礦山壓力與頂板管理第1頁，課件共115頁，創作于2023年2月老頂基本頂直接頂偽頂煤層頂板采礦開挖空洞頂板巖石下沉變形、破壞，產生事故第一節礦山壓力基礎知識一、工作面的頂板與底板直接底老底第2頁，課件共115頁，創作于2023年2月

煤層頂、底板巖石的性質、強度及含水性對采煤工作有直接影響，它是確定巷道支護方式、選擇采空區處理方法的重要依據。

1）頂板：根據巖性、厚度及采煤過程中垮落的難易程度，頂板可分為三種類型。（1）偽頂：直接位于煤層之上，多為幾厘米至十幾厘米厚的炭質泥巖，富含植物化石，在采煤過程中，常常隨采隨落，不易維護.一般小于0.5米第3頁，課件共115頁，創作于2023年2月（2）直接頂：覆蓋在偽頂之上的巖層，常為數米厚的粉砂巖、頁巖、泥巖等，比偽頂穩定，在采煤過程中，經常在采過一段時間后自行垮落，少數砂巖層需要進行人工放頂。（3）老頂：位于直接頂之上的巖層，一般為厚層的粗砂巖、礫巖或石灰巖，采空后，較長時間內不易垮落，僅發生緩慢變形。第4頁，課件共115頁，創作于2023年2月第5頁，課件共115頁，創作于2023年2月2）底板：分為直接底和老底兩種類型

（1）直接底：直接位于煤層之下的巖層，厚數十厘米，多為富含植物根化石的泥巖和泥質頁巖。由于這種巖石遇水后膨脹，容易引起底鼓現象，可造成運輸線路或巷道支架的破壞。

（2）老底：位于直接底之下，常為厚層狀砂礫巖或石灰巖。煤層頂、底板的發育程度受當時沉積作用和后期構造運動的影響，因此不同地區的煤層頂底板性質及發育程度不同，有的煤層頂底板發育完好，幾種類型的頂底板都有，有的煤層缺少某種類型的頂板或底板。第6頁，課件共115頁，創作于2023年2月

二、礦山壓力的基本概念

1.礦山壓力由于采掘活動的影響，而在采掘空間周圍巖體上及支護物上所產生的力稱為礦山壓力。水平原巖應力鉛垂原巖應力采礦開挖引起的應力集中第7頁，課件共115頁，創作于2023年2月

2.礦山壓力顯現由于礦山壓力的作用將引其圍巖及支護物的位移、變形、破壞等一系列的力學現象稱為礦壓顯現。第8頁，課件共115頁，創作于2023年2月3.礦山壓力與礦山壓力顯現的關系（1）礦壓是礦壓顯現的原因，礦壓顯現是礦壓作用的結果。（2）礦壓存在是絕對的、不可控制的，礦壓顯現是相對的、有條件的、可以控制的。（3）礦壓顯現與礦壓大小并不成比例第9頁，課件共115頁，創作于2023年2月三、礦山壓力的分布規律

采煤工作面前后支撐壓力分布abcc第10頁，課件共115頁，創作于2023年2月四、影響礦山壓力顯現的基本因素5）斷層與褶曲6）擠壓與破碎帶4）節理、裂隙3）煤層傾角2）開采深度1.地質因素1）巖石力學性質第11頁，課件共115頁，創作于2023年2月2.開采技術因素2）開采程序3）支護方法4）頂板控制方法5）工作面推進速度6）采高與控頂距7）上部煤層殘留煤柱1）巷道位置第12頁，課件共115頁，創作于2023年2月五、頂板事故的產生原巖應力重新分布掘進過程支護不及時支架強度不足頂板事故支架不適應圍巖的變形與破壞類型變形的時間效應空洞圍巖破壞特殊地質條件采礦巖石開挖開挖空洞周邊應力集中第13頁，課件共115頁，創作于2023年2月六、礦山壓力控制利用礦山壓力活動規律采用合理的開挖順序和過程避免頂板事故，保證采礦作業安全人工控制與支護第14頁，課件共115頁，創作于2023年2月（七）巷道礦山壓力顯現的基本規律

巷道掘進階段（Ⅰ）掘進巷道僅對小范圍巖體造成擾動，故一般情況下礦壓顯現不會很劇烈.無采掘影響階段（Ⅱ）頂底板移近速度比掘進期間要小得多，故巷道基本上處于穩定狀態。采動影響階段（Ⅲ）采動影響是由于回采工作引起圍巖應力再次重新分布而造成的。這階段中礦壓顯現也最強烈。第15頁，課件共115頁，創作于2023年2月采動影響穩定階段（Ⅳ）這是巷道圍巖經受一次采動影響后重新進入相對穩定的階段，故其圍巖移動特征基本上與無采掘影響階段類似。二次采動影響階段（Ⅴ）二次采動影響的時間和空間規律與一次采動影響類似，但由于這種情況下巷道受到下區段工作面超前支承壓力和巷道煤體一側殘余支承壓力的疊加作用，二次采動影響的劇烈程度和影響范圍都會比一次采動影響稍大。第16頁，課件共115頁，創作于2023年2月移近量曲線移近量曲線第17頁，課件共115頁，創作于2023年2月

第二節采煤工作面礦壓顯現規律及頂板控制

一、采煤工作面礦壓顯現規律主要包括三項內容（一）全部垮落法控制頂板時礦壓顯現規律1）工作面直接頂的初次垮落。2）工作面老頂的初次來壓。3）工作面老頂的周期來壓。

（二）分層開采時的礦山壓力顯現的基本規律（三）放頂煤工作面礦山壓力顯現特征

第18頁，課件共115頁，創作于2023年2月二、全部垮落法控制頂板

（一）直接頂的初次垮落與初次放頂的安全措施1）工作面直接頂的初次垮落

工作面自開切眼向前推進一段距離后（8-25米）假如沒有支護，直接頂懸露達到一定距離，在其重力的作用下，就要開始跨落，稱為工作面直接頂的初次垮落這時直接頂的跨距稱為初次垮落步距。見圖第19頁，課件共115頁，創作于2023年2月

工作面直接頂的初次垮落

第20頁，課件共115頁，創作于2023年2月《規程》規定：采煤工作面必須按作業規程的規定及時支護，嚴禁空頂作業。直接頂不能任其自然垮落。當工作面推進距離達到初次垮落距時，要進行初次放頂。采煤工作面初次放頂時必須制定安全措施，采煤區（隊）長要親臨現場進行指揮。第21頁，課件共115頁，創作于2023年2月《規程》規定：采煤工作面必須按作業規程的規定及時支護，嚴禁空頂作業。直接頂不能任其自然垮落。當工作面推進距離達到初次垮落距時，要進行初次放頂。采煤工作面初次放頂時必須制定安全措施，采煤區（隊）長要親臨現場進行指揮。(二）直接頂初次放頂的安全措施

對于單體支柱支護工作面，制定初次放頂安全措施時，應該遵循以下原則（1）適當加大控頂距，防止直接頂回轉推垮工作面支架；（2）使用切頂支柱，密集放頂；（3）加強支柱的穩定性。盡量加打木垛，在不能打木垛的密集支護區，加打斜撐。第22頁，課件共115頁，創作于2023年2月

1）工作面老頂的初次來壓

隨著工作面推進還可能形成四、五……不同數量巖塊的咬合平衡，直到巖塊間的咬合關系不能滿足平衡關系為止。此時，老頂的失穩將對工作面帶來嚴重的礦山壓力顯現，甚至危及生產和人身安全，形成老頂的初次來壓。見圖1-2(三)工作面老頂的初次來壓及來壓時的安全措施第23頁，課件共115頁，創作于2023年2月圖1-2老頂斷裂成巖塊后的轉動第24頁，課件共115頁，創作于2023年2月初次來壓特征：老頂初次來壓比較突然。來壓前回采工作空間上方的頂板壓力比較小。因而往往容易使人疏忽大意。初次來壓時，老頂垮距比較大，影響的范圍也比較廣，工作面易出現事故。初次來壓是工作面礦山壓力顯現的重要現象，衡量其指標是來壓強度和初次來壓步距，頂板堅硬、直接頂薄的工作面初次來壓強度大、來壓步距大。第25頁，課件共115頁，創作于2023年2月老頂初次來壓對工作面的影響較大，因此必須掌握初次來壓步距的大小，以便及時采取對策。在來壓期間，必須加強支架的支撐力，尤其要加強支架的穩定性。一般可以采用木垛、斜撐等特種支架加強回采工作空間的支護。

老頂來壓前，回采工作面的頂板壓力并不大。但煤壁內的支承壓力卻達到了這種情況下的最大值。所以，煤幫的變形與塌落（片幫），常常是預示工作面頂板來壓的一個重要標志。第26頁，課件共115頁，創作于2023年2月2）.初次來壓及來壓時的安全措施（1）加強來壓的預測預報，掌握老頂初次來壓步距；（2）適當縮小控頂距；（3）提高支護質量，增加初撐力和增加和支架穩定性；（4）對某些特別堅硬頂板，采用深孔爆破強迫放頂。（5）一般可以采用木垛、斜撐等特種支架。第27頁，課件共115頁，創作于2023年2月(四)工作面老頂的周期來壓及來壓時的安全措施

1）工作面老頂的周期來壓。

隨著回采工作面的推進，在老頂初次來壓以后，裂隙帶巖層形成的結構，將始終經歷“穩定-失穩-再穩定”的變化，這種變化將呈現周而復始的過程。由于結構的失穩導致了工作面頂板的來壓。這種來壓也將隨著工作面的推進而呈周期性出現。因此，由于裂隙帶巖層周期性失穩而引起的頂板來壓現象稱之為工作面頂板的周期來壓。

第28頁，課件共115頁，創作于2023年2月2）周期來壓的主要表現形式是：

頂板下沉速度急劇增加，頂板的下沉量變大；支柱所受的載荷普遍增加；有時還可能引起煤壁片幫、支柱折損、頂板發生臺階下沉等現象。如果支柱參數選擇不合適或者單體支柱穩定性較差，則可能導致局部冒頂、甚至頂板沿工作面切落等事故。第29頁，課件共115頁，創作于2023年2月3）工作面周期來壓時的安全措施

（1）通過礦壓觀測，準確判斷周期來壓的時間和位置，做好預測預報工作。(2）做好來壓前的支護工作，保證支架的規格質量，保證一定的支護密度和支架穩定性。（3）合理縮小控頂距，以利于工作面維護。（4）保證直接頂垮落的質量。采空區冒落的矸石可以減輕老頂的來壓強度。（5）加強正規循環，保持工作面推進速度。第30頁，課件共115頁，創作于2023年2月

由于在第一分層回采時頂板巖層已經歷了一次懸露、破裂、折斷和垮落的過程，完整性受到了破壞；因此，下分層工作面的老頂來壓將會顯著減弱或者不再顯現，即通常所說的在回采頂分層時可能出現“動壓”，而在回采下分層時則主要表現為“靜壓”。

其基本表現為老頂來壓步距小；強度?。恢Ъ茌d荷變?。豁敯逑鲁亮孔兇?。（三小一大）（五）分層開采時的礦山壓力顯現的基本規律

第31頁，課件共115頁，創作于2023年2月（六）放頂煤工作面礦山壓力顯現特征支承壓力冒落的松散頂煤損傷和破壞的頂煤煤層

放頂煤開采技術第32頁，課件共115頁，創作于2023年2月由于放頂煤開采的支架上方存在一層厚而破碎且隨采隨放的頂煤，因而與分層開采相比，其礦壓顯現也有一些其自身的特點：放頂煤開采時，一次性采出厚度增大，直接頂的垮落高度成倍增加，并且與煤層的采出厚度顯著相關。綜放開采時，采場上方仍可形成穩定的砌體梁式老頂結構，但其形成的位置相對遠離采場，其穩定性也發生了相應的變化。頂煤運移規律及對礦壓顯現有顯著影響。支架上方的頂煤經過了支承壓力作用發生了破碎，剛度降低，但破碎程度與頂煤強度，裂隙分布和支承壓力分布情況等有關，堅硬頂煤的運移始動點距煤壁距離較小，累計位移量較小，頂煤的破碎效果較差，傳遞上覆巖層作用的能力較強，則表現出的礦壓顯現明顯。第33頁，課件共115頁，創作于2023年2月支承壓力分布區前移。放頂煤開采時，工作面前方的支承壓力區距煤壁距離較大，發生前移。對軟煤而言，支承壓力峰值點距煤壁距離較硬煤的大，峰值小，分布平坦。支架工作阻力變化不大。放頂煤工作面的支架阻力不大于單一煤層或分層開采的頂分層開采的工作面的。來壓的動載系數也沒有明顯變化，支架以初撐和一次增阻工作狀態為主。前柱工作阻力普遍大于后柱的，一般為10-15%，對于軟頂煤而言，頂煤的破碎和放出較充分，支架頂梁后部上方的頂煤較少，不利于傳遞上覆巖層的作用，因此相對硬頂煤而言，支架前柱的工作阻力大于后柱的工作阻力這一特點表現的更明顯。第34頁，課件共115頁，創作于2023年2月三、采煤工作面頂板控制方法采煤工作空間的直接維護對象是直接頂，直接頂的好壞將對安全生產有直接影響。而直接頂的完整性又受到老頂平衡特征的影響從一定意義講控制采煤工作面礦山壓力顯現主要是控制老頂的活動規律，使其不危及到工作面的安全。工作面支護的直接對象是直接頂。通過直接頂間接地對老頂的活動起一定的控制作用采煤工作面頂板控制實質是控制采煤工作面礦山壓力顯現。第35頁，課件共115頁，創作于2023年2月

（一）采煤作業時的采空區頂板處理方法刀柱法充填法緩慢下沉法全部垮落法第36頁，課件共115頁，創作于2023年2月（二）.單體支柱支護工作面頂板控制1.木支柱。2.摩擦式金屬支柱3.單體液壓支柱第37頁，課件共115頁，創作于2023年2月（三）綜采工作面頂板控制綜采工作面頂板主要是通過液壓自移支架來控制的。液壓支架按照支架的支撐特點和結構特點分為1）支撐式2）掩護式3）支撐掩護式第38頁，課件共115頁，創作于2023年2月（四）特殊條件下采煤工作面頂板控制1采煤工作面初采時的頂板控制2采煤工作面過舊巷時的安全措施3采煤工作面過小地質構造時的安全措施4采煤工作面收尾時預防冒頂的安全措施第39頁，課件共115頁，創作于2023年2月第三節頂板事故的致因及防治一、采場頂板事故的致因及防治（一）頂板事故分類大型冒頂:是指范圍較大，傷亡人數較多（每次死亡3人以上）的冒頂。第40頁，課件共115頁，創作于2023年2月局部冒頂:是指范圍不大，有時僅在3~5支架范圍內，傷亡人數不多(1~2人)的冒頂，常發生在靠近煤壁附近、采場兩端以及放頂線附近。實際煤礦生產中，局部冒頂事故的次數遠多于大型冒頂事故，約占采場冒頂事故的70%，總的危害比較大。第41頁，課件共115頁，創作于2023年2月

（二）局部冒頂事故的預兆、原因及防治

1.局部冒頂事故的預兆

1）響聲2）掉渣3）片幫4）裂縫5）離層6）漏頂7）瓦斯涌出量突然增大8）頂板的淋水明顯增加第42頁，課件共115頁，創作于2023年2月

2.局部冒頂事故的原因及防治局部冒頂的原因：一類是已破碎了的直接頂，失去了有效的支護而局部冒落；另一類是老頂下沉迫使直接頂破壞支護系統而造成的局部冒落。

局部冒頂常發生的區域：兩線（煤壁線、放頂線）兩口（上下安全出口）及地質構造變化帶。第43頁，課件共115頁，創作于2023年2月1）．靠煤壁附近的局部冒頂煤層的直接頂中，常存在多組相交裂隙時，這些相交的裂隙容易將直接頂分割成游離巖塊，極易發生脫落，在采煤機采煤或爆破落煤后，如果支護不及時，這類游離巖塊可能突然冒落砸人，造成局部冒頂事故。第44頁，課件共115頁，創作于2023年2月局部冒頂的原因一般有三種：一是直接頂被密集裂隙切割，形成了游離巖塊；二是采高過大，在老頂來壓期間，煤壁片幫，擴大了無支護空間；三是放頂煤開采，頂煤破碎。密集裂隙切割，形成了游離巖塊；第45頁，課件共115頁，創作于2023年2月2）靠煤壁附近的局部冒頂事故的預防

（１）單體支柱工作面：采用能及時支護懸露頂板的支架，如正懸臂交錯頂梁支架，正倒懸臂錯梁直線柱支架等，提高支柱的初撐力。在金屬網下，可以采用長鋼梁對棚邁步支架。盡量使工作面與煤層的主要節理方向垂直或斜交，避免煤層片幫。煤層一旦片幫，應掏梁窩超前支護，防止冒頂。正倒懸臂錯梁直線柱支架布置正懸臂交錯頂梁支架第46頁，課件共115頁，創作于2023年2月（２）綜采工作面支架設計上，采用長側護板，整體頂梁，內伸縮式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撐力；工藝操作上，采煤機過后，及時伸出伸縮梁，及時擦頂帶壓移架，頂梁的俯視角不超過7°。當碎頂范圍較大時（比如過斷層破碎帶等），則應對破碎直接頂注入樹脂類粘結劑使其固化，以防止冒頂。第47頁，課件共115頁，創作于2023年2月3）采場兩端的局部冒頂

（1）單體支柱工作面原因：兩端機頭機尾處，暴露的空間大;支承壓力集中;巷道提前掘進;引發了巷道周邊的變形與破壞。經常要進行機頭機尾的移置工作，拆除老支柱支設新支柱時，碎頂可能進一步松動冒落。隨著回采工作面的推進，要拆掉原巷道支架的一個棚腿，換用抬棚支承棚梁，在這一拆一支之間，碎頂也可能冒落。第48頁，課件共115頁，創作于2023年2月預防:：在機頭機尾處各應用四對一梁三柱的鋼梁抬棚支護（即四對八梁支護），每對抬棚隨機頭機尾的推移邁步前移；或在機頭機尾處采用雙楔鉸接頂梁支護。在工作面巷道相連處，宜用一對抬棚邁步前移，托住原巷道支架的棚梁。此外，在采場兩端還可以采用十字鉸接頂梁支護系統以防漏冒。在超前工作面10米以內，巷道支架應加雙中心柱，超前工作面10~20米，巷道支架應加單中心柱以預防冒頂。第49頁，課件共115頁，創作于2023年2月2）綜采工作面

如果工作面兩端沒有應用端頭支架，則在工作面與巷道相連處，需用一對邁步抬棚。此外，超前工作面20米內的巷道支架也應以中心柱加強。第50頁，課件共115頁，創作于2023年2月4）．放頂線附近的局部冒頂頂板中游離巖塊旋轉推倒支架放頂線附近的局部冒頂主要發生在使用單體支柱的工作面。放頂線上支柱受力是不均勻的，當人工回拆“吃勁”的柱子時，往往柱子一倒下頂板就冒落，如果回柱工來不及退到安全地點，就可能被砸著而造成頂板事故。第51頁，課件共115頁，創作于2023年2月當頂板中存在被斷層、裂隙、層理等切割而形成的大塊游離巖塊時，回柱后游離巖塊就會旋轉，可能推倒采場支架導致發生局部冒頂，在金屬網假頂下回柱放頂時，由于網上有大塊游離巖塊，也可能會發生上述的因游離巖塊旋轉而推倒支架的局部冒頂。第52頁，課件共115頁，創作于2023年2月預防措施：第一，加強地質及觀察工作，記載大巖塊的位置及尺寸；第二，在大巖塊范圍內用木垛等加強支護；第三，當大巖塊沿工作面推進方向的長度超過一次放頂步距離時，在大巖塊的范圍內要延長控頂距；第四，如果工作面用的是單體金屬支柱，在大巖塊范圍內要用木支架替換金屬支架；第五，待大巖塊全部都處在放頂線以外的采空區時，再用絞車回木支柱。第53頁，課件共115頁，創作于2023年2月5）.地質破壞帶附近的局部冒頂

地質破壞帶及附近的頂板裂隙發育、破碎，斷層面間多充以粉狀或泥狀物；斷層面都比較尖滑,使上、下盤之間的巖石無粘結力,尤其是斷層面成為導水裂隙時，更是彼此分離。第54頁，課件共115頁，創作于2023年2月單體支柱工作面

如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的斷層時，在頂板活動過程中，斷層附近破斷巖塊可能順斷層面下滑。從而推倒工作面支架，造成局部冒頂。為預防這類頂板事故，應在斷層兩側加設木垛加強維護，并迎著巖塊可能滑下的方向支設戧棚或戧柱。第55頁，課件共115頁，創作于2023年2月對于綜采工作面，高檔普采和普采工作面回采過程中，煤壁的前方頂板和煤層特別破碎，為保證正常割煤，不漏矸子，可采用全楔式木錨桿。當斷層處的頂板特別破碎，用錨桿錨固的效果不佳時，可采用注入法，將較多的樹脂注入大量的煤巖裂隙中，進行預加固。第56頁，課件共115頁，創作于2023年2月(三）大型冒頂事故的預兆、原因及防治1工作面大面積冒頂的預兆

（1）頂板的預兆（2）煤幫的預兆（3）支架的預兆（4）瓦斯和水的預兆第57頁，課件共115頁，創作于2023年2月2采煤工作面大面積冒頂的原因及防治1）大面積冒頂的分類

按頂板垮落類型分

1、壓垮型冒頂2、推垮型冒頂3、漏垮型冒頂第58頁，課件共115頁，創作于2023年2月2）大面積冒頂常發生地點1、開切眼附近2、地質破壞帶附近3、老巷附近4、傾角大的地段5、頂板巖層含水地段6、局部冒頂地段第59頁，課件共115頁，創作于2023年2月3)采煤工作面大面積冒頂的預防措施（1）提高單體支柱的初撐力和剛度。（2）提高支架的穩定性。（3）嚴格控制采高。（4）采煤工作面初采時不要反向開采。（5）掘進回風，運輸巷時不得破壞復合頂板（6）高壓注水和強制放頂。（7）加強礦井生產地質工作，加強礦壓的預測預報第60頁，課件共115頁，創作于2023年2月4）各類型大冒頂事故致因及防治

（1）老頂來壓時的壓垮型冒頂發生的條件：直接頂比較薄，其厚度小于煤層采高的2~3倍，冒落后不能充填滿采空區；直接頂上面老頂分層厚度小于5~6m，初次來壓步距為20~30m，或更大一些。工作面中，當支柱的初撐力較低時，老頂斷裂在煤壁之內。當工作面推進到老頂斷裂線附近時，頂板出現臺階下沉，這時老頂巖塊的重量全部由采場支架承擔。第61頁，課件共115頁，創作于2023年2月致因：垮落帶老頂巖塊壓壞采場支架第62頁，課件共115頁，創作于2023年2月垮落帶老頂巖塊沖擊壓壞采場支架離層沖擊壓壞支架第63頁，課件共115頁，創作于2023年2月預防措施采場支架的支撐力應能平衡垮落帶直接頂及老頂巖層的重量;采場支架的初撐力應能保證直接頂與老頂之間不離層;采場支架的可縮量應能滿足裂隙帶老頂下沉的要求;遇到平行工作面的斷層時第64頁，課件共115頁，創作于2023年2月（1）如果工作面支護是單體支柱，當斷層剛露出煤壁時，在斷層范圍內就要及時加強工作面支護（最好用木垛），不得采用正?；刂?要擴大控頂距，并用木支柱替換金屬支柱，待斷層進到采空區后再回柱;（2）如果工作面支護是液壓自移支架，若支架的工作阻力有較大的富裕，則工作面可以正常推進，若支架的工作阻力沒有太大的富裕，則應考慮使工作面與斷層斜交或在采空區挑頂的措施過斷層。第65頁，課件共115頁，創作于2023年2月（2）.厚層難冒頂板大面積冒頂發生的條件：整體厚層硬巖層頂板（如砂巖、砂礫巖、礫巖等其分層厚度大于5~6米）時，它們要懸露幾千平方米、幾萬平方米，甚至十幾萬平方米才冒落。這樣大面積的頂板在極短時間內冒落下來，不僅由于重量的作用會產生嚴重的沖擊破壞力，而且更嚴重的是會把已采空間的空氣瞬時擠出，形成巨大的暴風，破壞力極強。預兆：頂板斷裂聲響的頻率和音響增大；煤幫有明顯受壓與片幫現象；底板出現底鼓或沿煤柱附近的底板發生裂縫；上下平巷超前壓力較明顯；工作面中支柱載荷和頂板下沉速度明顯增大；有時采空區頂板發生裂縫或淋水加大。第66頁，課件共115頁，創作于2023年2月探測方法：可以用微震儀、地音儀和超聲波地層應力儀等進行預測，厚層堅硬巖層的破壞過程，長的在冒頂前幾十天就出現聲響和其他異?，F象，短的在冒頂前幾天，甚至幾小時也會出現預兆，因此，根據儀器測量的結果，再結合歷次冒頂預兆的特征，可以對大面積冒頂進行較準確的預報，避免造成災害。預防措施：（1）頂板高壓注水（2）強制放頂第67頁，課件共115頁，創作于2023年2月30m17-21o高壓注水第68頁，課件共115頁，創作于2023年2月爆破放頂主要有三種方法1平行工作面深孔強制放頂2鉆孔垂直工作面的強制放頂3超前深孔爆破預松頂板第69頁，課件共115頁，創作于2023年2月(3)漏垮型冒頂的致因及防治致因：由于煤層傾角較大，直接頂又異常破碎，采場支護系統中如果某個地點失效發生局部漏冒，破碎頂板就有可能從這個地點開始沿工作面往上全部漏空，造成支架失穩，導致漏垮工作面。工作面漏垮示意圖第70頁，課件共115頁，創作于2023年2月

預防漏垮型冒頂的措施：選用合適的支柱，使工作面支護系統有足夠的支撐力與可縮量；頂板必須背嚴實；嚴禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出現局部冒頂。第71頁，課件共115頁，創作于2023年2月（4）.復合頂板推垮型冒頂復合頂板的特征：（1）煤層頂板由下“軟”上“硬”不同巖性的巖層組成；（2）“軟”、“硬”巖層間有煤線或薄層軟弱巖層；（3）0.5m<下部“軟”巖層的厚度<3.0m。下位軟巖層離層斷裂第72頁，課件共115頁，創作于2023年2月復合頂板推垮型冒頂的機理：(1)支柱的初撐力小，軟硬巖層下沉不同步，軟快而硬慢，從而導致軟巖層與其上部硬巖層離層;(2)下位軟巖斷裂出六面體的原因:1)地質構造，即下位軟巖層中存在原生的斷層、裂隙或尖滅構造；2)巷道布置原因，即在工作面開采范圍內存在沿走向或沿傾斜的舊巷，下沉、斷裂；3)支柱初撐力低，由于支柱初撐力低，導致下位軟巖層沿煤幫斷裂。第73頁，課件共115頁，創作于2023年2月預防措施應用偽俯斜工作面并使垂直工作面方向的向下傾角達4～6°;掘進上下順槽時不破壞復合頂板;工作面初采時不要反推;控制采高，使軟巖層冒落后能超過采高;盡量避免上下順槽與工作面斜交;靈活地應用戧柱戧棚，使它們迎著六面體可能推移的方向支設;在開切眼附近于控頂區內，系統地布置樹脂錨桿;但是，在采用這個措施時應考慮采場中打錨桿鉆孔的可能性和頂板硬巖層折斷垮落時，由于沒有已垮落軟巖層作墊層，來壓是否會過于強烈。第74頁，課件共115頁，創作于2023年2月除上述措施外，還有兩條應該采用的。第一，在使用摩擦支柱和金屬鉸接頂梁的回采工作面中，用拉鉤式連接器把每排支柱從工作面上端至工作面下端連接起來，由于在走向上支架已由鉸接頂梁連成一體，這就在采場中組成了一個穩定的可以阻止六面體下推的“整體支架”。第二，必須提高單體支柱的初撐力，使初撐力不僅能支承住頂板下位軟巖層，而且能把軟巖層貼緊硬巖層，讓其間的摩擦力足夠阻止軟巖層下滑，從而支架本身也能穩定。第75頁，課件共115頁，創作于2023年2月二、巷道冒頂事故的致因及防治發生地點：巷道頂板死亡事故80%以上發生在掘進工作面及巷道交叉口。（一）掘進工作面冒頂事故第76頁，課件共115頁，創作于2023年2月冒頂事故發生的原因：

第一，掘進破巖后，頂部存在將與巖體失卻聯系的巖塊，如果支護不及時，該巖塊可能與巖體失去聯系而冒落；第二，掘進工作面附近已支護部分的頂部存在與巖體完全失去聯系的巖塊，一旦支護失效，就會冒落造成事故。第77頁，課件共115頁，創作于2023年2月預防掘進工作面冒頂事故的措施:（1）嚴格控制空頂距。當遇到斷層褶曲等地質構造破壞帶或層理裂隙發育的巖層時，棚子支護時應緊靠掘進工作面，并縮小棚距，在工作面附近應采用拉條等把棚子連成一體防止棚子被推垮，必要時還要打中柱；（2）嚴格執行敲幫問頂制度，危石必須挑下，無法挑下進應采取臨時支撐措施，嚴禁空頂作業。第78頁，課件共115頁，創作于2023年2月（4）掘進工作面炮眼布置及裝藥量必須與巖石性質、支架與掘進工作面距離相適應，以防止因放炮而崩倒棚子。（5）采用“前探掩護式支架”，使工人在頂板有防護的條件下出渣，支棚腿，以防止冒頂傷人。（3）掘進工作面冒頂區及破碎帶必須背嚴接實，必要時要掛金屬網防止漏空。第79頁，課件共115頁，創作于2023年2月（二）巷道交叉處的冒頂事故巷道交叉處的冒頂事故原因：巷道交叉處冒頂事故往往發生在巷道開岔的時候，因為開岔口需要架設抬棚替換原巷道棚子的棚腿，如果開岔處巷道頂部存在與巖體失卻聯系的巖塊，并且圍巖正向巷道擠壓，而新支設抬棚的強度不夠，或穩定性不夠，就可能造成冒頂事故。第80頁，課件共115頁，創作于2023年2月預防巷道開岔處冒頂的措施如下。（1）開岔口應避開原來巷道冒頂的范圍；（2）必須在開口抬棚支設穩定后再拆除原巷道棚腿，不得過早拆除，切忌先拆棚腿后支護抬棚；（3）注意選用抬棚材料的質量與規格，保證抬棚有足夠的強度；（4）當開口處圍巖尖角被擠壓壞時，應及時采取加強抬棚穩定性的措施。第81頁，課件共115頁，創作于2023年2月（三）支架支護巷道冒頂防治支架支護巷道的冒頂可分為壓垮型、漏垮型和推垮型。壓垮型冒頂是因巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過大，損壞了支架，導致巷道頂部已破碎的巖塊冒落。漏垮型冒頂是因無支護巷道或支護失效（非壓壞）巷道頂部存在游離巖塊，這些巖塊在重力作用下冒落。第82頁，課件共115頁，創作于2023年2月推垮型冒頂是因巷道頂幫破碎巖石，在其運動過程中存在平行巷道軸線的分力，如果這部分巷道支架的穩定性不夠，可能被推倒而冒頂。掘進工作面10m內，斷層破碎帶附近10m內，巷道交岔點附近各10m，冒頂處附近各10m內，這些都是容易發生頂板事故的地點，巷道支護必須適當加強。第83頁，課件共115頁，創作于2023年2月（四）錨桿支護巷道冒頂防治1.應用地應力為基礎的錨桿支護設計方法該方法的特點：考慮了實際地應力（尤其是水平地應力）和圍巖力學性質對錨桿支護設計的影響；其次使用計算機和有限差分軟件通過錨桿支護數值模擬分析進行錨桿參數初始設計；然后利用儀器對巷道圍巖穩定性和錨桿受力狀態進行監測；最后根據反饋信息不斷修改初始設計，使設計結果更為可靠。中國礦業大學等單位基于上述研究思想提出了適合在我國煤礦推廣應用的“地質評估—數值模擬初始設計—現場監測—利用反饋信息修改設計”錨桿支護設計方法，并編制了成套的煤巷錨桿支護計算機輔助設計軟件。

利用計算機進行煤巷錨桿支護設計第84頁，課件共115頁，創作于2023年2月根據冒頂的原因，提出如下幾條預防措施：1）巷道應布置在穩定的巖體中,盡量避免采動的不利影響.2）巷道支架應有足夠的支護強度以抗衡圍巖壓力.3）巷道支架所能承受的變形量，應與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應.第85頁，課件共115頁，創作于2023年2月4）盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時，盡可能采用有初撐力的支架，支架施工時要嚴格按工序質量要求進行，并特別注意頂與幫的背嚴背實問題，杜絕支架與圍巖間的空頂與空幫現象；5）凡因支護失效而空頂的地點，重新支護時應先護頂，再施工6）巷道替換支架時，必須先支新支架，再拆老支架.第86頁，課件共115頁，創作于2023年2月7）錨噴巷道成巷后要定期檢查危巖石并及時處理.8）在易發生推垮型冒頂的巷道中要提高巷道支架的穩定性，可以在巷道的架棚之間嚴格地用拉撐件連接固定，增加架棚的穩定性，以防推倒。傾斜巷道中架棚被推倒的可能性更大，其架棚間拉撐件的強度要適當加大。第87頁，課件共115頁，創作于2023年2月第四節冒頂事故的自救與互救（１）發現冒頂事故征兆后迅速撤到安全地點【案例1】某小煤窯的采煤工作面有6人上班，其中2人挖煤，4人運煤。當運煤工運煤至工作面后，剩下2名挖煤工因煤未出盡不能架棚，便在離挖煤地點5米—6米遠的地方休息，其中1人竟然睡著了。這時，頂板出現了冒頂預兆，不僅有響聲，并伴有掉渣現象。未睡的工人立即喊醒睡覺的挖煤工，說：“有響聲，我們快出去！”這名挖煤工睡眼惺忪地說：“就你怕死，我不出去?！庇捎谒麍桃獠蛔?，另1名工人只得獨自撤出。走了五六步遠，只聽“轟隆”一聲，撤退工人的腿部被冒落煤矸埋住，他立即拉住一根柱腿掙扎幾下才出來?；仡^一看，那位未走的挖煤工已被埋在里面。此時，頂板仍在繼續冒落，冒頂長度達15米。后將被埋壓工人搶救出來時，他早就死亡。這個實例說明：發現冒頂征兆后迅速撤離到安全地點是最好的避災措施。否則，就會對自己造成傷害，甚至危及生命。第88頁，課件共115頁，創作于2023年2月（２）冒頂遇險時要靠煤幫貼身站立或到木垛處避災

（1）在一般情況下，靠煤壁上方的頂板由于受煤壁支撐，故仍為整體不破碎，因此頂板沿煤壁冒落的情況很少。這就是說，當發生冒頂事故來不及撤退到安全地點時，靠煤幫貼身站立避災，比其他地方避災防止傷亡的可能性要大。但是，避災者一定要注意躲避地點附近煤壁的狀況，防止煤壁片幫傷人。第89頁，課件共115頁，創作于2023年2月（2）冒頂時，有可能將支柱壓斷或推倒，但在一般情況下不可能壓跨或推倒質量合格的木垛。因此，在木垛附近避災可對遇險者起到保護作用。（3）冒頂后，不少遇險者往往是在煤壁處和木垛附近被救出的，有的雖然受傷但經搶救后安全脫險，有的在遇險后并未受傷。而在其他地方避災的人員，除少數特殊情況外，生還的可能性不大，即使搶救脫險也會因受傷嚴重而致殘。第90頁，課件共115頁，創作于2023年2月（３）冒頂遇險后要立即發出呼救信號

無論是局部冒頂還是大冒頂，事故發生后一般都會推倒支架，埋壓砸壞設備。尤其是有人遇險時，還會造成一片混亂。在這種情況下，遇險人員及時發出呼救信號，營救人員就可以與其聯系，準確掌握受災人員的位置、人數以及傷害情況，采取切實可行的營救措施。另外，在營救遇險人員時，往往有一種慣例：搶救活人比搶救死人的緊迫感強。遇險人員發出呼救信號，就是證明他們還活著。因此，營救人員一般都會抓緊時間、千方百計地進行搶救。第91頁，課件共115頁，創作于2023年2月

（４）在冒落區發呼救信號時不能敲打對自己已有威脅的物料和巖塊

冒頂后人員被埋壓或隔堵，在人員遇險地點的不少物料和巖塊等只是處于暫時的平衡狀態。如不注意觀看，稍一敲打便會破壞平衡，使物料、巖塊等移動，造成新的冒落，從而加劇對遇險者的傷害。第92頁，課件共115頁，創作于2023年2月【案例2】某礦發生冒頂事故后，1名礦工下半身被掩埋。他在敲打身邊的木料發信號時，由于震動使碎煤矸繼續向他涌來。因此，他停止了敲打，改用呼喊的方法發信號，后被營救脫險。但由于發信號時敲打震動導致新的冒落，不僅增添了對自身的傷害，也增加了搶救工作量。第93頁，課件共115頁，創作于2023年2月（５）被埋壓的人員在條件不允許時不能采用猛烈掙扎的方法脫險

冒頂后被煤矸、物料埋壓的人員，在條件不允許時，不能采用猛烈掙扎的方法脫險。原因是：（1）猛烈掙扎會震動遇險者周圍的物體，使被埋壓人員周圍的煤矸、物料失去暫時的平衡，因此導致新的冒落和更大程度的埋壓。這不僅不能脫險，還會擴大事故，增添傷害。（2）遇險者被大塊冒落巖石壓住后，掙扎也沒有用，根本無法脫險。正確的方法是：立即發出呼救信號；正視已發生的災害，不要驚慌失措，堅信領導和同志們一定會積極搶救；注意保存體力，等待救援。第94頁，課件共115頁，創作于2023年2月【案例3】如某礦采用長壁前進式采煤法的東翼采面上口發生冒頂，冒落長30多米，將上出口堵嚴。礦方立即組織19人到采面處理冒頂。由于他們未對采面下部的支護進行檢查和加固，就開始在冒頂區附近打木垛。剛打完2個木垛，采面下口又發生大面積冒落（長度為50米左右），將下口也堵嚴。處理冒頂的19人全部被困在采面（見圖）。他們發現被冒頂隔堵后，并沒有驚慌失措，而是立即組織起來，利用現場的材料在災區開展自救。經認真分析，他們在維護好自身安全的前提下，在采面下口的煤壁中沿冒落區向下掘小巷。而礦山救護隊營救被困人員時，所采取的措施正好是從采面下口的煤壁中沿冒落區向上掘救護巷道。當救護巷道掘進30多米時，便與遇險人員掘的小巷貫通，使被困36個多小時的遇險礦工全部安全脫離，大大縮短了營救時間。第95頁，課件共115頁，創作于2023年2月某礦采煤面冒頂事故示意圖第96頁，課件共115頁，創作于2023年2月（６）獨頭巷道掘進時要經常檢查后部巷道的安全情況

獨頭巷道掘進時，由于后部巷道冒落，把掘進迎頭人員堵在里面的實例不少。第97頁，課件共115頁，創作于2023年2月【案例4】某礦在掘進一條平巷時，有50多米是在采空區中施工。通過采空區后不久，碰上陰雨季節。由于地面未采取防排水措施，雨水大量流入老窖，造成通過采空區的一段巷道幾乎全部跨落。而在該獨頭巷道中掘進的工人發現后部巷道淋水異常時，既不向領導匯報，又不認真檢查和派人監視，繼續冒險向前掘進。后部巷道跨落后，4名在迎頭工作的礦工全部被堵在里面。事故發生后，該礦采用打鉆的方法，向人員被困地點輸送新鮮空氣、飲料和食物；又采用掘繞道的方法，到達人員被堵處，將被堵近30小時的礦工安全救出。這個救災實例，在技術上、組織上都是合理的，但我們應從這個事故實例中，認真吸取教訓。對于獨頭掘進的巷道，定時進行檢查或監視，發現異常情況應立即撤出人員，防止后部巷道跨落使迎頭人員被隔堵。第98頁，課件共115頁，創作于2023年2月第99頁，課件共115頁，創作于2023年2月（一）、采煤工作面冒頂時礦工的避災自救措施

（1）迅速撤退到安全地點。當發現工作地點有即將發生冒頂的征兆，而當時又難以采取措施防止采面頂板冒落時，最好的避災方法是迅速離開危險區，撤退到安全地點。（2）遇險時要靠煤幫貼身站立或到木垛處避災。這是在發生冒頂后，礦工來不及撤退到安全地點時，所采取的一項應急避災措施。第100頁，課件共115頁，創作于2023年2月（3）遇險后立即發出呼救信號。冒頂時人員的傷害主要是砸傷、掩埋或隔堵。冒落基本穩定后，遇險礦工只要能呼叫和行動，就應發出有規律、不間斷的呼救信號（不要敲打對自己有威脅的支架、物料和巖塊等），以便救護人員了解災情，組織力量進行搶救。第101頁，課件共115頁，創作于2023年2月（4）遇險人員要積極配合外部的營救工作。冒頂后被埋壓的人員，要根據營救人員的要求，忍著疼痛配合搶救，切忌猛烈掙扎和亂抓支柱、冒落物、造成事故擴大；在煤壁、木垛處避災的人員，要在營救人員將安全通道，修好后方能退出，不能冒險越過冒落區逃生；被冒頂隔堵的人員，應在遇險地點有組織的維護好自身安全，利用現場的材料構筑脫險通道配合外部的營救工作，為提前脫險創造良好條件。第102頁，課件共115頁，創作于2023年2月【案例5】某礦1217采煤工作面全長136m，煤厚約2m，傾角12-18度，垂直于工作面有些小斷層。因工作面支護質量低劣，發生冒頂事故（見圖）。在工作面中間冒落9.5m，其中1塊長9.2m、寬4m、高7m，遇險人員全部被壓在這塊大矸石下面。搶救措施：1.尋找、判定遇險人員的位置。2.沿煤壁挖小巷接近遇險人員。3.在底板掘通道進入營救遇險人員。第103頁，課件共115頁，創作于2023年2月第104頁，課件共115頁，創作于2023年2月（二）、冒頂后巷道迎頭被困人員的避災自救措施

（1）因冒頂而被困后，遇險人員要正視已發生的災害，切忌驚慌失措，應在災區迅速組織起來，主動聽從班組長和有經驗老工