復合頂板推垮型冒頂事故的防治

山西工程職業(yè)學院主講教師：王神虎

《煤礦安全技術》

頂板事故防治技術

安全技術與管理專業(yè)教學資源庫一、復合頂板的概念復合頂板的一般特征是下軟上硬。下部軟巖層一般是泥巖、頁巖、砂頁巖，上部硬巖層一般是中粒砂巖、細粒砂巖、火成巖等，在軟硬巖層之間存在有弱面和光滑面，粘結力很小，極易分離。下部軟巖層的厚度一般大于0.5m，但小于2.0m。當采煤工作面向前推進后，松軟頂板的下沉與堅硬頂板的下沉不同步，因此軟硬巖層之間發(fā)生了離層，特別是在支架的初撐力很小時，離層現象更為突出。復合頂板推垮型冒頂事故的防治一、復合頂板的概念

常見復合頂板類型（1）由于沖刷而造成的復合頂板，原為一種巖性變?yōu)閮煞N不同的巖性，兩層的層理分明，中間夾有薄弱煤巖或光滑面，使原來的非復合頂板變?yōu)楝F在的復合頂板。復合頂板推垮型冒頂事故的防治由非復合頂板變?yōu)閺秃享敯?-煤層；2—硬頂板；3—弱面；4軟頂板（2）斷層形成的復合型頂板，在傾角較小、水平斷距很大的斷層作用出現不同類型的復合型頂板。（3）與不可采煤層構成的復合型頂板。在近距離煤層群中，上一層煤的厚度由厚變薄、由可采變?yōu)椴豢刹?，而且直接頂較硬；下一煤層頂板比較軟，與上層煤及上層煤頂板構成復合頂。由斷層形成的復合型頂板1—煤層；2、3—斷層下盤頂板變?yōu)閺秃闲晚敯逑旅簩拥捻敯迮c煤層構成復合型頂板1—煤層；2—與不可采煤層構成復合頂板；3—硬頂版復合頂板推垮型冒頂事故的防治

（4）頂板沿節(jié)理面離層構成的復合型頂板，頂板巖石的主要節(jié)理面傾斜方向與工作面推進方向一致，由于頂板懸露時間不同，節(jié)理面兩側的頂板下沉值不一樣，沿節(jié)理面會產生離層現象，從而構成復合型頂板。下部的軟巖層，可能由一層以上不同巖性的巖層所組成，也可能是由層理比較發(fā)育的巖層組成。當采用傾斜分層下行垮落法開采厚煤層時，再生頂板內下部軟巖層的厚度為0.5m～2.0m之間，其上為較硬巖層或擠住的斷裂巖塊，上下巖層之間的粘結性不大，則在開采下分層時，下分層可能處于再生的復合頂之下。頂板沿節(jié)理面離層復合頂板的狀況1—煤層；2—頂板的主節(jié)理面（充填鈣物質）復合頂板推垮型冒頂事故的防治二、復合頂推垮型冒頂的特點（1）冒頂前，頂板壓力不大，支架幾乎沒有變形、損壞，活柱壓縮量不大。（2）在大多數情況下，冒頂前采煤工作面直接頂已沿煤壁斷裂。（3）冒頂后，支柱只是多數沿煤層傾斜方向向下傾倒，也有可能向采空區(qū)或煤壁傾倒，但一般沒有折損。上部巖層大面積懸露而不垮落，個別情況下，冒落幾塊大塊巖石。

推垮型冒頂：是指因水平推力作用使工作面支架大量傾斜而造成的冒頂事故。復合頂板推垮型冒頂事故的防治二、復合頂推垮型冒頂的特點（4）冒頂在任何工序的條件下都可能發(fā)生。（5）冒頂多數發(fā)生在開切眼、地質破碎帶、煤層傾角的附近區(qū)域。（6）在大多數情況下，冒頂前無明顯征兆，冒頂發(fā)生時速度快，強度大，來勢兇猛；有時冒頂前也有一些征兆，能發(fā)現靠采空區(qū)支柱向下傾斜，沿煤壁及沿采空區(qū)邊緣的頂板掉渣等現象，如發(fā)現征兆，迅速撤離，是可以避免傷亡事故發(fā)生的。復合頂板推垮型冒頂事故的防治三、復合頂推垮型冒頂的機理（1）離層：由于支架的初撐力小，支架插入松軟底板或浮煤內，木鞋被壓縮，在頂板上位軟巖層作用下，支架下縮或下沉，而頂板上位硬巖層并未下沉或下沉速度比下位軟巖層緩慢，使軟硬巖層下沉不同步，導致了軟巖層產生離層。

（2）斷裂：在原生裂隙、構造裂隙和采動裂隙作用下，頂板下位巖層形成一個六面體。此六面體與上位硬巖層脫離，四周與原巖層斷開或以采空區(qū)為鄰，下面由單體支架支撐，如果沒有約束，此六面體連同支撐它的單體支架將處于不穩(wěn)定狀態(tài)。復合頂板冒頂機理模型復合頂板推垮型冒頂事故的防治三、復合頂推垮型冒頂的機理（3）去路與推力：當六面體大巖塊周圍、采空區(qū)側或沿傾斜方向下側有一個自由空間時，這個六面體大巖塊就有了去處。在六面體大巖塊去處方向具有一定的傾角時，這個六面體大巖塊在自重力作用下就有了朝去處方向的去路和推力。

（4）推力大于阻力：假設下側有自由空間，而六面體巖塊就有了沿傾斜方向向下的推力。六面體巖塊下滑時，巖層斷裂面將產生阻止下滑的摩擦阻力；采空區(qū)充滿碎矸時，也將產生阻止六面體巖塊下滑的摩擦阻力；上側斷裂面巖層尚未完全斷裂時，有阻止六面體巖塊下滑的向上的拉力。只有當六面體大巖塊向下滑動的推力大于阻止其下滑的總阻力時，才發(fā)生推垮型冒頂。復合頂板推垮型冒頂事故的防治三、復合頂推垮型冒頂的機理（5）誘發(fā)因素：

通過上述的分析，摩擦總阻力是由巖層和碎矸夾緊六面體巖塊而產生的。而且夾的越緊，摩擦阻力就越大。如果發(fā)生震動，六面體巖塊就會產生錯動，則夾緊力就要減少，摩擦阻力也將減少，就有可能出現巖塊下滑的推力大于總摩擦阻力，引起推垮型冒頂事故。采煤工作面放炮、采煤機割煤、支設支架、回柱放頂等工序，以及巖塊自身的下滑運動，都會不同程度地產生震動，從而誘發(fā)推垮型事故的發(fā)生。復合頂板推垮型冒頂事故的防治四、工作面容易發(fā)生推垮型冒頂的地點（1）開切眼附近。（2）地質破碎帶附近。（3）廢棄巷道附近。（4）局部冒頂區(qū)附近。（5）傾角大的地段。（6）頂板巖層含水的地段。（7）掘進區(qū)段巷道時破壞了復合頂板的地點。復合頂板推垮型冒頂事故的防治五、防止復合頂板推垮型冒頂的措施（1）提高單體支柱的初撐力和剛度。（2）采用“整體支架”。（3）應用偽