苏铁杉果化 石。灰色泥质粉砂岩、煤层、深13.43 灰色砂质泥岩、黑色炭质泥岩、煤线互层。 65 灰色细粒砂岩。细粒砂岩 2. 4地质构造

K25煤层与K24煤层为近距离煤层，层间距平均1.62米,K25煤层开采后对K24煤层的影响较大，在工作面回采过程中，应加强顶、底板管理。该工作面从两巷、探煤上山掘进过程中揭露的情况，可知包体、冲刷较多，且南面有一较大逆断层，对回采有较大影响。

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层 层 位 号 7-2T3xj 1 图1-1-1 -2415（k25）工作面岩层柱状图 厚柱 状 图 度最小-最大 岩 性 描 述 1：200 m 平均 4.77-7.47 6.12 0.00-1.13 0.700.61-0.86 0.800.65-2.42 1.620.36-0.58 0.440.45-0.72 0.650.77-1.01 0.911.98-2.78 2.310.18-0.27 0.213.32-3.75 3.560.20-0.31 2.55-4.84 3.50 51.00-72.00 灰色细粒砂岩，与下伏岩层冲刷接触。 2 黑色泥岩，含苏铁杉果化石。 3 K25煤层 4 深灰色砂质泥岩、黑色炭质泥岩、煤线互层。 5 K24上分层 6 深灰色泥质粉砂岩、砂质泥岩。 7 T7-13xj K24中下分层 8 泥质粉砂岩夹砂质泥岩 9 K23煤层 10 11 12 T63xj粉砂质泥岩、泥质粉砂岩 K22煤层 粉砂质泥岩、下部夹泥质粉砂岩及炭质泥岩 l365.00 粉砂岩、中粒砂岩、粗粒砂岩 9

2. 5地质构造及其对开采的影响

工作面在掘进过程中，共出现1条逆断层，其落差为1.19m,由于落差较大，在回采过程中，断层附近顶板管理难度较大。

2. 6工作面地质构造情况表

附表1-5-5 地质构造情况表

序号 构造名称 性 质 走向 1

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倾向 倾角 落差m 131 26 1.19 对回采的影响程度 有一定影响 F1 逆断层 41

第三章 顶 板 控 制

3.1 顶板支护设计

3.1.1工作面的支护设计

1、采用经验公式计算工作面支护强度 pt=9.81hγk=9.81×1.05×2.5×8=206.01kN/m2 式中：pt——工作面合理的支护强度，kN/m2;

h——根据-241采区K25煤层地质资料，-2415(K25)工作面平均采高为1.05m；

γ——顶板岩石重力密度，t/m3;

k——工作面支柱应该支护的上覆岩层厚度与采高之比，一般取4—8，

根据具体情况合理选取，本工作面计算时取8。

2、根据工作面的煤层顶底板的情况、煤层情况、采高及支架情况，选取ZY2400/6.5/13型支架。按提供的支架最小工作阻力2400KN计算该支架的最小支护强度为：

最小支护强度=

最小工作阻力

支架支护面积最小工作阻力

支护梁长度支护梁宽度2400

4.51.43 = =

=365.73（kN/ m2）

根据以上计算结果可知该种支架的最小支护强度为365.73kN/m2，大于工作

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面的顶板的来压强度206.01kN/m2,因此ZY2400/6.5/13型支架完全能有效支护

工作面的顶板。

3.2、支护设备及数量

工作面采用ZY2400/6.5/13型支架支护顶板，支架沿走向布置，液压支架中心距1.5m。工作面平均长度为125m，所需支架为81架(按实际安装距离1.5m计算)。

3.3、支护设备配套设备及规格

1、木挑方规格：长×宽×厚=0.90m×（0.10～0.15）m×（0.05～0.08）m 2、木挑板规格：长×宽×厚=0.40m×0.09m×（0.03～0.05）m 3、木支柱规格：长×宽×厚=1.0m×0.15m×0.10m

4、在机、风巷距工作面上下出口50m范围内备用不小于0.5m3的木支柱、木挑方。

5、在风巷距工作面上出口50m范围内备用50根单体液压支柱。

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图3-2-9 -2415(K25)工作面平面布置图（比例尺 1:100） 风巷割煤机铰梁配合单体液压支柱加强支护机巷

第四章 工作面顶板控制

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4.1、顶板支护方式：

根据支架的型号及允许的端面距，结合本工作面实际情况，确定本工作面最小控顶距为3.975m，最大控顶距为4.575m，割煤进度0.60m，放顶步距0.60m，全部陷落法处理采空区。

附图3-3-10 -2429(K24)工作面剖面图（比例尺 1：50）

4.2、推溜移架工艺

4.2.1、推溜

机组割煤后,滞后采煤机后滚筒15～20m移溜，弯曲段长度不小于15m，推溜要做到平、直、稳。移工作面溜子机头、机尾时，顶板必须支护好。

4.2.2、移架

在采煤机割煤后，滞后采煤机后滚筒6～9m及时移架,移架步距0.6m。工作面正常情况下，支架采取降柱移架，降柱不得超过100mm,以能移动支架为宜。

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但在顶板破碎、压力大或顶板条件差的情况下可采取带压移架，割煤后要随机移架，若移架速度较慢，必须停机移架；在顶板完好压力小的情况下，可采取移花架（隔一架移一架）的形式支护顶板。

4.2.3、倒架、压架处理

工作面局部地方煤层倾角较大，可能存在倒架问题，因此在回采时一定要加强防倒装置的应用。

遇有压架时，可用单体支柱把支架抵开。抵架时，在支柱上下必须垫木块，以防支柱滑脱。

在回采期间，尽可能将工作面调成仰伪倾斜开采，即机头超前机尾10～15m，防止工作面输送机和支架下窜。

4.2.4、相关规定

机组割煤与下缺口爆破不能平行作业，下缺口爆破要在开机前完成。 工作面端面距不大于340mm，上下端头支护端面距不大于300mm。

伞檐长度超过1m时，其最大突出部分不超过150mm；伞檐长度在1m以下时，其最大突出部分不超过200mm。

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第五章 运输巷、回风巷及端头顶板支护

5.1、两巷超前加强支护

机巷超前煤壁30m、风巷超前煤壁20m范围内用DZ20-30/100、DZ25-30/100单体液压支柱和HDJA-1200金属绞接顶梁进行加强支护，切顶线至煤壁前方机巷30m、风巷10m范围内打双排柱，风巷10～20m范围内打单排柱，支柱柱距1.2m，风巷单排柱加强支护时靠下帮，机巷单排柱加强支护时靠上帮，如图3-4-11。单体支柱掺打时，保证支柱初撑力不低于50kN。加强支柱全部使用防倒绳进行防倒，防倒绳接头连接牢固。

5.2、两巷维护

风巷沿空护巷采用加工金属点柱和木挑方（规格：0.90m×0.15m×0.08m）掺打，点柱沿巷道下帮护巷砂礅掺打，其柱距1.0米。掺打时，保证其迎山角达到要求。工作面开采前，在机巷靠上帮顶板补打锚索，加强巷道维护。风巷码礅及掺打贴帮点柱从-2415（K25）新做风巷小斜坡上变坡点开始至采止线，堆码砂礅时滞后工作面一循环，掺打贴帮点柱滞后工作面切顶线不大于5m。

两巷维护必须做到无浮煤浮矸，无危岩活矸。顶板较差的地方要补架支架，并根据压力情况加强支护。补架支架后巷道净宽不小于2.0m，巷道中高不小于1.8m。巷道维修严格按《巷修办法》的有关规定执行，月月检查考核，符合《煤矿安全质量标准化标准及考核评级办法》和《达竹煤电集团公司矿井质量标准化附加考核办法》的规定。

5.3、机、风巷拆轨、拆溜的规定

机巷在采后段设置警戒栅栏，机巷溜子滞后工作面切顶线的距离不大于6m（4节40P中部槽），每次缩机巷溜子后及时回出尾巷内的全部材料。

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5.4、两巷文明生产

两巷的材料（如绞梁、支柱、轨道、道枕、排材背板等）运到后，要码放整齐有序，保证材料与轨道的安全距离不小于0.30m，并有管理板牌，板牌明确管理责任、材料规格属性、数量，不用的材料及时运出地面交库。 图3-4-11 -2415（k25）机、风巷加强支护图(1:50) 风巷 (10-20m) 风巷 (10m内) 机巷 (30m内) 两巷文明生产严格按《四川达竹柏林煤矿关于印发〈文明生产的区域划分细

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则及考核评分办法〉的通知》有关规定每旬检查考核。

5.5、工作面安全出口的支护、管理

下出口采用“四对八梁”支护，钢梁采用11#矿用工字钢加工，对梁交替迈步前进，步距1.2m。由四对共八根长钢梁组成，梁长3.5m，每根梁子下至少设3棵单体液压支柱，梁子与巷道有效支护的距离不大于0.8m，大于0.8m时要增加对梁支护顶板。下缺口斜长3.0m，超前1.2m，采用钻爆法人工做出，人工在此处攉煤或进行其它作业时，要先打好临时支护，临时支护由单体支柱加挑板掺

附图3-5-12 -2415(K25)工作面端头支护图 风巷3000机巷 打，下出口支护见附图3-5-12所示。

工作面端头支护支架之间和机尾由于采长变化未安支架的位置采用长钢梁

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支护，其上方要结顶严实，可根据现场情况实行对梁交替支护顶，支柱柱距0.8m，排距1.2m（根据顶板情况可适当减小支柱柱排距），对梁交替前进步距为0.6m。

机巷随工作面随采随回，但由于机巷平顺槽滞后工作面切顶线，故在机巷上帮需打护巷点柱，点柱由单体液压支柱配合木挑板沿走向掺打，其柱距为1.0m，主要以能有效挡矸为原则，点柱在机巷顺槽回拆后及时回出。

5.6、顶板管理

5.6.1、单体支柱使用规定

1、支柱必须成排成行成直线，单体支柱柱距0.8m，排距1.2m。失效支柱及时更换。

2、支柱打紧打牢，迎山有劲(迎山角3～5º，支柱柱头偏向机尾4～6cm)，不得退山，初撑力不低于90kN（操作人员在支柱接触顶板后，应继续注液3～5秒钟，使之达到规定初撑力）。

3、支柱前，必须清理顶板硬炭，将支柱打在实底上。严禁将支柱打在浮煤浮矸上，严禁打独头支柱。若遇伪顶的地方应先把伪顶处理掉后方可进行支护。

4、人员进入工作面工作时，必须首先检查工作地点顶板情况，处理好安全后方能开始工作。顶板较差的还要打好临时支柱，以有效地控制顶板，工作人员必须在有效支护下作业，严禁空顶作业。

5、工作面所需备用支柱、坑木存放地点为距工作面上出口100m处。 5.6.2、支架的操作

1、移架工必须经培训合格后方可操作。

2、移架前要将支架内外浮煤、浮矸及杂物清理干净，并检查电缆与电缆槽、溜子有无卡、挤压现象，若有必须先处理后移架。

3、移架采取邻架操作，移架时支架前方和下方不得有人作业或逗留，作业人员必须注意顶板上悬矸，防止悬矸从架上掉下。

4、移架尽量一次到位，移架进度0.6m，支架必须保持直线，支架间中心距1.5m，其偏差不得超过±100mm。

5、若顶板较破碎，易于垮落或过断层时，必须停机及时移架，并让支架保持一定的工作阻力，带压前移。

6、升架时，保证支架足够的初撑力，使之与顶板接触严密，移架完毕，必

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须将操作手柄打到零位，关闭截止阀，非移架工不得随意乱动。

7、如遇支架被压死，可采用局部卧底进行处理。若需要进行爆破卧底，炮眼应斜向穿入支架底座，眼数不超过2个，每眼装药量不超过200g；爆破时严格执行《煤矿安全规程》第315条～343条，警戒位置从爆破点向机、风巷方向各150m的位置作为警戒点，同时机头方向的警戒点作为起爆点，警戒范围内严禁有人。

8、移架后的支架端面距不得大于340mm。 9、操作支架要按“八字要求”进行，即： 快：移架及时迅速；

正：定向前移，不上、下、前、后斜； 移：按步距移； 均：中心距均匀； 平：底座与顶梁平； 梁：顶梁紧贴顶板；

力：其初撑力表读数不低于24MPa； 净：底板上的浮煤、浮矸干净。

10、支架的操作、维护必须严格按《ZY2400/6.5/13型掩护式液压支架使用说明书》的相关规定执行。

5.6.3、码墩安全技术措施

1）准备好所需用工具，到工作地点后，首先检查工作范围内顶板，支护情况，发现不安全因素，必须立即处理好后才能工作。

2）矸石带（礅）的长度为：从-2415（K25）风巷小斜坡以南开始码墩至工作面采完为止，斜长为2m。矸石带（礅）要用大块矸石码砌，小块充填缝隙。不能直接码砌在浮煤上。接顶要严实、紧密、牢固。矸石礅要四楞上线。

3）采取挑顶或卧底取矸石码砌充填时要遵守以下规定：①打眼要在有支柱（架）掩护下进行，发现顶板有危岩或其它不安全因素必须及时处理；②炮眼要少装药，以放小炮的方法进行；③放炮前腰检查风流中的瓦斯浓度；④必须安设警戒，警戒距放炮地点在风巷南北各70m以外的安全处；⑤取矸石时必须由外向里仔细检查顶板并打好临时支柱，在有支护的安全情况下使用长柄工具勾取矸石。

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4）码砌矸石带（礅）必须在可靠的支护下进行。码砌矸石带（礅）处的底煤、浮煤、碎矸、木料等要回收干净。不准用木料、煤炭等作充填材料。

取运矸石或码砌时，必须两人一组，一人监护安全，一人操作，作业中随时敲帮问顶和处理安全，套子的上方要作好走向密集，防止煤岩块及物料下滑伤人。

5）码砌矸石带（礅）完后，要清理工作地点，靠溜子侧的矸石要清理干净，未用完的矸石可堆放在套子里或机巷平顺槽机尾待用。

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第六章.煤矿回采工作面顶板灾害事故的总体防治

顶板事故是煤矿生产的主要灾害之一，是指在地下采煤过程中，顶板意外冒落造成人员伤亡、设备损坏、生产中止等的事故。顶板事故按冒顶范围分局部冒顶和大型冒顶；按力学原因分为压垮冒顶、漏冒型冒顶和推垮型冒顶。

6.1、采区局部冒顶的原因、预兆及支护、防治

（1）采取局部冒顶的原因

采场局部冒顶常发生在上下出口、煤壁线、放顶线、地质构造处及采煤机附近。其原因主要有：

1）采空区顶板支撑不好，悬顶面积过大。

2）顶板中存在断层、裂隙、层理等地质构造，将顶板切割成不连续的岩块，回柱后岩块失稳，推倒支柱造成冒顶。 3）回柱操作顺序不合理。

4）工作面支护质量不好，支护密度不够、出撑力低、迎山角不合理等。 5）在遇见未预见的地质构造时，没及时采取措施。

6）工作面上、下出口连接风巷和运输巷，控顶面积大。两巷掘进时经受压力重新分布的影响，同时由于巷道初撑力一般较小，使直接顶下沉、松动甚至破坏；特别是在工作面超前支撑压力作用下，顶板大量下沉，又在移动设备时反复支撑顶板，结果造成顶板更加破碎。如果又有老顶来压影响，工作面上、下出口更易冒落。

7）煤壁线附近易形成“人字”“锅底”“升斗”等劈理，有游离岩块、易冒落。

6. 2、采场局部冒顶的预兆

1）发出响声。岩层下沉断裂，顶板压力急剧增大时，木支架有劈裂声；金属支柱活柱下缩，支柱钻底严重都可能发出响声。 2）掉碴。

3）煤体压酥，片帮煤增多。

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4）顶板裂隙增多，裂缝变大。 5）顶板出现离层。 6）漏顶。

7）瓦斯涌出量突然增大。 8）顶板淋水明显增加。

（3）采场局部冒顶的主要预防措施

1）防止煤壁附近冒顶，应及时支护悬露顶板，加强敲帮问顶。 2）炮采时合理布置炮眼，控制药量，避免崩倒支架。

3）防止两出口冒顶时，首先支架必须有足够强度，其次系统应具有一定阻力，防止老顶来压时推倒支架。

4）防止放顶线附近局部冒顶，要加强地质及观察工作，在大块岩石范围内加强支护，必要时用木支架代替单体金属支架。 5）随时注意地质构造的变化，采取相应措施。

6. 3、采场大型冒顶的预兆及防治

（1）采场大型冒顶的预兆

采场大型冒顶一般包括老顶来压时的压垮型冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶和大块游离顶板旋转型冒顶等。一般大型冒顶主要预兆表现在以下几个方面：

1）顶板的预兆。顶板连续发出断裂声，这是由于直接顶和老顶离层或顶板断开而发出的响声。

2）两帮的预兆。由于压力增加，煤壁受压后，煤质变软，片帮增多。 3）支架的预兆。使用木制家时被大量折断。使用金属支柱时活柱快速下沉，连续发出“咯咯”声。

4）瓦斯涌出量增多，淋水加大。

6. 4、采场大型冒顶的主要防治措施

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1）经常检查巷道支护情况，加强维护，发现有变形或折损的支架，应及时加固修复。

2）维修巷道时，必须保证在发生冒顶时有人员撤退的出口。独头巷道维护时，必须由外向里逐架进行。撤掉指甲钳，应加固工作地点支架。 3.巷道冒顶事故防治

1）掌握地质资料与开采条件。通过地质钻孔、岩层柱状图等多种途径，摸清地质构造及顶板结构、岩性变化、水文地质情况；在地质图上标明地质构造、裂隙发育带的位置、产状、层厚等；弄清与采煤工作面相对空间位置与时间的关系，分析受采动的程度等。

2）严格顶板安全检查制度。巷道掘进施工的全过程要严格执行《煤矿安全规程》，坚持进行敲帮问顶，发现活矸和伞檐要及时处理。

3）加强支护质量管理。选择合理的支护技术，严格按操作规程施工，是防治冒顶事故的主要措施。

①检查支架规格尺寸。支架的架型、形状、尺寸、结构件搭接等是否符合设计要求；支架间距、支架间连接是否符合作业规程要求。

②提高支护质量和保证支护阻力。所有支架必须架设牢固，并有防倒措施。要严格防止支架支设在浮矸上，不见实底不能架设。使用摩擦式金属支柱时，必须使用液压升柱器架设，初撑力不得小于50kN。

③单体液压支柱的初撑力，柱径为100mm不得小于90kN，柱径为80mm不得小于60kN。

④搞好支架与围岩间的充填。支架与围岩间的空间必须及时填严背实，改善支架承载状态，提高其支撑能力，减少围岩变形，提高围岩的稳定性。

⑤提高支架的稳定性。在放炮前应加固迎头支架，使靠近迎头10m内支架之间的连接杆联锁稳固，防止放炮崩倒；对围岩裂隙发育较成熟或较松软的地段、受采动影响强烈的地区或掘进倾斜巷道时，应在支架间用连接杆联锁稳固，预防冒顶或片帮范围的扩大。

⑥及时支护。根据作业循环和围岩条件，尽可能及时支护，缩小空顶作业面积与延续时间。

4）进行临时支护。巷道顶板事故大都是在空顶作业的情况下发生的，因此对掘进迎头新悬露的顶板，应采用及时或超前支护的临时支架，以保证作业安全。

6. 5、采煤工作面顶板事故防治

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1）老顶来压时压垮型冒顶预防措施

①合理设计采煤工作面支护，使支护具有足够的支撑力和可缩量，当老顶来压比较强烈时，要选用可缩量较大的支柱，有时要选用具有大流量安全阀的支柱，并加强后排支柱的支撑强度。

②要进行顶板断层情况的预测预报。遇到平行于工作面的断层时，当断层刚露出煤壁，就要加强该段工作面的支护，并扩大该段工作面的控顶距；如果工作面用的是金属支柱，还要用木支柱替换金属支柱。 2）厚煤层难垮顶板大面积冒顶预防措施

①采用煤柱支撑法（即刀柱采煤法）时，如果煤柱上方顶板需悬露大面积才垮落，则应在刀柱之间的采空区内用钻孔爆破法强制放顶。

②采用长壁法采煤时，或超前工作面用钻孔爆破法、高压注水法预先松动或弱化顶板，也可用在采空区用循环浅孔及步距式深孔法崩落顶板。 3）直接顶导致的压垮型冒顶预防措施

①采煤工作面支护强度要能自始自终平衡直接顶或垮落带岩层的重量，底软时必须穿鞋，力求以支柱的支撑力就能平衡直接顶或垮落带的岩重，以避免直接顶或垮落带离层。

②开采下分层时不要留煤皮，以免增加支架的载荷，如因条件非留煤皮不可，要相应增加执著的初撑力或支柱密度。

③在构造或采动破坏严重的区域，除应缩小控顶距及加强放顶支柱的初撑强度外，应采用绞车远距离回柱。 4）大面积漏垮型冒顶预防措施

①选用合适的支护，使工作面支护有足够的支撑力和可缩量。 ②顶板必须背严接实。

③严防放炮、移输送机等工序推倒支架，防止出现局部冒顶。 5）局部漏冒型冒顶预防措施

①对每一工作面进行实地观测，根据统计规律分析影响端面顶板冒落稳定性指标，对支护质量与顶板进行动态监测，使顶板在形成冒顶事故前消除其隐患。 ②采用能及时支护悬露顶板并能减少端面距的支架；要使支架处于良好的工作状态，尤其应避免顶梁过分抬头或低头；提高第一排支柱的初撑力，以减小直接顶的下沉量。

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③炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽量避免崩倒支架。

④尽量使工作面与煤层的主节理方向垂直或斜交，避免煤壁片帮，一旦片帮应超前支护。

⑤尽可能保证工作面具有较快的推进速度。

⑥机头机尾应各采用四对八梁支护；巷道与工作面出口相接的一侧要架设一对长钢梁抬棚，托住原巷道支架的梁头；距工作面煤壁20m范围内的巷道要超前进行处理。

⑦在工作面的地质破坏带要特别加强支护。 ⑧放顶线要支设墩柱。

⑨分段回柱回拆最后两根支柱时，如果工作面用的是摩擦支柱，可以在这些柱子的上下各支一根木支柱作为替柱，然后回拆摩擦支柱，最后用绞车回木替柱；采用单体液压支柱的工作面，工人也可以在有支护的工作空间，用带链条的工具来卸载，并用机械远距离拉柱；如果工作面用的是木支柱，则可以直接用绞车回柱。 （3）掘进片帮、冒顶事故的防治

为防止掘进顶板事故的发生，在认真执行《煤矿安全规程》对掘进工作面和巷道支护的有关规定得到基础上，要做好以下工作：确切掌握地质资料，认真编制施工作业规程，采取合理的施工方法和顶板管理措施；坚持一次成巷，缩小围岩暴露时间和面积；严格执行爆破规定，保持围岩的稳定性；特殊地段压力大时，采取加强支护等强化支护手段；倾斜巷道要采取防止推倒支架的措施；加强巷道围岩的观测和工作面的顶板管理，严格执行敲帮问顶制度，发现问题，及时处理；严格按质量标准进行检查验收，出现质量问题及时返工处理；出现漏顶必须彻底处理，接顶背严，不得留有空顶隐患。

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致 谢

本论文的撰写是在我的导师杨洪兴老师的精心指导下完成的。杨老师老师渊博的科学知识、丰富的科研经验以及一丝不苟的科研精神将永远成为我今后工作学习的指针，在此谨表衷心的谢意!

感谢刘兴明，在我学习《煤矿开采学》课程期间他给我们一种严谨治学的精神；同时也要感谢杨洪兴老师，在我《井巷工程》课程入门学习的时候给予了我很多帮助。他们一丝不苟的认真教学态度值得作为一名教师的我学习、借鉴。

还要感谢我在川煤集团达竹公司柏林煤矿的总工师胡光军老师与生产矿长罗裕文老师以及掘进和采煤的曾宪武队长和杨志饶队长。在我的实习期间给了我在生活、学习等多方面的关心。同时还要感谢矿政工部对我作为预备党员期间的教育和帮助。

在我的论文撰写过程中，我的同学刘鹏、李大友给予了我许多帮助，在此向他们表示谢意。

最后，对所有关心和帮助过我的老师、同学和亲朋好友表示衷心的感谢!

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参考文献

[1] 李俊，《矿井顶板防治》，北京：中国矿业出版社，2008

[2] 章江，《掩护式438机组参数》，北京： 中国矿业出版社， 2005-10 [3] 川煤集团达竹公司柏林煤矿《-2415综采工作面作业规程》，2011-02

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