頂板災(zāi)難教案江開堯礦山壓力分布規(guī)律煤礦開采必定破壞原來的應(yīng)力平衡狀態(tài)，并導(dǎo)致應(yīng)力再分布，從而形成了應(yīng)力增高區(qū)與應(yīng)力降低區(qū)?；靖拍畹V山壓力及礦壓顯現(xiàn)礦山壓力是礦山開采時(shí)引起的巖層壓力，一般說明為：由于礦山開采活動(dòng)的影響，在開采巷道（工作面）圍巖中所形成的力。由于礦山壓力的作用，表現(xiàn)出的有形現(xiàn)象，稱為礦壓顯現(xiàn)。圍巖圍巖是頂?shù)装鍘r層的總稱，它一般由以下幾種巖層組成：（1）.偽頂：緊貼煤層之上，極易垮落的較薄巖層。它由炭質(zhì)頁巖等懦弱巖層組成，厚度小于0.5m，特征是隨采煤而垮落。（2）.干脆頂：位于偽頂或煤層（無偽頂時(shí)）之上的一層或幾層相同或不同的巖層。具有隨回柱放頂而垮落的特征。（3）.老頂：位于干脆頂之上的巖層，由砂巖、石灰?guī)r、砂質(zhì)巖等堅(jiān)硬巖石所組成。其厚度大于2m，整體性較強(qiáng),采空后能懸露較大面積。（4）.干脆底:干脆底位于開采層下面的巖層。3.原巖應(yīng)力場自然存在于原巖內(nèi)與任何人為緣由無關(guān)的應(yīng)力場稱為原巖應(yīng)力場。在一般狀況下垂直應(yīng)力是普遍存在的，構(gòu)造應(yīng)力則確定于該地區(qū)的地殼運(yùn)動(dòng)形態(tài)。4.礦壓限制凡是減輕、調(diào)整、變更和利用礦山應(yīng)力作用等方法，均稱為礦壓限制。5.采煤工作面的初次來壓和周期來壓當(dāng)老頂懸露達(dá)到極限跨距時(shí)，老頂斷裂，同時(shí)發(fā)生已裂開的巖塊失穩(wěn)，從而導(dǎo)致工作面的頂板急劇下沉，此時(shí)，工作面支架呈現(xiàn)受力普遍加大現(xiàn)象，即稱為老頂?shù)某醮蝸韷?。隨著采煤工作面的推動(dòng)，老頂在初次斷裂以后，裂隙帶巖層將始終經(jīng)驗(yàn)“穩(wěn)定——失穩(wěn)——再穩(wěn)定”的變更，在失穩(wěn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致工作面頂板來壓。這種來壓是隨著工作面的推動(dòng)呈周期性出現(xiàn)，故稱為周期來壓。（二）掘進(jìn)巷道引起的圍巖垂直應(yīng)力變更（三）采場四周應(yīng)力分布及支撐壓力1.采場四周應(yīng)力分布2.采煤工作面前后支撐壓力二、常見冒頂事故及預(yù)防（一）掘進(jìn)巷道冒頂事故與防治1.巷道發(fā)生冒頂事故的緣由大致包括自然地質(zhì)因素、工程質(zhì)量因素、采掘工程因素、未嚴(yán)格執(zhí)行頂板平安制度等幾個(gè)方面：1）自然地質(zhì)因素（1）巖層層理影響。（2）巖層節(jié)理裂隙及裂開帶影響。（3）地下水影響。2）工程質(zhì)量因素。（1）支架支設(shè)質(zhì)量差。支架設(shè)在浮矸上，金屬可縮支架卡攬擰緊力不足，支架與圍巖間沒有背景等，可導(dǎo)致支架阻力不能剛好發(fā)揮作用，使圍巖松動(dòng)破壞圈擴(kuò)大，簡潔發(fā)生巷道冒頂事故。（2）支架穩(wěn)定性較差。支架間連接不好，橫向穩(wěn)定性差，尤其在傾斜巷道，易造成多支架傾倒得大面積冒頂事故。（3）掘進(jìn)打眼爆破參數(shù)駕馭不好。炮眼角度不當(dāng)，或裝藥量過大，放炮時(shí)易崩倒支架，且使掘進(jìn)作業(yè)面增大圍巖破壞圈范圍，易造成冒頂及片幫事故。（4）錨桿支護(hù)失效。錨桿參數(shù)選擇不當(dāng)，或錨桿得錨固力失效時(shí)，都會(huì)造成巷道冒頂事故發(fā)生。（5）工程質(zhì)量低劣。掘進(jìn)工程中，沒有嚴(yán)格按操作規(guī)程施工，工程質(zhì)量的檢查制度不嚴(yán)，發(fā)覺問題不能剛好處理，也是引發(fā)冒頂事故得緣由。3）采掘影響。4）未嚴(yán)格執(zhí)行頂板平安制度。2.巷道頂板事故的防治措施1）駕馭地質(zhì)資料及開采條件。2）嚴(yán)格頂板平安檢查制度。3)加強(qiáng)支護(hù)質(zhì)量管理。（1）檢查支架規(guī)格尺寸。（2）提高支設(shè)質(zhì)量和保證支護(hù)阻力。（3）搞好支架與圍巖之間的充填。（4）提高支架的穩(wěn)定性。（5）剛好支護(hù)。（6）加強(qiáng)錨桿支護(hù)的質(zhì)量檢查。4）進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)：。（1）預(yù)噴混凝土支護(hù)。（2）前探梁臨時(shí)支架。（3）機(jī)械化臨時(shí)支架。目前大致有ZJD型掘進(jìn)頭臨時(shí)支架、機(jī)械掘進(jìn)工作面的臨時(shí)支架、支架機(jī)、PQZ型前探支架等。（二）采煤工作面頂板事故及預(yù)防采煤工作面頂板事故按力學(xué)緣由分類，有壓垮型、漏冒型與推垮型。老頂來壓時(shí)壓垮型冒頂及預(yù)防預(yù)防措施如下：合理設(shè)計(jì)采場支護(hù)，使支護(hù)具有足夠的支撐力和可縮量。。要進(jìn)行頂板斷層狀況的預(yù)料預(yù)報(bào)。厚層難垮頂板大面積冒頂及預(yù)防預(yù)防措施如下：采納煤柱支撐法時(shí)，假如煤柱上方頂板懸露大面積采垮落，則應(yīng)在刀柱之間的采空區(qū)內(nèi)用鉆孔爆破法強(qiáng)制放頂；采納長壁法采煤時(shí)，或超前工作面用鉆孔爆破法、高壓注水法預(yù)先松動(dòng)，或在采空區(qū)用循環(huán)淺孔及步距式深孔法崩落頂板。干脆頂導(dǎo)致的壓垮型冒頂及預(yù)防由于構(gòu)造、采動(dòng)等緣由，使采煤工作面空間上方某部分干脆頂與其四周巖體產(chǎn)生斷裂，當(dāng)這部分干脆頂真題向下移動(dòng)時(shí)，有可能造成壓垮型冒頂事故。預(yù)防措施如下：采煤支護(hù)強(qiáng)度要能自始至終平衡干脆頂或垮落帶巖層的重量。底軟時(shí)必需穿鞋，力求以支柱的初撐力平衡干脆頂或垮落帶的嚴(yán)峻，以防干脆頂或垮落帶離層。開采下分層時(shí)不要留煤皮，以免增加支架的載荷，如因條件限制非留煤皮不行，要相應(yīng)增加支柱的初撐力或支柱密度。在構(gòu)造或采動(dòng)破壞嚴(yán)峻的區(qū)域，除相應(yīng)縮小控頂距及加強(qiáng)放頂支柱的初撐強(qiáng)度外，應(yīng)采納絞車遠(yuǎn)距離回柱。大面積漏垮型冒頂及預(yù)防預(yù)防措施主要有：（1）選用合適的支護(hù)，使工作面支護(hù)系統(tǒng)有足夠的支撐力和可縮量。（2）頂板必需背嚴(yán)接實(shí)。（3）嚴(yán)防爆破、移輸送機(jī)等工序推倒支架，防止出現(xiàn)局部冒頂。5.局部漏冒型冒頂局部漏冒型冒頂主要有：靠煤幫旁邊的漏冒、工作面兩端的漏冒、放頂線旁邊的漏冒和地質(zhì)破壞帶旁邊的漏冒。預(yù)防這一類局部漏冒的措施主要有：（1）對每一工作面進(jìn)行實(shí)地觀測，依據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析影響端面頂板冒落穩(wěn)定性指標(biāo)，對支護(hù)質(zhì)量與地板動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，使頂板在形成冒頂事故前消退其隱患。（2）采納能剛好支護(hù)懸露頂板并能削減端面距的支架；要使支架處于良好的工作狀態(tài)，（3） 爆破采煤時(shí)，炮眼布置及裝藥量應(yīng)合理，避開崩倒支架。（4）盡量使工作面與煤層的主節(jié)理方向垂直或斜交，避開煤壁片幫，一旦片幫應(yīng)超前支護(hù)，防止冒頂。（5）盡可能保證工作面具有較快的推動(dòng)速度。（6）機(jī)頭機(jī)尾處應(yīng)各采納四對八梁支護(hù)；巷道與工作面出口相連的一側(cè)要架設(shè)一對長鋼梁抬棚，托住原巷道支架的梁頭；距工作面煤壁20m范圍內(nèi)的巷道必需加強(qiáng)支護(hù)。（7）在工作面的地質(zhì)破壞帶要特殊加強(qiáng)支護(hù)。6、復(fù)合頂板推垮型冒頂及預(yù)防復(fù)合頂板由下軟上硬巖層構(gòu)成。當(dāng)煤層有偽頂時(shí)，假如采納托偽頂開采，則煤層的頂板就是復(fù)合頂板。應(yīng)用留煤皮方法采煤時(shí)，煤皮與頂板有易分別或煤層有偽頂，這時(shí)回采工作面也處在復(fù)合頂板之下。煤層具有復(fù)合頂板，同時(shí)還必需具備下列四個(gè)條件，才會(huì)發(fā)生推垮型冒頂：1.因支柱初撐力小導(dǎo)致軟硬巖層間離層；2.因構(gòu)造、舊巷、支柱初撐小等緣由導(dǎo)致頂板下部軟巖層中斷裂出1個(gè)六面體；3.六面體的相鄰部分已冒空或?yàn)椴煽諈^(qū)，而且有肯定的傾角；4.六面體因自重向自由空間的推力大于總阻力。預(yù)防措施為：提高單體支柱的初撐力。選用穩(wěn)定性能好的支架或加強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。消退形成復(fù)合頂板推垮的條件。7、金屬網(wǎng)下推垮型冒頂及預(yù)防預(yù)防的主要措施為：限制柱距，提高支柱初撐力，避開形成網(wǎng)兜，并防止各個(gè)工序遇到支架。用“整體支架”增加支架的穩(wěn)定性。采納偽俯斜工作面，目的主要在于增加反抗下推的阻力。三、沖擊地壓發(fā)生的機(jī)理及防治措施沖擊地壓發(fā)朝氣理極為困難，發(fā)生條件多種多樣。但有兩個(gè)基本條件取得了共識:一是沖擊地壓是“礦體—圍巖”系統(tǒng)平衡狀態(tài)失穩(wěn)破壞的結(jié)果；二是多發(fā)生在采掘活動(dòng)形成的應(yīng)力集中區(qū)，當(dāng)壓力增加超過極限應(yīng)力，并引起變形速度超過肯定極限時(shí)即發(fā)生沖擊地壓。常用的沖擊地壓防治措施有2大類，即區(qū)域性的防治措施行和局部性的防護(hù)解危。一般要求實(shí)行綜合性防治措施，但必需優(yōu)先考慮區(qū)域性防治措施。沖擊地壓現(xiàn)象沖擊地壓是煤巖體突然破壞的動(dòng)力現(xiàn)象，是礦井巷道和采場四周煤巖體由于變形能的釋放而產(chǎn)生以突然、急劇、猛烈破壞為特征的特殊的礦山壓力現(xiàn)象，是煤礦重大災(zāi)難之一。煤礦沖擊地壓的主要特征：一是突發(fā)性，發(fā)生前一般無明顯前兆，沖擊過程短暫，持續(xù)時(shí)間幾秒到幾十秒;二是多樣性，一般表現(xiàn)為煤爆、淺部沖擊和深部沖擊，三是破壞性，往往造成煤幫片幫、頂板下沉和低鼓，支架折損、巷道堵塞，人員傷亡；四是困難性，在自然地質(zhì)條件上，除褐煤以外的各種煤種都記錄到?jīng)_擊現(xiàn)象，采深從200~1000m，地質(zhì)構(gòu)造從簡潔到困難，煤層從薄層到特厚層，傾角從水平到急斜，頂板包括砂巖、灰?guī)r、油母頁巖等都發(fā)生過沖擊地壓。在生產(chǎn)技術(shù)條件上，不論水采、炮采、機(jī)采或是綜采，全部垮落或是水力充填等各種采煤工藝，不論是長壁、短壁、房柱式或是煤柱式，分層開采還是倒臺階開采等各種采煤方法都出現(xiàn)了沖擊地壓。沖擊地壓的防治措施由于沖擊地壓問題的困難性和我國煤礦生產(chǎn)地質(zhì)條件的多樣性，增加了沖擊地壓防治工作的困難。為了有效地防治沖擊地壓的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)依據(jù)詳細(xì)條件因地制宜地實(shí)行綜合治理措施。采納合理的開拓布置和開采方式其主要原則是：（1）開采煤層群時(shí)，開拓布置應(yīng)有利于愛護(hù)層開采。首先開采無沖擊危急或沖擊危急下的煤層作為愛護(hù)層。且優(yōu)先開采上愛護(hù)層。（2）劃分井田或采區(qū)時(shí)，應(yīng)保證合理的開采依次，最大限度地避開形成煤柱等應(yīng)力集中區(qū)。（3）采區(qū)或盤區(qū)的采煤工作面工作面一個(gè)方向推動(dòng)，避開相向開采，以避開應(yīng)力疊加。（4）在地質(zhì)構(gòu)造等特殊部位，應(yīng)實(shí)行能避開或減緩應(yīng)力集中和疊加的開采程序。（5）有沖擊危急的煤層的開拓或打算巷道、永久硐室、主要上（下）山、主要溜煤巷和回風(fēng)巷應(yīng)布置在地板巖層或無沖擊危急煤層中，以利于維護(hù)和削減沖擊危急。采煤巷道應(yīng)盡可能避開開支承壓力峰值范圍，采納寬巷掘進(jìn)，少用或不用雙巷或多巷同時(shí)平行掘進(jìn)。對于水采區(qū)的采煤槍眼應(yīng)躲開高應(yīng)力集中區(qū)，選在采空區(qū)旁邊的壓力降低區(qū)為好。（6）開采有沖擊危急的煤層，應(yīng)采納不留煤柱垮落法管理頂板的長壁開采法。采煤線盡量是直線且有規(guī)律地按正確的開采速度推動(dòng)。（7）頂板管理盡量采納全部垮落法，工作面支架應(yīng)采納具有整體性和防護(hù)實(shí)力的可縮性支架，并加大支護(hù)強(qiáng)度。2.開采愛護(hù)層開采愛護(hù)層是防治沖擊地壓的有效和帶有根本性的區(qū)域防范措施。3.煤層預(yù)注水煤層注水一般采納長鉆孔施工工藝。注水孔依據(jù)詳細(xì)條件可以沿走向或沿傾斜方向布置，也可以穿層布置，但是注水孔必需遠(yuǎn)離斷層裂開帶。對于頂板起伏較大的煤層，應(yīng)實(shí)行相對布孔，使孔長減小?？卓趹?yīng)布置在煤層中較堅(jiān)硬的分層中，以利于封孔和防止漏水。注水孔直徑一般為50~60mm，注水孔長度20~50m。一般是按待注水煤體尺寸減15m來計(jì)算。注水孔傾角應(yīng)考慮鉆桿下沉的影響，使成孔傾角與煤層傾角一樣，不致穿入頂?shù)匕濉Ｗ⑺组g距取決于潮濕半徑，一般為10~20m。4.厚層堅(jiān)硬頂板的預(yù)處理頂板注水軟化。2）爆破斷頂。(三)沖擊地壓的解危措施爆破卸壓該法適用于頂板比較完整的條件下或作為煤層注水時(shí)的協(xié)助措施。2．鉆孔卸壓其實(shí)質(zhì)是利用煤層中積聚的彈性能來破壞鉆孔四周的煤體，使煤層卸壓釋放能量，消退沖擊危急。鉆孔卸壓作為解危措施是可行的，其優(yōu)點(diǎn)在于：能把鉆孔深