石膏矿采空区顶板冒落冲击气浪传播规律及安全防范研究

第5章+回采工作面上覆岩层活动规律及其分析

第五章 回采工作面上覆岩层活动规律及其分析 5.1 概述 在煤层或矿床开采过程中，一般把直接进行采煤或开采有用矿物的工作空间称为回采工作面或简称为采场。 顶板：位于煤层之上的岩层称为顶板。分为： （1）直接顶（immediate roof ）：直接顶位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层；通常由具有一定稳定性且易于随工作面回柱放顶而垮落的页岩或砂页岩等岩层组成。也有人认为采空区冒落带内的岩层统属于直接顶。 （2）伪顶（false roof ）：直接顶与煤层间厚度小于0.5m 极易垮落的软弱岩层，它随采随冒。 （3）老顶（基本顶，main roof ）：直接顶上方（有时直接位于煤层之上）的厚而坚硬的岩层。一般由砂岩、石灰岩、砂砾岩等岩层组成。也有人认为冒落带以上的裂隙带岩层统属老顶。 底板：位于煤层以下的岩层。 直接底：直接位于煤层之下的岩层。 工作面回采过程中，必须对回采工作面进行支护，保证工作面有足够的作用空间和形态。同时对采空区要进行处理，目前对采空区的处理方法主要有以下几种。 其中全部垮落法具有回采率高、成本低、简单的优点，在条件适宜时，尽量采用这种方法。 采用全部垮落法时，随着工作面推进，回采工作面空间形状变化见下图。 老顶 底板 直接顶 煤层 伪顶 直接底

在煤体内形成回采空间，其上方的岩体部分重量则有支架承担，同时前方煤壁和采空区冒落的矸石也要承担部分压力。有时由于上位岩层的变化对支架也会产生压力。将这些原因对支架产生的压力常称为顶板压力或矿山压力。 回采空间或巷道上方岩层中未破坏部分或未产生剧烈变形部分，或虽然岩层已破断但仍能整齐排列的部分，有时能形成岩体内的大“结构”。这种大结构能够承担上覆岩层重量，从而对巷道及回采空间起保护作用。根据实际测定，回采工作面支架所承受的力仅为上覆岩层的百分之几。但当工作空间维护的时间较长时，有时由于岩体内所受的力超过了其弹性极限，或由于煤岩的蠕变特性，则使围岩不易形成稳定性结构。这种现象在巷道中极易出现，从而导致巷道围岩的“挤、压、臌”现象。对于回采工作空间，尤其是工作面推进较快时，这种时间影响因素就会变得次要，上覆岩层极易形成大“结构”。 5.2 老顶岩层的稳定性 5.2.1老顶岩层的梁式平衡 当工作面自开切眼推进一段距离后，直接顶悬露达到一定跨度，采空区进行初次放顶，直接顶开始垮落，此时直接顶的跨距称为初次垮落距，初次垮落距的大小与直接顶岩层强度、分层厚度、直接顶内节理裂隙的发育程度有关。 岩层破碎后，体积将产生膨胀，破碎膨胀后的体积与破碎前的体积之比称为碎胀系数。岩石破碎后，在其自重及外载作用下，渐趋压实，碎胀系数变小，压 K。 实后的体积与原体积之比称为残余碎胀系数' p

顶板冒落的预兆

一、顶板冒落的征兆： （1）响声。岩层下沉断裂、顶板压力急剧加大时，支架会发生很大声响；有时也能听到采空区内顶板发出断裂的闷雷声。 （2）掉渣。顶板岩石已有裂缝和碎块，其中小矸石稍受震动就掉落。 （3）片帮。冒顶前煤壁所受压力增加，变得松软，片帮煤比平时多。 （4）漏顶。破碎的伪顶或直接顶，在大面积冒顶以前，有时因为背顶不严或支架不牢而出现漏顶。若不及时处理，会使棚顶托空，支架松动。顶板岩石继续冒落，就会造成没有声响的大冒顶。 （5）裂缝。顶板的裂缝张开，裂缝增多。 （6）脱层（离层）。检查顶板是否脱层要用“敲帮问顶”的方法，如果声音清脆，表明顶板完好；如果顶板发出“空空”的响声，说明上下岩层已经脱离。 酒后操作不应该难免大祸随你来 （7）瓦斯涌出量突然增大。 （8）顶板淋水增大。 二、顶、底 (1)伪顶。伪顶是指直接位于煤层之上的较薄岩层，极易破啐，随采随落。通常为炭质页岩、页岩等，厚度一般在0.5 m以下。

(2)直接顶。直接顶是指位于伪顶之上或直接位于煤层之上(煤层没有伪顶时)的一层或几层岩层。通常由砂质页岩、泥岩、粉眇岩等比较容易垮落的岩层组成。直接顶在煤层采动后随支柱回收或移架而自行垮落，有时需要人工放顶。 (3)基本顶。基本顶俗称老顶，是指位于直接顶或直接位于煤层之上、难以垮落的厚而坚硬的岩层。通常由坚硬的砂岩、砾岩和石灰岩等岩层组成。 (1)直接底。直接底是指直接位于煤层之下，强度较低的岩层。通常由泥岩、炭质页岩和黏土岩等组成。 (2)老底。老底是指位于直接底或直接位于煤层之下，由较硬的砂岩、石灰岩等组成的岩层。 三、顶板冒落的预防 （1）充分掌握顶板压力分布及来压规律。冒顶事故大都发生在直接顶初次垮落、老顶初次来压和周期来压过程中。只要充分掌握压力分布及来压规律，采取有效的支护措施即可防止冒顶。掘进巷道在布置及支架形式的选择上也要充分考虑压力的分布规律及顶板压力大小，把巷道布置在压力降低区内。 （2）采取有效的支护措施。根据顶板特性及压力大小采取合理、有效的支护形式控制顶板，防止冒顶。如果工作面压力太大基本支架难以承受时，还可采用特殊支架支护顶板。综采工作面要严格控制采高，及时移

采场顶板活动规律.

第4章 采场顶板活动规律 1、如何理解矿山压力和矿山压力显现的关系？ 2、什么是直接顶，伪项和老顶，它们之间有何不同？ 3、简述采场上覆岩层活动规律主要假说及其评价。 4、采空区处理方法主要有哪几种？对于难冒落并易发生大面来压的顶板，采空区应采取什么处理方法？ 5、某回采工作面采高为3.5m ，直接顶为砂质页岩，其碎胀系数K p =1.4，直接顶冒落的厚度∑h=8m ，直接顶冒落后，破碎矸石最上部距老顶岩层的距离是多少？ 6、简述直接顶初次垮落前易离层的原因。 7、在目前针对老顶断裂形式的研究中，一般有哪几种理论？ 8、试分析老顶达到极限跨距时，以剪切断裂为主还是以弯曲断裂为主？ 9、有一缓斜煤层，其顶板由四岩层组成，各岩层的数据如下表，如采用刀柱法处理采空区，刀柱间的距离应该是多少？ 10、某回采工作面直接顶冒落后不能充满采空区，老顶岩层厚度h=3m ，其容重γ=24.5kN/m 3，在初次来压前老顶的跨距L=20m ，这时，此老顶已和上部岩层离层，试问，此时老顶中的最大拉应力发生在何处，其数值是多少？ 11、采场上覆岩层结构失稳的基本形式有哪些？ 12、简述采场上覆岩层所形成结构的失稳条件。 13、怎样理解长壁工作面顶板在初次来压前的“拱“或“梁”式结构？ 14、某一缓斜煤层顶板为中砂岩，岩层厚度h ＝4m 抗拉强度R T ＝14000kPa ，作用在岩层上的载荷q=190kN ／m 2，求其极限跨距L T ，设 0,8.0tan ==θ?，计算说明当岩层达到极限跨距时，能否形成三铰拱式平衡？ 15、老顶破断时在岩体内将引起什么性质的扰动？其特点是什么？有何实际意义？

金属地下矿山顶板冒落事故机理及预防措施研究

金属地下矿山顶板冒落事故机理及预防措施研究 发表时间：2017-09-11T16:50:56.790Z 来源：《基层建设》2017年第13期作者：杨志林[导读] 摘要：某集团在对地下开采矿山顶板冒落事故案例统计分析的基础上，对影响系统的因素进行具体分析，金属地下矿山顶板坠落事故发生的机理，以及巷道的围岩松动圈的形成。提出了防止顶板冒落事故的相关技术和管理措施，具有较强的实用性。 正元国际矿业有限公司北京 100025 摘要：某集团在对地下开采矿山顶板冒落事故案例统计分析的基础上，对影响系统的因素进行具体分析，金属地下矿山顶板坠落事故发生的机理，以及巷道的围岩松动圈的形成。提出了防止顶板冒落事故的相关技术和管理措施，具有较强的实用性。 关键词：顶板冒落；影响因素；预防措施 1前言 某矿业开发集团公司随着矿山开采深度逐渐增加，大多数矿山都逐步进入深部开采阶段，多中段作业越来越难，因为开采强度、开采扰动，围岩变形严重破坏和应力场分布是复杂的，同时，由于不同因素的矿山生产环境的影响，机械及设备，导致顶板冒落事故时有发生，严重制约了矿井的安全生产和经济效益。 2顶板冒落事故分析 引起顶板冒落发生的因素具有不确定性，主要影响因素是地质条件（包括工程地质和水文地质条件）、采动影响（包括爆破振动），支撑围岩，曝光时间、检测技术方法，敲帮问顶的不安全行为和安全管理等。通过总结和分析了某集团公司2011～2016年间金属矿山发生松石坠落事故的原因，结果见表1。 从表1可以看出，由不良地质条件引起的事故占26.4%，不良地质条件是造成顶板冒落事故的主要因素。 2.1工程地质因素 2.1.1岩石类型影响 不同岩石类型的物理力学性质不同。受水作用后，矿体及围岩的物理力学性质会发生较大的变化。它们受水侵蚀会膨胀和软化，在围压作用下，巷道围岩的强度和完整性减弱，导致巷道的垮落和变形危害严重。如果巷道布置在这种岩层中，就不能保证安全生产，甚至造成危及井下人员安全的事故。围岩的稳定性对巷道的完整性也起着重要的作用，如果围岩被破坏，那么岩石的强度会大大降低，不能共同维护巷道的稳定和支护作用，使巷道变形甚至不稳定。 2.1.2构造应力影响 据实测资料表明，水平构造应力为垂直应力的0.5～5.5倍，在复杂地质条件下更高。构造应力的基本特征是水平应力，具有明显的指向性和区域性。水平构造应力是引起围岩垮落的主要原因之一。 2.1.3结构面影响 岩体中的节理、裂隙、断层等多种地质结构面，无论其来源、空间分布、大小、形状和力学性质，都会对巷道变形产生影响。多结构面岩体在外力作用下，通常不会因为岩石达到极限抗压强度而破坏，而是由于岩体结构面强度过低，破坏，导致岩体破坏。 2.2水文地质因素 地下水不仅影响岩体的受力状态，而且影响岩体的强度。随着岩体结构孔隙水压力的增加，结构面的有效正应力减小，岩体沿结构面的滑动稳定性降低。地下水的物理化学作用可以降低岩体的强度，地下水的活性是影响围岩破坏的重要因素。 2.3事故案例分析 2011年5月15日，某矿项目部某职工上夜班，在北风井井下-152m水平4盘区作业，在该矿区4面右侧的顶板现场检查松石的运行情况，在查封操作中，发生顶板冒落事故，造成1人死亡。根据事故分析，围岩岩性是事故的直接原因。矿区（床）的事故中含铁之组小组宋岩系发生，属于典型的层控沉积变质铁矿床。主要含矿岩石为磁铁矿黑云母麻粒岩和石榴子石黑云母麻粒岩。地层划分是华北地区地层区，芦溪，济南-滕州地层区地层区东南区域发展晚太古代变质地层，其余大部分地区广泛分布的古生代地层的海陆交互相地层和Cenozoiclacustrine和现代沉积物。在该地区，有极少数Iwade岩浆，主要燕山闪长岩、闪长玢岩和伟晶花岗岩燕山。威尔斯-152米级4盘区巷道围岩层理结构的发展，以上0.5m层厚度、动力变质作用、填充绿帘石、绿泥石等强腐蚀变质矿物，层间滑动面形成。此外，受构造应力，垂直方向上有关节面几组，稳定性和岩体完整性遭到极大的破坏，因为底部发生约8°~15°缓慢暴露出巷道顶板的破碎化程度，并带来了困难，检查工作撬松，轻轻的力量，将有浮石下降。

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施

编号：AQ-JS-06687 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施Classification of coal seam working face roof, mechanism of roof fall and treatment measures

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的 机理及处理措施 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科 学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 1煤层的顶底板 煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层，按照沉积顺序，在正常情况下，位于煤层之下，先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板岩层性和厚度各不相同，在开采过程中破碎，冒落的情况也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。 根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过，对于某个特定的煤

层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。 1.1煤层的顶板 1.1.1伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3～0.5m，多由页岩、炭质页岩等组成。 1.1.2直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一般在1～2m，多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落的岩石组成。 1.1.3基本顶：又叫老顶，是位于直接顶之上或直接位于煤层之上（此时无直接顶和伪顶）的厚而坚硬的岩层。常在采空区上方悬露一段时间，直到达到相当面积之后才能垮落一次，通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组成。 1.2煤层底板 1.2.1伪底：直接位于煤层之下的薄层软弱岩层，多为炭质页岩或泥岩，厚度一般为0.2～0.3m。 1.2.2直接底：直接位于煤层之下硬度较低的岩层，厚度一般由

煤层工作面顶板的分类冒顶发生的机理及处理措施

煤层工作面顶板的分类冒顶发生的机理及处理措施 Revised by Hanlin on 10 January 2021

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施1煤层的顶底板 煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层，按照沉积顺序，在正常情况下，位于煤层之下，先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板岩层性和厚度各不相同，在开采过程中破碎，冒落的情况也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。 根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。 1.1煤层的顶板

1.2煤层底板 2采煤工作面顶板分类 根据工作面顶板冒落的难易程度，将顶板分为五类。 2.1易冒落的松软顶板。该类顶板的特点是煤层顶板是易垮落的松软岩层，回柱后顶板能立即冒落，且能填满采空区。这类顶板由于冒落比较充分，使位于裂隙带的老顶岩层，在回采过程中，很容易取得平衡，因而老顶的开裂，弯曲下沉，对工作面几乎没有什么影响，工作面来压比较缓和，无明显的周期压力，靠采空区一侧的顶板下沉量较稳定，顶板容易管理。

2.2中等冒落性的顶板。该类顶板的特点是直接顶，厚度一般小于煤层平等的6～8倍，其上部为比较坚硬的老顶，虽然回柱后直接顶随之垮落，但因厚度不大，不能填满采空区，老顶则置于悬露状态，当工作面推进一段距离后老顶才开始垮落，此时因采空区落差较大，致使工作面呈现周期来压状态，严重时可使采场切顶垮面。对于这类顶板应注意老顶的活动规律。 2.3难冒落的坚硬顶板。这类顶板的特点是老顶直接赋于煤层之上，或有一伪顶，无直接顶，由于老顶垮时采空区的落差太大，使工作面呈现明显的周期来压，工作面平时的下沉量及下沉速度较小，而当周期来压时下沉速度急剧增加，工作面顶板情况迅速恶化，应当注意及时采取措施。 2.4极难冒落的坚硬顶板。这类顶板的特点是煤层板为极其坚硬的整体性厚岩层，在采空区能悬露上万平方米而不垮落，当垮落时则能形成暴风，致使工作面造成垮面和严重破坏。 2.5可塑性弯曲的顶板。该类顶板的特点是直接顶，虽是具有一定厚度的坚硬岩层（如砂岩、石灰岩），但由于其中存在有平行于工作面的节理裂隙，采煤后顶板下沉，在移动过程中断裂成块，但仍互相挤在一起具有传递水平的能力，就像“砌体梁”一样，各岩块互相牵制而成平衡，随工作面推进顶板弯曲下沉接触底板。

采场顶板控制及其检测技术实用版

YF-ED-J9125 可按资料类型定义编号 采场顶板控制及其检测技 术实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日

采场顶板控制及其检测技术实用 版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 岩层：由同一岩性组成的基本均一的受两 个平行或近于平行界面所限制的层状岩石。 分层：分层是指同一岩性的整体岩层或同 一岩性较厚岩层中的一部分或由下“硬”上 “软”不同岩性组成的岩层组。 老顶：厚度大于1.5m~2m、较坚硬的岩层 直接顶：厚度小于1.5m~2m、较软弱、下面 又无老顶的岩层 伪顶：煤层与老顶或直接顶之间厚度小于 0.5m随采随冒的软弱岩层

碎胀性：掩饰破碎后的体积比整体状态下的大、碎胀系数：破碎后体积与整体之比软化性：岩石浸水后强度降低软化系数：水饱和与干燥试件单向抗压强度比 裂隙带：位于冒落带上方，以产生裂隙为主要特征的那部分岩层。 冒落带：直接位于煤层上方发生冒落的那部分岩层。 假说：压力拱假说，悬臂梁假说，铰接岩块假说，预成裂隙假说，砌体梁假说 砌体梁结构：采场上覆岩层的岩体结构骨架是覆岩中的坚硬岩层，可将上覆岩层划分为若干组，每组以坚硬岩层为底层，其上部的软弱岩层可视为直接作用于骨架上的载荷 工作阻力：支柱受顶板压力作用所反映出

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施

编号：SM-ZD-79551 煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措 施 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生 的机理及处理措施 简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 1 煤层的顶底板 煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层，按照沉积顺序，在正常情况下，位于煤层之下，先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板岩层性和厚度各不相同，在开采过程中破碎，冒落的情况也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。 根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一

采场顶板控制及其检测技术标准版本

文件编号：RHD-QB-K1053 （解决方案范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 采场顶板控制及其检测技术标准版本

采场顶板控制及其检测技术标准版 本 操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 岩层：由同一岩性组成的基本均一的受两个平行或近于平行界面所限制的层状岩石。 分层：分层是指同一岩性的整体岩层或同一岩性较厚岩层中的一部分或由下“硬”上“软”不同岩性组成的岩层组。 老顶：厚度大于1.5m~2m、较坚硬的岩层 直接顶：厚度小于1.5m~2m、较软弱、下面又无老顶的岩层 伪顶：煤层与老顶或直接顶之间厚度小于0.5m 随采随冒的软弱岩层

碎胀性：掩饰破碎后的体积比整体状态下的大、碎胀系数：破碎后体积与整体之比 软化性：岩石浸水后强度降低软化系数：水饱和与干燥试件单向抗压强度比 裂隙带：位于冒落带上方，以产生裂隙为主要特征的那部分岩层。 冒落带：直接位于煤层上方发生冒落的那部分岩层。 假说：压力拱假说，悬臂梁假说，铰接岩块假说，预成裂隙假说，砌体梁假说 砌体梁结构：采场上覆岩层的岩体结构骨架是覆岩中的坚硬岩层，可将上覆岩层划分为若干组，每组以坚硬岩层为底层，其上部的软弱岩层可视为直接作用于骨架上的载荷 工作阻力：支柱受顶板压力作用所反映出的力

初撑力：支柱刚架设时对顶板产生的支撑力。 单体液压支柱：外注式、内注式。与悬臂梁、铰接顶梁配合关系 老顶的初次来压：工作面回采以来老顶第一次大规模来压 周期来压：工作面内周期性的出现老顶来压现象端面距：顶梁前端到煤壁之间的距离。 控顶距：从煤壁至密集支柱（墩柱）或采空区顶梁末端的距离。 支护强度：支架对单位面积顶板提供的工作阻力； 支护系统刚度：单位顶板下沉量所对应的支柱工作阻力。 支撑式支架：可适应中等稳定或完整的直接顶板，但支架漏、窜矸问题较大，不能抵抗来自沿层面

B070301 “三软”地层防止顶板冒落支护技术实践

锚、网、喷+锚梁联合支护在“三软”地层中的应用 刘波 [龙口矿业集团公司梁家煤矿，山东龙口265700] 摘要针对梁家煤矿在巷道施工中总结出的顶板冒落的特点，分析了巷道顶板冒落事故发生的原因，介绍了在锚、网、喷支护巷道采用锚梁联合支护，有效防止巷道顶板的冒落的经验。 主题词“三软”地层顶板冒落锚、网、喷+锚梁支护 1前言 龙口矿区梁家井田是典型的“三软“矿井，成煤于新生代第三系，含煤地层岩性多为泥岩、粘土岩、含油泥岩、炭质页岩和胶结松散的砂岩。岩层单轴抗压强度 5.3～44.3MPa，大部分小于20MPa；内摩擦角26.3～32°；节理裂隙发育，松散破碎。大部分岩层中含有蒙脱石（最高68.4%）、高岭土膨胀性矿物，易吸水崩解，膨胀性强（最高245%）。围岩自稳时间短，具有显著的流变特性。 梁家井田主要可采煤层为煤2、煤4层位。煤2层煤层顶板为含油泥岩，厚度13m左右，岩层致密，韧性大，层位稳定，属于中等冒落顶板；底板为砂质泥岩、泥岩及粘土岩、粉砂岩及中粗砂岩，遇水膨胀泥化变软。煤4层煤总厚度在10.7～11.8m之间，煤层结构复杂，含夹矸20层左右，夹矸总厚在3.5m左右，纯煤厚度在7.5m左右。煤4层自上而下可划分为8个分层，其中，夹矸在全层上下两端多、中间少；煤层直接顶为泥岩，厚度一般在1.8m 左右，其上为泥岩砂岩互层，平均厚度61.3m，强度低易冒落；直接底为泥岩，厚度在0.56m 左右，强度低，具有遇水膨胀、泥化的特点。 根据多年来的井巷工程实践，煤1的工程稳定性最好，煤2次之，煤4底板8m下炭质泥岩和断层破碎带最不稳定。煤2层巷道设计一般选择在煤中，煤4层巷道一般选择在煤4-6底板上500mm为巷道底板。 几年来，通过深入研究龙口矿区软岩地质条件、岩层属性及巷道开挖后矿压显现特性，针对巷道围岩自稳期短、压力显现快、塑性变形大且持续时间长，同时围岩极具强膨胀性、扰动性、崩解性、流变性的特点，在实践中摸索支护形式，认真分析总结多年来的工程实践，结合地质特征及巷道变形破坏规律，提出支护对策，并通过反复实践，逐步建立了以锚、网、喷、锚、梁为主体的支护系统。 2 “三软”地层围岩特性 经过多年的施工实践，总结出“三软”围岩具有以下特性： ①围岩强度低，煤体及顶、底板围岩松散破碎，自承能力差，自稳时间极短。巷道开挖后围岩即呈现出明显压力，2小时内围岩便失去自稳，顶、帮爆裂片落，因此软岩巷道的

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施(正式)

编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措 施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-3745-68 煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1 煤层的顶底板 煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层，按照沉积顺序，在正常情况下，位于煤层之下，先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板岩层性和厚度各不相同，在开采过程中破碎，冒落的情况也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。 根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过，对于某个特定的煤层来说，其顶

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施示范文本

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措 施示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施示范文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1 煤层的顶底板 煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩 层，按照沉积顺序，在正常情况下，位于煤层之下，先于 煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后 的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板 岩层性和厚度各不相同，在开采过程中破碎，冒落的情况 也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理 发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管理和巷道支护 方式均有重要意义。 根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等 特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接

顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。 1.1煤层的顶板 1.1.1伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3～0.5m，多由页岩、炭质页岩等组成。 1.1.2直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一般在1～2m，多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落的岩石组成。 1.1.3基本顶：又叫老顶，是位于直接顶之上或直接位于煤层之上（此时无直接顶和伪顶）的厚而坚硬的岩层。常在采空区上方悬露一段时间，直到达到相当面积之后才能垮落一次，通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组

冒落型矿震成因机理的研究

冒落型矿震成因机理的研究 谷新建　副教授 (湘潭工学院资源工程系) 学科分类与代码:620130350 【摘　要】　冒落型矿震属于塌陷地震的范畴,其形成和演化受到区内自然因素和人为因素的作用。笔者研究了顶板冒落的前兆特征、发展过程、运动形式和致崩原因,探讨了冒落型矿震的成因机理,提出了由于地下开采引起采空区顶板冒落,释放能量,诱发矿震的观点。 【关键词】　地下开采　顶板冒落　能量释放　矿震 Origin and Mechanism of Mine Tremor due to Falling-in G u Xinjian,Assoc.Prof. (Department of Resource Engineering,Xiangtan Polytechnic University) Abstract:　The mine tremor due to falling-in appertains a kind of seismic subsidence.Its formation and evolution are affected by many natural and man-made factors in this region.The precursor char2 acteristics,development process,movement mode and genesis of the roof fall are studied.The origin and mechanism of mine tremor due to falling-in are probed into.The author considers that the mine tremor may be induced by the energy release when roof falling after the underground mining. K ey w ords:　Underground mining　Roof fall　Energy release　Mine tremor 1　引　言 冒落型矿震是由于采空区顶板冒落而引起的矿山岩层震动,属于诱发地震的范畴,亦称为人为地震。从现有的资料来看,虽然这类地震震级不是很高,但由于震源浅、震中烈度偏高,故破坏性较大。它与天然地震虽有共同基础,但它们在孕育和发展过程中又有很多不同之处。尽管前人已就矿震的形成机理、预测和防治等课题开展了大量的研究工作,并取得了显著成果,但仍有很多问题尚未获得根本解决[1]。因此,研究冒落型矿震的成因机理,对完善地震科学理论,具有重要的理论意义。 在我国,地下金属矿床空场法开采的比重约为55.7%,在国外使用空场法的矿山也较多,平均比重也大于50%,并且大部分矿山未进行空区处理,采场顶板大面积垮落、地表开裂和塌陷、矿震等恶性矿山灾害时有发生,对矿山井下生产及工人安全构成很大的威胁。特别是随着矿山开采深度不断加大,深部地压活动将越来越剧烈,由此而引起采空区顶板冒落诱发矿震的可能性也会随之而增加。据1993年不完全统计,我国煤炭部门已有65对矿井发生此灾害,其中35对累计发生过2000余次具有破坏性的采掘诱发地震,造成数以百计的人员伤亡[2]。因此,研究冒落型矿震的成因机理,对矿山防震减灾和安全生产,同样具有非常重要的现实意义和指导作用。 2　冒落型矿震特征及前兆现象 2.1　冒落型矿震特征 根据采空区顶板的冒落形式和冒落量,可将冒落型矿震分为因围岩发生微量位移或少量顶板岩石垮落所导致的微震活动;围岩极限应力区脆性破坏, 第12卷第2期2002年4月 中国安全科学学报 China Safety Science Journal Vol.12No.2 Apr.2002

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施 1煤层的顶底板 煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层，按照沉积顺序，在正常情况下，位于煤层之下，先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板岩层性和厚度各不相同，在开采过程中破碎，冒落的情况也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。 根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。 1.1煤层的顶板 1.1.1伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3～0.5m，多由页岩、炭质页岩等组成。 1.1.2直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一般在1～2m，多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落的岩石组成。 1.1.3基本顶：又叫老顶，是位于直接顶之上或直接位于煤层之上（此

时无直接顶和伪顶）的厚而坚硬的岩层。常在采空区上方悬露一段时间，直到达到相当面积之后才能垮落一次，通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组成。 1.2煤层底板 1.2.1伪底：直接位于煤层之下的薄层软弱岩层，多为炭质页岩或泥岩，厚度一般为0.2～0.3m。 1.2.2直接底：直接位于煤层之下硬度较低的岩层，厚度一般由几十厘米到1米左右，通常由泥岩、页岩或粘土岩。若直接底为粘土岩，则遇水后易膨胀，可能造成巷道底鼓与支架插底现象，轻者影响巷道运输与工作面支护，重者可使巷道遭受严重破坏。 1.2.3老底：指位于直接底之下，比较坚硬的岩层，多为砂层，石灰岩等。 2采煤工作面顶板分类 根据工作面顶板冒落的难易程度，将顶板分为五类。 2.1易冒落的松软顶板。该类顶板的特点是煤层顶板是易垮落的松软岩层，回柱后顶板能立即冒落，且能填满采空区。这类顶板由于冒落比较充分，使位于裂隙带的老顶岩层，在回采过程中，很容易取得平衡，因而老顶的开裂，弯曲下沉，对工作面几乎没有什么影响，工作面来压比较缓和，无明显的周期压力，靠采空区一侧的顶板下沉量较稳定，顶板容易管理。 2.2中等冒落性的顶板。该类顶板的特点是直接顶，厚度一般小于煤层

顶板冒落的预兆及预防措施

顶板冒落预兆及预防措施 一、顶板冒落预兆 1、支架安全阀开启 2、顶板出现裂缝 3、顶板离层、下沉 4、煤壁变得松软，片帮煤增多 5、频繁发出闷墩声 6、巷道底鼓 7、有淋头水 8、托盘或W型钢带发生明显变形，锚索、锚杆拉长、变细、断筋等 9、单体液压支柱活柱回缩、柱帽变形、木楔子压扁、木柱压裂、折断等 二、容易发生冒顶的地点 1、综采两端头及三角区 2、设计断面变大的（切眼巷、高冒区、车场） 3、综采工作面机道 4、构造带 5、巷道交叉点 6、5#层盘区轨道巷250m—750m 7、巷道断面变化区 8、火成岩侵入且有淋水的区域 9、支护强度、支护密度不够及支护失效的区域10、使用时间较长且未进行喷浆的巷道11、空顶作业区域等 三、顶板冒落的预防措施 1、严格控制综采工作面工艺工序，带压擦顶追机移架。 2、强化检修，消除支架跑、冒、滴、窜液现象，提高初撑力。 3、加强两端头及超前支护的管理，单体液压支柱≥90KN，超前支护长度尾≥50m、头≥30m。 4、严禁超控顶和空顶作业，必须使用机载前探支护或滑移式临时支护，严格执行敲帮问顶制度，如果顶板发出“空空”的响声，说明出现离层现象。 5、安设的顶板离层仪必须完好、有效，并专人定期观测分析。 6、定期进行矿压在线观测，监测来压区域。 7、加强对永久支护进行拉拔试验，保证预紧力。 8、支护锚杆、锚索严禁用做起吊锚索（栓）。 9、锚索长度应根据巷道顶板情况确定，必须使锚索锚固到稳定的煤岩层中。 10、煤层松软处应及时注药剂加固或进行喷浆支护，有淋水处应及时架棚。 11、安装锚杆时，锚固剂的搅拌时间必须符合作业规程规定。 12、锚杆支护必须三径配套。 13、锚杆、锚索、钢带、垫片、工字钢、金属网等支护材料必须符合要求，不能使用过期的树脂药，金属网的搭接必须符合设计要求，顶锚杆预紧力不小于7.65T （17Mpa），预紧扭矩不小于200N.m，锚索预紧力不小于12.15T（27Mpa），帮锚杆预紧力扭矩不小于150N.m。锚杆间排距误差不超过设计值的±100mm，锚杆与围岩的角度不超过设计值的±15°，锚索外露长度为150mm—250mm。 14、支柱必须支在实底，迎山有力。 15、采掘工作面不得有伞檐。 16、发现顶板隐患要立即汇报，责成专人进行处理。 17、发现有顶板冒落迹象要立即撤人，并设立警戒，禁止人员通行。 18、搞好周期来压预测预报。 19、采掘工作面遇地质构造，必须制定专项安全技术措施。 20、综采机道作业要选择顶帮完好处，并支设护身柱。

煤层工作面顶板的分类冒顶发生的机理及处理措施

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施1煤层的顶底板 煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层，按照沉积顺序，在正常情况下，位于煤层之下，先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板岩层性和厚度各不相同，在开采过程中破碎，冒落的情况也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。 根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。 1.1煤层的顶板

1.2煤层底板 2采煤工作面顶板分类 根据工作面顶板冒落的难易程度，将顶板分为五类。

2.1易冒落的松软顶板。该类顶板的特点是煤层顶板是易垮落的松软岩层，回柱后顶板能立即冒落，且能填满采空区。这类顶板由于冒落比较充分，使位于裂隙带的老顶岩层，在回采过程中，很容易取得平衡，因而老顶的开裂，弯曲下沉，对工作面几乎没有什么影响，工作面来压比较缓和，无明显的周期压力，靠采空区一侧的顶板下沉量较稳定，顶板容易管理。 2.2中等冒落性的顶板。该类顶板的特点是直接顶，厚度一般小于煤层平等的6～8倍，其上部为比较坚硬的老顶，虽然回柱后直接顶随之垮落，但因厚度不大，不能填满采空区，老顶则置于悬露状态，当工作面推进一段距离后老顶才开始垮落，此时因采空区落差较大，致使工作面呈现周期来压状态，严重时可使采场切顶垮面。对于这类顶板应注意老顶的活动规律。 2.3难冒落的坚硬顶板。这类顶板的特点是老顶直接赋于煤层之上，或有一伪顶，无直接顶，由于老顶垮时采空区的落差太大，使工作面呈现明显的周期来压，工作面平时的下沉量及下沉速度较小，而当周期来压时下沉速度急剧增加，工作面顶板情况迅速恶化，应当注意及时采取措施。

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施标准版本

文件编号：RHD-QB-K5742 （解决方案范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施标准版本

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施标准版本 操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 1 煤层的顶底板 煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层，按照沉积顺序，在正常情况下，位于煤层之下，先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板岩层性和厚度各不相同，在开采过程中破碎，冒落的情况也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。 根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强

度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。 1.1煤层的顶板 1.1.1伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3～ 0.5m，多由页岩、炭质页岩等组成。 1.1.2直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一般在1～2m，多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落的岩石组成。 1.1.3基本顶：又叫老顶，是位于直接顶之上或直接位于煤层之上（此时无直接顶和伪顶）的厚而坚

采空区冒落

地下采空区顶板冒落问题研究 摘要：本文从采空区冒落的产生机理、主要危害、影响因素以及治理措施等几个方面概述了采空区安全的矿山生产当中的重要性。 关键词：地下开采，采空区，冒落，顶板 在金属矿非金属矿矿床地下开采过程中，受矿床赋存条件的限制和所选采矿方法及开采顺序的影响，矿石开采完成后，会留下很多地下采空区。这些采空区的长期存在，严重影响的矿山的生产安全，选择合理的措施对采空区进行及时处理，对有效控制地压，避免大规模的地压活动，确保井下作业安全和矿山可持续发展，以及保护地表生态环境具有重要意义。 1.采空区顶板冒落的主要危害 1.1.顶板的大面积冒落产生冲击气浪 采空区顶板冒落时，垮落的岩石顶板以极快的速度压缩采空区内的气体，在采空区内和巷道中会产生速度极高的冲击气浪，对井下作业的人员、设备危害极大。1993年枣庄某石膏矿5000多m2的采空区顶板突然垮落，产生的冲击气浪使井下十余人当场丧生；2006年8月19日湖南石门县孟全镇天德石膏矿发生1.8万m2的采空区冒落，9名矿工被采空区顶板冒落形成的空气冲击波（冲击气浪）致死。 1.2.顶板冒落产生的冲击力 采空区顶板的突发性冒落，尤其是大面积垮落，会对空区底板产生较大冲击力，通过力的传递作用传至其他地下工程，遇到软弱结构，会造成较大的破坏，并有可能诱发地震，威胁生产安全。2005年11月6日，河北省邢台县尚汪庄石膏矿区发生特大坍塌事故，矿区井下采空区顶板大面积冒落，引起地表塌陷，形成一个长轴约300m、短轴约210m、面积约5.3万m2的近似椭圆形的塌陷区，以及24.5万m2的移动区，引发里氏3.1 级地震，造成地表塌陷的体积约24.3万m3，死亡37人。 1.3.采空区变形危害地表安全 采空区的变形将使上覆岩层因失去支撑而下落形成塌陷，引起地表建筑物沉降和地面裂缝，还能诱发滑坡、塌方、泥石流等地质灾害，极大破坏了生态环境。