煤礦頂板事故防治技術(shù)

煤礦頂板事故防治技術(shù)

華北科技學(xué)院副院長中國煤礦安全技術(shù)培訓(xùn)中心副主任段緒華教授第一頁，共一百六十八頁。煤礦頂板事故防治技術(shù)第一部分：煤礦頂板事故綜述；第二部分：礦山壓力的基本知識；第三部分：頂板事故的致因與防治；第四部分：煤礦事故隱患分析；第五部分：沖擊地壓的基本知識；第六部分：深井礦壓知識分析。第二頁，共一百六十八頁。第一部分：煤礦頂板事故綜述一、頂板事故在煤礦事故中的比重圖1-11950~2003年煤礦各類事故原因分析第三頁，共一百六十八頁。第一部分：煤礦頂板事故綜述一、頂板事故在煤礦事故中的比重23.59.933.552.316.139.3725.620.3961.574.12.25.2529.51.772.8812.720.161.020.82.4811.288.810102030405060123456789101112事故次數(shù)占百分比死亡人數(shù)占百分比%橫坐標(biāo)：事故次數(shù)及傷亡人數(shù)縱坐標(biāo)：事故次數(shù)及傷亡人數(shù)百分比

事故性質(zhì)1－水災(zāi)事故;2－瓦斯煤塵爆炸;3－頂板事故;4－火災(zāi)事故;5－瓦斯窒息中毒事故;6－煤塵爆炸事故;7－提升運輸事故;8－其他;99－自救傷亡;10－機電;11－煤與瓦斯突出;12－爆破圖1-21950~2003年煤礦各類事故發(fā)生起數(shù)及死亡人員統(tǒng)計分析

第四頁，共一百六十八頁。第一部分：煤礦頂板事故綜述二、回采工作面與巷道頂板事故發(fā)展趨勢分析1954~1985年期間，頂板事故的死亡人數(shù)占總事故死亡人數(shù)的45%，其中，采煤工作面頂板事故占75%，巷道頂板事故占25%。1986~1992年期間頂板事故死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)的40%，其中，采煤工作面頂板事故占頂板事故總數(shù)的66%，巷道頂板事故上升到34%。第五頁，共一百六十八頁。第一部分：煤礦頂板事故綜述三、頂板事故的特點頂板事故具有四個屬性（一）突發(fā)性（二）災(zāi)難性（三）破壞性（四）繼發(fā)性四、對頂板事故的認(rèn)識和加強頂板管理的重要性

第六頁，共一百六十八頁。第一部分：煤礦頂板事故綜述思考題：試分析煤礦頂板事故在煤礦事故中的所占的比重，說明了什么？試分析煤礦頂板事故各種原因說明了什么？如何預(yù)防？工作面的頂板事故與巷道頂板事故有何變化趨勢，為什么？頂板事故具有何特點？如何認(rèn)識加強頂板管理的重要性？第七頁，共一百六十八頁。第二部分：礦山壓力基本知識一、開采后上覆巖層的移動特征四、采煤工作面頂板的控制

二、采煤工作面礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律

三、采掘工作面周圍的礦壓顯現(xiàn)特點分析

第八頁，共一百六十八頁。一、開采后上覆巖層的移動特征1.巖層移動和破壞的影響因素2.上覆巖層移動的破壞特征（一）三帶的形成冒落帶裂隙帶彎曲下沉帶第九頁，共一百六十八頁。一、開采后上覆巖層的移動特征（一）三帶的形成圖2-1頂板巖層移動和破壞現(xiàn)象第十頁，共一百六十八頁。一、開采后上覆巖層的移動特征（一）三帶的形成3.上覆巖層運動規(guī)律的研究內(nèi)容

（1）冒落帶的高度；（2）裂隙帶的高度；（3）直接頂?shù)陌l(fā)展變化規(guī)律；（4）基本頂各巖梁的發(fā)展變化規(guī)律；（5）支承壓力發(fā)生、發(fā)展變化規(guī)律；（6）內(nèi)外應(yīng)力場的形成條件及其發(fā)展變化規(guī)律。第十一頁，共一百六十八頁。一、開采后上覆巖層的移動特征（一）三帶的形成4.上覆巖層運動規(guī)律對頂板事故的影響事故原因：采動誘發(fā)頂板運動和破壞；事故形成條件支護不及時支護決策失誤：支護方式不合理（沒有針對頂板運動破壞等特點），沒有滿足“合理位態(tài)”控制的要求，表現(xiàn)為支護阻力不足或可縮量不夠。第十二頁，共一百六十八頁。一、開采后上覆巖層的移動特征（二）上覆巖層的移動特點分析圖2-2上覆巖層移動的實測曲線第十三頁，共一百六十八頁。一、開采后上覆巖層的移動特征（二）上覆巖層的移動特點分析圖2-3回采工作面上覆巖層沿工作面推進方向的分區(qū)第十四頁，共一百六十八頁。二、采煤工作面礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律

（一）直接頂?shù)某醮慰迓涑醮畏彭敳骄嘁话銥?~20米。步距的大小是根據(jù)直接頂?shù)膸r石強度、厚度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度等因素確定。初次垮落應(yīng)注意：在掌握步距或冒落規(guī)律的同時，放頂時應(yīng)采取必要的加固措施，以保證生產(chǎn)安全。第十五頁，共一百六十八頁。二、采煤工作面礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律

（二）老頂?shù)某醮蝸韷?/p>

初次來壓步距大小與老頂厚度、巖性、地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，一般為20~35米，有時可達50~70米，甚至更大。初次來壓的特點：頂板急劇下沉，支架載荷明顯增加，頂板出現(xiàn)沿煤壁的裂隙，甚至發(fā)生臺階下沉現(xiàn)象，煤壁嚴(yán)重片幫、采空區(qū)頂板大面積垮落，形成巨大的聲響和風(fēng)流等。

第十六頁，共一百六十八頁。二、采煤工作面礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律

（三）周期來壓周期來壓步距，一般比初次來壓步距要小，通常為初次來壓步距的1/2~1/4倍，一般為5~12米，有時可達20~30米。第十七頁，共一百六十八頁。三、采掘工作面周圍的礦壓顯現(xiàn)特點分析

（一）回采工作面周圍的礦壓規(guī)律及特點

1.層面內(nèi)圖2-4采空區(qū)周圍應(yīng)力重新分布的概貌1–工作面前方超前支承壓力；2、3、4–沿傾斜、仰斜及工作面后方殘余支承壓力第十八頁，共一百六十八頁。三、采掘工作面周圍的礦壓顯現(xiàn)特點分析

（一）回采工作面周圍的礦壓規(guī)律及特點

1.層面內(nèi)圖2-5回采工作面周圍支承壓力在煤層平面內(nèi)分布示意圖第十九頁，共一百六十八頁。三、采掘工作面周圍的礦壓顯現(xiàn)特點分析

（一）回采工作面周圍的礦壓規(guī)律及特點

2.頂?shù)装宸较驁D2-6支承壓力在被開采煤層頂?shù)装逯蟹植际疽鈭D1–采動影響帶邊界；2–支承壓力區(qū)；3–卸載區(qū)邊界第二十頁，共一百六十八頁。三、采掘工作面周圍的礦壓顯現(xiàn)特點分析

（一）回采工作面周圍的礦壓規(guī)律及特點

2.頂?shù)装宸较驁D2-7煤體與采空區(qū)交界處底板巖層中的不同礦壓顯現(xiàn)區(qū)應(yīng)力增高區(qū)，不應(yīng)布置巷道應(yīng)力降低區(qū)，受采動影響且距離較遠(yuǎn)，不宜布置巷道影響輕微區(qū)，適合布置巷道未受采動影響區(qū)。第二十一頁，共一百六十八頁。三、采掘工作面周圍的礦壓顯現(xiàn)特點分析

（一）回采工作面周圍的礦壓規(guī)律及特點

3.工作面端頭圖2-8煤層凸出角處的疊合支承壓力第二十二頁，共一百六十八頁。三、采掘工作面周圍的礦壓顯現(xiàn)特點分析

（二）巷道礦壓特點分析1.受采動影響的沿走向方向的平巷

圖2-9工作面下順槽頂?shù)装逡苿拥娜^程曲線1–移動速度曲線；2–移近量曲線Ⅰ.巷道掘進階段每天移近量，從幾毫米至幾十毫米，穩(wěn)定期一般小于1毫米/天Ⅱ.無采掘影響階段每天0.2~0.5毫米/天Ⅲ.采動影響階段采前幾毫米到幾十毫米，占總移近量的10~15%；采后為20~30毫米/天，少數(shù)情況下40~50毫米/天，占50~60%Ⅳ.采動影響穩(wěn)定帶＜1毫米/天，高達1~2毫米/天，占5~8%Ⅴ.二次采動影響帶

10~30毫米/天，占20~25%。從掘進到報廢整個服務(wù)期間，頂?shù)装逡平偭繛椋篣=U0+v0t0+U1+v1t1+U2第二十三頁，共一百六十八頁。三、采掘工作面周圍的礦壓顯現(xiàn)特點分析

（二）巷道礦壓特點分析1.采動影響區(qū)沿傾斜方向的礦壓顯現(xiàn)分區(qū)

圖2-10采區(qū)斜巷中沿傾斜不同礦壓顯現(xiàn)帶卸載帶：寬為1~3米支撐壓力帶：寬為12~25米，k=2~3原巖應(yīng)力帶第二十四頁，共一百六十八頁。四、采煤工作面頂板的控制

（一）支護對支架的要求

采掘工作面支架的“支、護、穩(wěn)”與常見的頂板事故有著密切的聯(lián)系。

第二十五頁，共一百六十八頁。四、采煤工作面頂板的控制

（一）支護對支架的要求

1.要考慮不同的煤層頂板條件和煤層傾角

當(dāng)基本頂來壓比較強烈，直接頂很完整，煤層傾角又比較小時，主要考慮“支得起”問題。對于來壓不明顯，直接頂比較破碎，煤層傾角又大時，主要考慮“護得好”問題。當(dāng)基本頂來壓強烈，直接頂比較破碎，煤層傾角又不大時，此時，要考慮“支得起、護得好”問題。當(dāng)煤層傾角較大時，頂板又屬覆合頂板類型，或分層開采鋪有金屬網(wǎng)時，主要考慮“穩(wěn)得住”問題。當(dāng)基本頂來壓強烈，直接頂又比較破碎，煤層傾角又較大時，支架的“支、護、穩(wěn)”都要一并考慮。第二十六頁，共一百六十八頁。四、采煤工作面頂板的控制

（一）支護對支架的要求

2.要考慮不同地點對支護的不同要求靠近煤壁附近的無支護空間要特別注意“護頂”問題。放頂線附近要特別注意“支和穩(wěn)”問題。對上下出口處要尤其注意“支、護、穩(wěn)”問題。第二十七頁，共一百六十八頁。四、采煤工作面頂板的控制

（一）支護對支架的要求

3.要考慮支架性能綜采支架單體微增阻式支柱和單體液壓支柱單體剛性支柱和急增阻式金屬摩擦支柱在選擇支架類型和布置時，應(yīng)充分考慮煤層頂板和傾角等條件要求，性能要和條件要求相匹配，才能把頂板事故減少到最低限度。第二十八頁，共一百六十八頁。四、采煤工作面頂板的控制

（二）支架與圍巖的關(guān)系

1.圍巖是一種天然的承載結(jié)構(gòu)圖2-11“支架–圍巖”相互作用原理示意圖第二十九頁，共一百六十八頁。四、采煤工作面頂板的控制

（二）支架與圍巖的關(guān)系

2.支架與圍巖共同承載原理的支護方式

二次支護節(jié)式結(jié)構(gòu)的巷道支架符合上述原理的支護方式及支架結(jié)構(gòu)與性能有：第三十頁，共一百六十八頁。第二部分：礦山壓力基本知識思考題煤層被采后，煤層上方和工作面推進方向的巖體移動有何特點和規(guī)律？2.試分析頂板事故的自然原因與事故的形成條件。3.試分析采煤工作面礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律，如何預(yù)防頂板事故的發(fā)生？4.采掘工作面周圍的礦壓顯現(xiàn)特點對安全生產(chǎn)有何意義？5.采掘支護工作對支架有何要求，如何實現(xiàn)？第三十一頁，共一百六十八頁。第三部分：頂板事故的致因與防治

一、采煤工作面頂板事故的防治二、巷道頂板事故的致因及防治第三十二頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（一）頂板事故的分類

采場頂板事故按力源可分為壓垮型漏冒型推垮型冒頂?shù)谌?，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防?/p>

（一）頂板事故的分類

由垂直層面方向的頂板力壓壞采場支架而導(dǎo)致的冒頂，又分為：①老頂來壓時壓垮型冒頂②厚層難冒頂板大面積冒頂③直接頂導(dǎo)致的壓垮型冒頂

1.壓垮型冒頂

第三十四頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（一）頂板事故的分類

因破碎頂板沒有得到有效的防護而冒落導(dǎo)致的冒頂，又分為：2.垮漏型冒頂

大面積漏垮型冒頂局部漏冒型冒頂工作面上下出口的局部冒頂放頂線及其附近的局部冒頂?shù)刭|(zhì)破壞帶附近的局部冒頂?shù)谌屙?，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防?/p>

（一）頂板事故的分類

由于平行于層面方向的頂板力推倒支架而導(dǎo)致的冒頂，又分為：3.推垮型冒頂

復(fù)合頂板推垮型冒頂

金屬網(wǎng)下推垮型冒頂

大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂

采空區(qū)冒矸沖入采場的推垮型冒頂

此外，還可能出現(xiàn)綜合類型冒頂

第三十六頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（一）頂板事故的分類

煤礦中習(xí)慣把采場冒頂分為兩大類：

局部冒頂大型冒頂?shù)谌唔?，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防?/p>

（一）頂板事故的分類

范圍不大，傷亡人數(shù)不多（每次1～2人）的冒頂，可分為：1.局部冒頂

靠近煤壁附近的局部冒頂

放頂線附近的局部冒頂上下出口的局部冒頂

地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂?shù)谌隧?，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防?/p>

（一）頂板事故的分類

范圍較大，傷亡人數(shù)較多（每次3人以上）的冒頂，可分為：

2.大型冒頂

兩端來壓時的壓垮型冒頂

厚層難冒落大面積冒頂直接導(dǎo)致的壓垮型冒頂大面積漏垮型冒頂

復(fù)合頂板推垮型冒頂金屬網(wǎng)下推垮型冒頂大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂?shù)谌彭?，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防?/p>

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①原因分析1.靠近煤壁附近的局部冒頂

節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石強度低

支護質(zhì)量差，支撐力不足造成離層炮采時，裝藥量過多，放頂崩倒支架，頂板失控老頂來壓時，煤壁附近直接頂破碎新暴露的頂板沒有及時支護綜采時，端面距過大②案例分析第四十頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察③防治措施1.靠近煤壁附近的局部冒頂

對新暴露的頂板及時支護，如圖3-1、3-2、3-3所示炮采時，炮眼布署及裝藥量要合理煤層的節(jié)理方向與工作的推進方向垂直或斜交來壓期間，若煤壁片幫，要進行超前支護，減小端面距綜采時，對破碎頂板要注入粘結(jié)劑進行固化加快工作面推進速度采高大，煤體松軟時，加設(shè)護幫裝置第四十一頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察1.靠近煤壁附近的局部冒頂

圖3-1正懸臂交錯頂梁支護第四十二頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察1.靠近煤壁附近的局部冒頂

圖3-2錯梁直線柱支架布置1-臨時柱；2-正式柱第四十三頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察1.靠近煤壁附近的局部冒頂

圖3-3短頂梁與基本頂梁配合情況第四十四頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①原因分析2.上下出口局部冒頂

此處為應(yīng)力疊加區(qū)域，頂板完整性可能遭到破壞換棚時，破碎頂板冒落移機頭機尾，交換抬棚，破碎頂板冒落老頂來壓時，支柱側(cè)向力不足，推倒支架造成局部冒落老頂來壓時，壓壞部分支柱，導(dǎo)致的局部冒頂②案例分析第四十五頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察③防治措施2.上下出口局部冒頂

及時架設(shè)有足夠支撐力和可縮性的支柱

支護糸統(tǒng)必須具有一定的側(cè)向力換棚時，要模清頂板情況，采取必要的措施

第四十六頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①原因分析3.放頂線附近的局部冒頂

回柱方式不合理，先回“吃勁”柱子，引起周圍破碎頂板的冒落

頂板存在由斷層、裂隙、層理等切割而成的大塊游離巖塊時，回柱后游離巖塊推倒支架，導(dǎo)致冒頂。如圖3－4所示在金屬網(wǎng)假頂下回柱放頂時，如果網(wǎng)上有大塊游離巖，也會發(fā)生因游巖塊旋轉(zhuǎn)而推倒支架的局部冒頂

②案例分析第四十七頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察3.放頂線附近的局部冒頂

圖3-4頂板中游離巖塊旋轉(zhuǎn)推倒支架第四十八頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察③防治措施3.放頂線附近的局部冒頂

采用正確的回柱方法，防止頂板壓力向局部支柱集中而造成回柱的困難若工作面使用木支柱，可直接用鉸車遠(yuǎn)距離回柱加強地質(zhì)工作，記載大巖塊的位置與尺寸在大巖塊下用木垛等加強支護

當(dāng)大巖塊尺寸超過一次放頂步距時，在大巖塊下延長控頂距第四十九頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①原因分析4.地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂

工作面與斷層垂直或斜交在頂板活動過程中，斷層附近的破斷巖塊順斷面下滑，推倒工作面支架局部冒頂

②案例分析第五十頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察③防治措施4.地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂

斷層破壞帶在工作面出現(xiàn)后，加強支護，背好背板在放頂線處，斷層兩側(cè)架好木垛，加強支護迎著巖塊可能滑下的方向支設(shè)戧棚或戧柱

第五十一頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①冒頂特點5.復(fù)合頂板推垮型冒頂

頂板壓力不大，支架無變形，無折損多數(shù)情況下，直接頂已沿煤壁斷裂冒頂后，支柱多數(shù)沿煤層向下傾倒

多數(shù)情況下，發(fā)生在回柱放頂過程第五十二頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂機理5.復(fù)合頂板推垮型冒頂

離層圖3-5下位軟巖層離層斷裂斷裂第五十三頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂?shù)攸c5.復(fù)合頂板推垮型冒頂

開切眼附近

地質(zhì)破壞帶附近舊巷附近掘進破壞復(fù)合頂板的地點傾角大的地段頂板巖層含水的地段局部冒頂區(qū)附近尖滅構(gòu)造地段案例分析第五十四頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察防治措施5.復(fù)合頂板推垮型冒頂

掘進上下順槽時，不破壞復(fù)合頂板應(yīng)用偽傾斜工作面，以增加阻力控制采高，使軟巖冒落后超過采高，增加六面體下推的阻力采用整體支架，用拉鉤聯(lián)接器把每排支柱連起來，與鉸接頂梁十字交叉，形成整體結(jié)構(gòu)，如圖3-6所示。利用戧棚、戧柱加強支護系統(tǒng)布置樹脂錨桿，將開切眼附近和控頂區(qū)內(nèi)的軟硬巖層錨在一起，防止冒頂

第五十五頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察5.復(fù)合頂板推垮型冒頂

圖3-6拉鉤式連接器1-金屬支柱；2-拉鉤式連接器第五十六頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①冒頂特點6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂

發(fā)生在初次放頂前后及回柱時推垮前支柱受力一般不大推垮時，支柱無折損推垮速度快，人力無法抵抗煤層傾角一般在20°以上發(fā)生支護方式一般為單體金屬磨擦支柱第五十七頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂機理6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂

由于支護失效，首先形成網(wǎng)兜由于支柱初撐力小，剛度小，在碎塊壓力下，支架失穩(wěn)。如圖3-7所示。案例分析第五十八頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂

圖3-7金屬網(wǎng)假頂下推垮型冒頂過程第五十九頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察防治措施6.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂

提高初撐力及剛度，增加穩(wěn)定性在二分層及以下分層開采時，用內(nèi)錯式布置開切眼，避免網(wǎng)下碎矸之上存在空隙用“整體支架”增加支架的穩(wěn)定性初次放頂，要把金屬網(wǎng)下放到底板第六十頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察①冒頂特點7.大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂

發(fā)生在回柱時或放頂后

游離巖塊的重力與支反力不在同一條作用線上，重力大于支反力，且重力靠老塘側(cè)一般將支柱推向煤壁第六十一頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂機理7.大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂

頂板由斷層、裂隙、層理或薄弱巖層切割成游離大巖塊大巖塊形成旋轉(zhuǎn)力矩，將支柱推倒案例分析第六十二頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察防治措施正確判斷游離巖塊的范圍

對游離巖塊加強支護待游離巖塊全部處于采空區(qū)時，再用回柱絞車7.大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂

第六十三頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察頂板條件直接頂較薄，厚度小于采高2～3倍

直接之上的老頂分層厚度小于5～6米8.壓垮型冒頂

第六十四頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂前兆煤壁片幫頂板下沉速度急劇增加支柱載荷急劇增大靠煤幫頂板掉渣靠煤幫頂板斷裂摩擦柱放炮8.壓垮型冒頂

第六十五頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂類型8.壓垮型冒頂

圖3-8壓垮型冒頂類型之一、之二第六十六頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察案例分析防治措施加強地質(zhì)工作，摸清直接頂與老頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和力學(xué)特性進行常規(guī)礦壓觀測，準(zhǔn)確掌握來壓步距，加強來壓預(yù)報合理選擇支護方式，合理設(shè)計工作面支護強度，特別對末排支柱要加大支護強度遇到平行于工作面的斷層，要加強維護，不得正?；刂?，待斷層進入采空區(qū)后再回柱8.壓垮型冒頂

第六十七頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂原因煤層之上是厚而堅硬的砂巖，常常大面積懸而不冒，老頂來壓步距達50～70ｍ。當(dāng)自身強度承受不了自重和上位巖層重量時，即彎曲應(yīng)力超過了極限強度時，出現(xiàn)斷裂及垮落?；夭蛇^程中遇到較發(fā)育的原生裂隙或斷層，也會導(dǎo)致冒落9.大面積冒頂

第六十八頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察冒頂前兆頂板斷裂聲響的頻率和音響增大有明顯片幫現(xiàn)象底板有可能出現(xiàn)底鼓巷道超前壓力明顯支柱載荷和頂板下沉速度明顯增大有時采空區(qū)頂板發(fā)生裂縫和淋水加大9.大面積冒頂

案例分析第六十九頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察防治措施頂板高壓注水，周期來壓步距減少60～70％，如圖3-9所示強制放頂循環(huán)式淺孔放頂（每1-2個循環(huán)，打一排鉆孔）步距式深孔放頂（周期來壓前，沿工作面向頂板打鉆孔），如圖3-10所示超前深孔松動爆破（在上下順槽，向頂板打深孔），如圖3-11所示

地面深孔放頂（地面打鉆到放頂位置而后爆破）9.大面積冒頂

第七十頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察9.大面積冒頂

圖3-9頂板注水鉆孔布置方式及其參數(shù)a-四老溝礦8205工作面頂板注水鉆孔的布置方式b-云崗礦8205工作面頂板注水孔的布置方式第七十一頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察9.大面積冒頂

圖3-10“步距式”深孔放頂?shù)谄呤?，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防?/p>

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察9.大面積冒頂

圖3-11超前深孔松動爆破第七十三頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察案例分析防治措施預(yù)測回采工作面圍巖動態(tài)（主要預(yù)測頂?shù)装宓姆€(wěn)定性）確定合理的支護強度（垂直分力小、傾斜向下分力大、沿層面下滑是控制的主要問題）。加強工作面支架不穩(wěn)定性，防止底板滑移。10.急傾斜煤層頂板事故

第七十四頁，共一百六十八頁。一、采煤工作面頂板事故的防治

（二）各種頂板事故的原因分析及勘察防治措施當(dāng)煤層傾角超過60o，底板開始向下滑動，防止底板滑移的措施有：推廣急傾斜煤層工作面液壓支架（支撐力大，具有防倒防滑性能及煤矸滾落保護裝置）。打緊支柱，軟底要下底梁，順山棚梁要對接。適當(dāng)控制采高。10.急傾斜煤層頂板事故

第七十五頁，共一百六十八頁。二、巷道頂板事故的致因及防治

（一）巷道頂板事故的分類

1.掘進工作面冒頂事故

2.巷道交岔處的冒頂事故

第七十六頁，共一百六十八頁。二、巷道頂板事故的致因及防治

（二）掘進工作面的冒頂事故的原因及防治1.冒頂原因

2.案例分析

掘進破巖后，頂部巖石與巖體失去聯(lián)系，若支護不及時，隨時可能冒落；已支護的頂部巖石，若支護失敗，可能造成冒落。第七十七頁，共一百六十八頁。二、巷道頂板事故的致因及防治

（二）掘進工作面的冒頂事故的原因及防治3.防治措施

根椐巖性，控制空頂距，當(dāng)遇到破碎帶或?qū)永?、裂隙發(fā)育時，應(yīng)緊跟掘進支護；嚴(yán)格敲幫問頂制度，危石必須挑下，無法挑下時應(yīng)采取臨時支撐措施，嚴(yán)禁空頂作業(yè)；在破碎帶掘進巷道，要縮小支護棚距，用拉條將棚子連成一體，防止推跨；對破碎帶有時可超前注速凝劑，固化巖體；掘進頭有空頂區(qū)和破碎帶必須背嚴(yán)結(jié)實，必要時要掛網(wǎng)防止漏空；炮眼布置及裝藥量必須與巖石性質(zhì)、支架和掘進頭距離相適應(yīng)，防止放炮崩倒棚子；錨桿支護注意眼深和錨桿密度，必要時錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護第七十八頁，共一百六十八頁。二、巷道頂板事故的致因及防治

（三）巷道交岔處頂板事故的原因與防治1.冒頂原因

2.案例分析

交岔處斷面大，巖層松動范圍大，巷道壓力大，可發(fā)生冒頂；交岔處支護復(fù)雜，有兩巷支架，有抬棚，支架穩(wěn)定性要求高，強度大，支護質(zhì)量不好可發(fā)生冒頂。第七十九頁，共一百六十八頁。二、巷道頂板事故的致因及防治

3.防治措施

開岔口應(yīng)選擇巖性較好的位置嚴(yán)格操作規(guī)程，先支抬棚，后拆除原棚注意選用抬棚材料的質(zhì)量與規(guī)格，保證抬棚有足夠的強度當(dāng)開口處圍巖夾角被壓壞，應(yīng)及時采取加強和穩(wěn)定措施

（三）巷道交岔處頂板事故的原因與防治第八十頁，共一百六十八頁。第三部分：頂板事故的致因防治

思考題1.煤礦頂板事故是如何分類的？2.采煤工作面的頂板事故可歸納有幾種類型？3.如何分析采煤工作面事故頻發(fā)的地點及原因？4.巷道頂板事故的主要原因及防治措施是什么？

第八十一頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

1.直接頂初次垮落對安全生產(chǎn)的影響

圖4-1直接頂初次垮落形成過程(a)(b)(c)第八十二頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

2.老頂?shù)某醮蝸韷号c周期來壓對工作面頂板管理的影響

圖4-2老頂斷裂成巖塊后的轉(zhuǎn)動第八十三頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

2.老頂?shù)某醮蝸韷号c周期來壓對工作面頂板管理的影響

圖4-3老頂周期來壓的力學(xué)模型

第八十四頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

3.直接頂?shù)耐暾詫Π踩a(chǎn)的影響

節(jié)理裂隙按生成原因又分為三類：原生裂隙壓裂裂隙構(gòu)造裂隙第八十五頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

3.直接頂?shù)耐暾詫Π踩a(chǎn)的影響

圖4-4各類裂隙圖R1:平行于層面R2:垂直于層面R3:向煤壁方向傾斜R4:向老塘方向傾斜R5:楔形裂隙第八十六頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

4.回采工作面作業(yè)規(guī)程的編制是工作面安全生產(chǎn)的重要依據(jù)

圖4-5工作面實際測定的“S－t”曲線1－采煤機距測點15米；2－采煤機距離測點10米；3－放頂過測點S點；4－放頂過測點15米；5－放震動炮后；6－采煤機距測點6米5.回采工作面推進速度對頂板管理的影響

第八十七頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

6.回采工序在時間上、空間上的相對位置關(guān)系對安全生產(chǎn)的影響

圖4-6回采工作面支架調(diào)壓試驗所得“P－△L”曲線周期來壓情況…O…表示最大值；-O－表示平均值；A－支架工作穩(wěn)定區(qū)；B－支架工作不穩(wěn)定區(qū)7.回采工作面支架支撐力的選定應(yīng)遵循的原則第八十八頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

8.回采工作面回柱順序?qū)Π踩a(chǎn)的影響9.頂?shù)装鍡l件對支護效果的影響第八十九頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

10.采煤工作面丟失頂煤和底煤的危害及傘檐煤的有關(guān)規(guī)定

采煤工作面任意丟失頂煤或底煤，會帶來以下三方面的問題：浪費資源，使工作面回采率達不到規(guī)定要求。對于有自然發(fā)火傾向的煤層，丟失在采空區(qū)內(nèi)的煤炭可導(dǎo)致自然發(fā)火，引起內(nèi)因火災(zāi)。會導(dǎo)致“頂板+支架+底板”組成的支護系統(tǒng)的剛度降低，引起單體支柱鉆底或液壓支架底座下陷，頂板狀況進一步惡化，從而導(dǎo)致頂板事故。第九十頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

11.新暴露頂板的離層危害及防治

圖4-7短頂梁與基本頂梁配合情況第九十一頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

12.來壓期間與回采期間煤壁片幫的危害及防治13.

回柱放頂時的隱患及防治

14.回采工作面控頂距離對工作面頂板管理造成的影響

15.放炮崩倒工作面支柱的危害及防治

第九十二頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

16.回采工作面初次放頂及收作應(yīng)注意以下問題17.工作面端頭支護對安全生產(chǎn)的影響及防治

18.工作面前方兩道超前移動支承壓力對頂板管理的影響

19.處理工作面冒頂事故應(yīng)注意的問題

20.開采順序?qū)Π踩a(chǎn)的影響第九十三頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

21.底板巖石巷道位置的選擇對巷道穩(wěn)定性的影響圖4-8巷道圍巖不同時掘進期間的移動量1、2－圍巖比較穩(wěn)定和中等穩(wěn)定的巖巷；3、4－圍巖中等穩(wěn)定和不穩(wěn)定的半穩(wěn)定巖巷第九十四頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

21.底板巖石巷道位置的選擇對巷道穩(wěn)定性的影響圖4-9巷道周圍煤、巖的非均質(zhì)性造成的支架變形和折損第九十五頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

21.底板巖石巷道位置的選擇對巷道穩(wěn)定性的影響圖4-10地質(zhì)構(gòu)造造成的巷道破壞第九十六頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

22.采掘過程中應(yīng)嚴(yán)禁兩個問題

其一，嚴(yán)禁任意擴大和縮小設(shè)計規(guī)定的煤柱。采空區(qū)不得遺留未經(jīng)設(shè)計規(guī)定的煤柱。其二，嚴(yán)禁破壞工業(yè)廣場、礦界、防水和井巷等的安全煤柱。第九十七頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

23.嚴(yán)禁在控頂區(qū)域內(nèi)提前回柱主要原因：有利于形成再生頂板：作下分層開采時的頂板用之，一般壓實時間為4～6個月?？蓽缁鸪龎m；可防自然發(fā)火：水有很大的吸熱能力，1升水汽化成蒸汽時能吸收2256焦耳的熱量，使物體冷卻后停止自燃。24.采用分層跨落法開采時，必須向采空區(qū)注水或注漿

第九十八頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

25.來壓期間與回采期間煤壁片幫的危害及防治26.深井礦壓參數(shù)對安全開采的影響

27.巷道過斷層或破壞帶的隱患排除

28.支護材料的選擇及支護質(zhì)量對巷道穩(wěn)定性的影響第九十九頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

29.錨桿支護對巷道穩(wěn)定性的影響

圖4-11（1）錨桿懸吊作用第一百頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

29.錨桿支護對巷道穩(wěn)定性的影響

圖4-11（2）錨桿組合作用第一百零一頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

29.錨桿支護對巷道穩(wěn)定性的影響

圖4-11（3）錨桿擠壓作用第一百零二頁，共一百六十八頁。第四部分：煤礦事故隱患分析

30.巷道岔口位置的選擇及支護對巷道穩(wěn)定性的影響

31.采用錨桿錨噴支護形式應(yīng)該注意下列問題32.巷道維護對巷道穩(wěn)定性的影響第一百零三頁，共一百六十八頁。思考題如何認(rèn)識煤礦頂板事故隱患的危害？2.試分析與外力量及消除煤礦頂板事故隱患的重要性。3.試分析事故隱患與事故的關(guān)系。第四部分：煤礦事故隱患分析

第一百零四頁，共一百六十八頁。第五部分：沖擊地壓的基本知識

一、概述二、沖擊礦壓的形成和機理

三、影響沖擊礦壓發(fā)生的因素四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)第一百零五頁，共一百六十八頁。一、概述

（一）國內(nèi)外沖擊地壓的發(fā)生情況

1.根據(jù)沖擊地壓的物理特征，按發(fā)生原因分為三類。

壓力型沖擊地壓突發(fā)型沖擊地壓爆炸型沖擊地壓（二）沖擊地壓的分類第一百零六頁，共一百六十八頁。一、概述

（二）沖擊地壓的分類2.根據(jù)沖擊地壓的能量特征，按沖擊時釋放的地震能大小分為五個等級。

微沖擊

弱沖擊

中等沖擊強烈沖擊災(zāi)害性沖擊第一百零七頁，共一百六十八頁。一、概述

（二）沖擊地壓的分類3.根據(jù)參與沖擊的巖體類別分為兩類。

煤層沖擊（煤爆）

巖層沖擊（巖爆）

第一百零八頁，共一百六十八頁。一、概述

（二）沖擊地壓的分類4.根據(jù)沖擊力源分為3級重力型

構(gòu)造型

中間型第一百零九頁，共一百六十八頁。一、概述

（二）沖擊地壓的分類5.我國對沖擊地壓的分類

一般沖擊地壓

破壞型沖擊地壓

沖擊地壓事故第一百一十頁，共一百六十八頁。一、概述

（三）沖擊地壓的危害及研究現(xiàn)狀主要成果：

沖擊地壓機理研究

煤層沖擊傾向試驗研究

鉆屑法的研究地音煤層注水（已推廣使用）煤層卸壓爆破（已部分推廣使用）堅硬頂板處理（注水軟化等措施，有效控制了大冒頂?shù)葲_擊地壓現(xiàn)象）（四）沖擊地壓在我國礦區(qū)的分布第一百一十一頁，共一百六十八頁。二、沖擊礦壓的成因和機理

沖擊礦壓的成因和機理可用以下準(zhǔn)則的原理模型加以說明：強度準(zhǔn)則：式中:--分別為自重和構(gòu)造應(yīng)力；--分別由開采引起的附加應(yīng)力和其他條件（水、溫度等）引起的應(yīng)力；--煤體與圍巖交界處的應(yīng)力；--煤體和圍巖系統(tǒng)強度；第一百一十二頁，共一百六十八頁。二、沖擊礦壓的成因和機理

能量準(zhǔn)則：式中:--圍巖與煤中貯存的彈性能；

--消耗于克服煤體與圍巖邊界處和煤體破壞等阻力的能量；

--圍巖系統(tǒng)和煤體內(nèi)的能量釋放速度；

--克服圍巖邊界阻力和煤體破壞時吸收能量的速度；

--分別為圍巖系統(tǒng)和煤體內(nèi)能量釋放的有效系數(shù)；

第一百一十三頁，共一百六十八頁。二、沖擊礦壓的成因和機理

沖擊傾向準(zhǔn)則：式中:--煤體（圍巖）的沖擊傾向度指數(shù)，是用來描述沖擊地壓危險性的指標(biāo)；

--試驗確定的沖擊傾向界限值。

第一百一十四頁，共一百六十八頁。三、影響沖擊地壓發(fā)生的因素1.開采深度

假設(shè)煤層中的形變彈性能被塑性變形所吸收，則體變彈性能全消耗于破壞煤體和使其產(chǎn)生運動。若不計應(yīng)力集中的影響作用時，則有（一）礦山地質(zhì)因素第一百一十五頁，共一百六十八頁。三、影響沖擊地壓發(fā)生的因素1.開采深度（一）礦山地質(zhì)因素令則第一百一十六頁，共一百六十八頁。三、影響沖擊地壓發(fā)生的因素1.開采深度設(shè)煤在單向載荷時的抗壓強度為，則用于破碎煤塊的單位體積所需要的能量為：（一）礦山地質(zhì)因素故第一百一十七頁，共一百六十八頁。三、影響沖擊地壓發(fā)生的因素1.開采深度

若考慮巷道周邊的巖塊處于雙向受力狀態(tài)，則所需能量要比U1大，現(xiàn)用一般性系數(shù)K0（K0≠1）來表示，則破壞單位體積的能量U2為：（一）礦山地質(zhì)因素第一百一十八頁，共一百六十八頁。三、影響沖擊地壓發(fā)生的因素1.開采深度按能量準(zhǔn)則：（一）礦山地質(zhì)因素所以：化簡得：此處的H即是發(fā)生沖擊地壓的臨界深度，國內(nèi)外資料表明為200米。第一百一十九頁，共一百六十八頁。三、影響沖擊地壓發(fā)生的因素1.開采深度釋放出來的動能應(yīng)為：

（一）礦山地質(zhì)因素由于礦井條件的復(fù)雜性，上式只能說明達到一定開采深度是形成沖擊礦壓的一個基本條件，并非達到這一深度必有沖擊發(fā)生，而是發(fā)生沖擊地壓的基本條件必須為H深度以上，實際資料表明，多數(shù)礦井的開采深度達到200米以上時才發(fā)生沖擊地壓。

第一百二十頁，共一百六十八頁。三、影響沖擊地壓發(fā)生的因素1.開采深度表5-1我國部分礦井發(fā)生沖擊地壓的臨界深度

（一）礦山地質(zhì)因素第一百二十一頁，共一百六十八頁。三、影響沖擊地壓發(fā)生的因素1.開采深度表5-2發(fā)生沖擊地壓的強度和頻次與開采深度的關(guān)系（一）礦山地質(zhì)因素第一百二十二頁，共一百六十八頁。三、影響沖擊地壓發(fā)生的因素1.開采深度表5-3波蘭發(fā)生沖擊地壓的頻次與開采深度的關(guān)系（一）礦山地質(zhì)因素第一百二十三頁，共一百六十八頁。三、影響沖擊地壓發(fā)生的因素２.煤層和頂板巖石性質(zhì)及特征

（一）礦山地質(zhì)因素３.地質(zhì)構(gòu)造

第一百二十四頁，共一百六十八頁。三、影響沖擊地壓發(fā)生的因素２.煤柱（二）開采技術(shù)因素３.放炮１.采煤方法

圖5-1易形成沖擊條件的特例第一百二十五頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)預(yù)防原則：二是改變煤巖體的物理力學(xué)性能，以減弱彈性能的能力。一方面降低應(yīng)力（能量）的集中程度；第一百二十六頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（一）超前開采解放層圖5－2超前開采解放層1–危險層；2–保護層；3–保護區(qū)；4–缷載區(qū)第一百二十七頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（二）無煤柱開采完全沿空掘巷留小煤柱的沿空掘巷

保留老巷部分?jǐn)嗝娴难乜站蛳铮?應(yīng)用沿空巷道

（１）沿空掘巷第一百二十八頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（二）無煤柱開采圖5－3完全沿空掘巷

１.應(yīng)用沿空巷道

（1）沿空掘巷第一百二十九頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（二）無煤柱開采圖5－４留小煤柱的沿空掘巷

１.應(yīng)用沿空巷道

（1）沿空掘巷第一百三十頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（二）無煤柱開采圖5－5沿空留巷

１.應(yīng)用沿空巷道

（2）沿空留巷第一百三十一頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（二）無煤柱開采圖5－6沿空掘開切眼的方式

１.應(yīng)用沿空巷道

（2）沿空留巷第一百三十二頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（二）無煤柱開采圖5－7傾斜長壁沿空留巷

１.應(yīng)用沿空巷道

（2）沿空留巷第一百三十三頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（二）無煤柱開采圖5－8底板巖石平巷上部留有煤柱時應(yīng)力集中情況

2.進行跨巷回采

（1）跨越平巷回采第一百三十四頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（二）無煤柱開采圖5－9跨越平巷回采方式及平巷內(nèi)壓力變化情況

2.進行跨巷回采

（1）跨越平巷回采

第一百三十五頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（二）無煤柱開采圖5－10跨上山回采時區(qū)段煤柱對沖擊的影響

2.進行跨巷回采

（2）跨上山回采，不留區(qū)段煤柱第一百三十六頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（三）合理安排開采順序，禁止工作面對采和追采

圖5－11上下層采煤工作面的超前關(guān)系由圖可知上下層工作面的安全錯距可采用下式計算：式中：－安全錯距（米）；

M－層間距離（米）;

－層間距離（米）;

L－兩工作面間的備用距離，一般為35～50米（即一個月的推進度）。

b－最大控頂距避免跳區(qū)段回采避免對采追采的安全距離背離采空區(qū)回采第一百三十七頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（四）避免在高應(yīng)力區(qū)掘進巷道

前已述（五）采用長壁式工作面開采具有沖擊危險的煤層（六）改變煤巖體的物理力學(xué)性質(zhì)

第一百三十八頁，共一百六十八頁。四、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)（七）設(shè)置沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)

圖5－12所示的沖擊地壓綜合防治方案，可供相關(guān)人員參考。第一百三十九頁，共一百六十八頁。思考題試分析沖擊地壓的機理及沖擊條件。試分析采深與沖擊地壓的關(guān)系．從開采技術(shù)上應(yīng)如何預(yù)防沖擊地壓的發(fā)生。第五部分：沖擊地壓的基本知識

第一百四十頁，共一百六十八頁。第六部分：深井礦壓知識分析

一、研究深井礦山壓力的重要性及其意義

二、深井開采極限深度的確定三、深井巷道的礦壓顯現(xiàn)特點分析四、深井采場的礦壓顯現(xiàn)特點分析五、深井與沖擊地壓的關(guān)系六、深井巷道、采場的支護措施與研究方向第一百四十一頁，共一百六十八頁。一、研究深井礦山壓力的重要性及其意義

隨著采深的增加，工作面前方支承壓力帶中巷道頂?shù)装逡平恳蚕鄳?yīng)增加，其梯度為：圍巖強度為30MPa移近量212mm/100m(采深)圍巖強度為50MPa移近量115mm/100m(采深)圍巖強度為90MPa移近量35

mm/100m(采深)煤體內(nèi)支承壓力帶總寬度增加37%，(平均增量為6m/100m)支承壓力帶內(nèi)最大壓力增加一倍，(平均增量為2.4MPa/100m)沿煤層法線方向，頂板強烈破壞帶的高度增加77%，（平均增量為4.6m/100m）。第一百四十二頁，共一百六十八頁。（一）國外煤礦巷道極限深度的確定１.原蘇聯(lián)表達式為：二、深井開采極限深度的確定即：式中：——覆巖重量，t/m3；H——極限深度，m；Rc——單向抗壓強度，kg/cm2；極限深度確定為：H=800m（注：不同的巖性有不同的容重及單向抗壓強度）為不穩(wěn)定狀態(tài)時的極限深度

第一百四十三頁，共一百六十八頁。（一）國外煤礦巷道極限深度的確定2.德國結(jié)合實測數(shù)據(jù)及實驗室實驗，計算所得的極限壓力值與極限深度值為：二、深井開采極限深度的確定式中：ρ——極限壓力MN/m2；β——底板巖層強度MN/m2，巖性不同，值也不相同；H——極限深度，m為此得出德國煤礦的極限深度為800~1200m，1200m為超深度或大深度開采。第一百四十四頁，共一百六十八頁。（一）國外煤礦巷道極限深度的確定3.英國極限深度為750m。二、深井開采極限深度的確定根據(jù)國外有關(guān)資料介紹，波蘭煤礦的極限深度為750m日本煤礦的極限深度為600m第一百四十五頁，共一百六十八頁。（二）我國煤礦極限深度的確定當(dāng)巖層處于塑性變形階段時，1.確定側(cè)壓系數(shù)“λ”值側(cè)壓系數(shù)“λ”值是水平壓力與垂直壓力之比。二、深井開采極限深度的確定即認(rèn)為μ=0.5第一百四十六頁，共一百六十八頁。（二）我國煤礦極限深度的確定2.確定巷道周邊圍巖壓力集中系數(shù)k表6-1不同巷道斷面壓力集中系數(shù)一覽表二、深井開采極限深度的確定第一百四十七頁，共一百六十八頁。（二）我國煤礦極限深度的確定3.時間效應(yīng)巖石強度常隨時間而變化，一般認(rèn)為長時強度為瞬時強度的0.7~0.75倍，即長時載荷影響系數(shù)，η=0.7~0.75。二、深井開采極限深度的確定表6-2長時載荷影響系數(shù)第一百四十八頁，共一百六十八頁。（二）我國煤礦極限深度的確定4.巖體強度Rc二、深井開采極限深度的確定Rc為巖體單向抗壓強度，由實驗室得出。5.回采影響系數(shù)不受相鄰礦區(qū)回采影響時，取KH=0.77受相鄰礦區(qū)回采影響時，KH=0.5~0.4第一百四十九頁，共一百六十八頁。（二）我國煤礦極限深度的確定二、深井開采極限深度的確定所以，當(dāng)巷道周邊圍巖壓力超過巷道周邊巖體單向抗壓強度時，巷道變形劇烈，可認(rèn)為此時的巷道即為極限深度，表達式為：

即

如果考慮構(gòu)造因素的影響，應(yīng)乘以構(gòu)造系數(shù)Kg，Kg的取值范圍一般按經(jīng)驗取0.67。即

第一百五十頁，共一百六十八頁。（二）我國煤礦極限深度的確定二、深井開采極限深度的確定圍巖性質(zhì)不同，極限深度也是不同的，根據(jù)我國礦情，在非軟巖類圍巖中，不穩(wěn)定的圍巖極限深度為300~400m；中等穩(wěn)定的圍巖極限深度為650~750m；穩(wěn)定的圍巖極限深度為1000m以上。超過各類圍巖的極限深度后，埋深每增加100m，其圍巖移近量的增量如表6-3所示

。

第一百五十一頁，共一百六十八頁。（二）我國煤礦極限深度的確定二、深井開采極限深度的確定表6-3不同圍巖不同深度移近量增量一覽表第一百五十二頁，共一百六十八頁。（二）我國煤礦極限深度的確定二、深井開采極限深度的確定在各類圍巖條件下，埋深與巷道圍巖移近量的關(guān)系如圖6-1所示：圖6-1埋深與巷道圍巖變形量的關(guān)系2004006008001000120014001600H(m)2000400600800100012001400(mm)軟巖不穩(wěn)定巖石中等穩(wěn)定巖石比較穩(wěn)定巖石第一百五十三頁，共一百六十八頁。三、深井巷道的礦壓顯現(xiàn)特點分析

表6-4中硬巖石兩幫壓力、煤巖平均抗壓強度與采深的關(guān)系

煤巖體抗壓強度與采深的關(guān)系如表6-4所示

第一百五十四頁，共一百六十八頁。三、深井巷道的礦壓顯現(xiàn)特點分析

對表中數(shù)據(jù)進行回歸分析后，求得砂巖、泥巖、硬煤隨著深度增加而增加的平均抗壓強度梯度為：砂巖：Rcs=380+6.6H泥巖：Rcn=2000+3.5H硬煤：Rcm=1940-0.6H第