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采场顶板冒落机理及控顶技术探讨

　第16卷第11期　2007年11月

中　国　矿　业

CHINA MINING MAG AZINE

　Vol.16,No.11

November 2007

采场顶板冒落机理及控顶技术探讨

王新民,赵　彬,张钦礼

(中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083)

摘　要:金属矿地下开采过程中,采场顶板稳定是矿山正常、高效回采的前提。而采场顶板冒落机理复杂、影响因素多,若缺乏严格的控顶措施,会带来严重危害。本文从顶板冒落机理出发,总结归纳出六种控顶措施,并分述其作用原理及优缺点,为矿山的采场顶板管理提供了重要的理论依据。关键词:采场顶板;冒落机理;控顶技术

中图分类号:TD322+11 文献标识码:A 文章编号:1004-4051(2007)11-0065-04

Discussion on the declination mechanism and the control technology of stope roof

WAN G Xin 2min ,ZHAO Bin ,ZHAN G Qin 2(School of Resources and Safety Engineering ,Central S outh University ,Changsha 410083,China )

Abstract :During the process of underground mining ,the stabilization of stope roof is the basement of

normal and productive mining.But the declination mechanisms are complex and be many influence factors.It results in serious jeopardize f rom being lack of strict control measures.According to the mechanisms ,the article summarizes six measures ,expatiating the principles and advantage 2disadvantage.It will provide im 2portant theoretic basis for the management of stope roof in mine.

K ey w ords :stope roof ;declination mechanism ;control technology

收稿日期:2007-07-18

作者简介:王新民(1957-),男,中南大学资源与安全工程学院,教授,博导,长期从事采矿充填技术研究;

赵彬(1985-),男,安徽宿州人,在读硕士研究生,从事采矿充填技术研究。

金属矿地下开采过程中,受矿床赋存条件限制和采矿方法等因素的影响,经常发生不同形式的顶板冒落现象。如果缺乏严格的顶板控制措施,则顶板冒落问题更为突出。顶板冒落事故不仅会造成生产无法正常进行和资源浪费,更严重的是直接危及到作业人员的安全。目前,国内外尚无矿山对采场顶板冒落机理及控顶方法进行完善的分析研究。部分矿山仅针对具体情况及顶板冒落现象,寻找原因并采取尝试性措施。因此,系统全面地研究分析采场顶板冒落机理,提出预防顶板冒落的技术,对防止采场顶板冒落,保障回采安全和资源的高效回收,具有重要的理论价值和现实意义。1　采场顶板冒落机理

(1)地质构造弱面造成冒落由于地质构造因素,矿岩层在形成的中、后期

地质变化形成的弱面,对顶板稳定性有很大影响[1]。有的弱面使顶板组合结构、岩性发生变化,有的弱面破坏顶板完整性,导致顶板强度降低,造成冒落。如层理、裂隙等构造发育时,小规模冒顶较频繁,极端情况下采场顶板会大面积冒落。由此形成的层理弱面,使顶板组合结构发生变化,其对岩体的破坏主要表现为岩石容易沿层理出现离层裂隙,使岩层与母体分离,造成顶板岩体强度降低,失去稳定性而离层冒落。而且,水平层理比斜交波状层理顶板稳定性差;层理面平整光滑较粗糙不平的顶板稳定性差;岩石抗压强度相同时,岩层厚度越小的层理弱面,顶板越易失稳。裂隙形成的弱面,对顶板稳定影响也较明显。虽然顶板结构、岩性都没有改变,但顶板完整性受到破坏,强度与稳定性大大降低。节理裂隙形成的弱面尤其突出,在节理裂隙发育地带,顶板抗压强度较低,受压后极易破碎,若支护不当,常引起局部冒顶。 (2)应力集中造成冒落

地下采场开挖前,原岩应力处于自然平衡状态;开挖后,原岩自然平衡状态被扰动,使一定范围内的原岩应力状态发生变化,产生应力重分布。

中国矿业第16卷

随着工作面的推进,每步回采都会使原岩应力改变

其原有的分布状态而产生新应力场,其结果在采场

顶板中产生应力集中[2]。根据“自然平衡拱学说”,

回采空间形成后,由于应力集中,顶板冒落拱范围

内岩体的力系将失去原有平衡,顶板岩层必然出现

弯曲、下沉,采场中央部位出现拉应力。当拉应力

超过岩石抗拉强度时,顶板岩层将产生拉裂缝,加

上时间效应,拉裂缝延伸扩大导致顶板冒落。

(3)能量释放造成冒落

在强大的自重应力和构造应力作用下,矿岩体

的体积和形状均会发生变化,从而产生了弹性能聚

积[3]。俄国学者阿维尔申教授认为,矿岩体内的弹

性能是由体积变化产生的体变弹性能U v、形状变

化产生的形变弹性能U f和顶板弯曲下沉产生弯曲

弹性能U w组成,即

U=U v+U f+U w(1)

U v=(1-2μ)(1+μ)2

6E(1-μ)2

γ2H2

U f=(1+μ)(1-2μ)2

3E(1-μ)2

γ2H2

U w=

q2L5

576J E

(两端固定梁)

q2L5

8J E

(悬臂梁)

式中:μ,E为岩层泊松比和弹性模量;γ,H为岩层容重及采深;q为作用在岩梁上的均布载荷; J为岩梁惯性矩;L为岩梁长度。从上式可见,能量的聚积是随采深、采空区面积,即悬顶长度的增加而增大。当围岩中的能量积聚到足够大时,所产生的应力超过了顶板矿岩体本身强度,则弹性能突然释放,使矿岩体猛烈破坏,或产生矿岩的弹射和突出等冲击矿压现象,在工作面或巷道中造成灾害。

(4)“关键块体”造成冒落

坚硬和半坚硬地层中,岩体被结构面切割成各种类型的空间镶嵌块体。在自然状态下,这些空间块体处于静力平衡状态。工程开挖后,块体失去了原有的支承,使得临空面上的某些块体首先失去平衡,沿着结构面滑移、失稳。我们称之为“关键块体”[4]。

“关键块体”是采场顶板的薄弱环节,也是保持采场顶板整体稳定性的关键部分。当采场顶板某“关键块体”冒滑后,相邻块体得到了释放的机会,引起连锁反应产生一系列的冒滑,最终导致采场顶板失稳、冒落。

(5)地下水造成冒落

当矿体围岩大部分为可溶性岩体时,受构造裂隙水和井下充填富余水的影响,围岩的物理力学性能减弱,导致采场顶板矿岩体的相互作用力下降,造成顶板冒落。

2　控顶技术探讨

(1)矿柱控顶

在采场中留适当矿柱,是房柱法和全面法采场控顶常用的方法。矿柱控顶作用分成拱形假说和覆岩总重假说。拱形假说是以松散体力学为理论基础,认为在上部覆岩的压力作用下,松散的岩石从开采的顶板向下冒落,形成自然平衡拱。作用在矿柱上的载荷,

仅是冒落拱内岩块的重量,与开采空间埋藏深度无关。覆岩总重假说认为,在水平和缓倾斜矿体中,开采空间承受的载荷P,是开采空间上部直达地表全部覆岩重量的总和(如图1),即:

P=S Hγ=b L Hγ(2)式中,γ为覆岩容重。

12水平开采空间;22圆形矿柱;H2开采深度;

S2矿柱支撑的覆岩面积;P2作用在一个矿柱上的荷载

图1　覆岩总重假说示意图

利用矿柱控顶时,必须根据采场跨度、面积、顶板安全状况,选择矿柱位置、数量及尺寸;其次,起爆矿柱周围矿石时,应注意保护矿柱。研究表明,为了矿柱不受破坏,其宽、高比至少应为20∶1;为了避免“基础破坏”,平均矿柱应力不应超过周围岩体单轴抗压强度的三倍。

在实际生产中,矿柱的主要作用是阻止矿柱上方危险岩块的冒落。对于那些顶板特别不稳固的地段留有适当的矿柱,可在一定程度上起理想控顶的作用。但是,由于矿柱自身也存在弱面构造,特别是开采深部矿体,地应力大,矿柱在拉应力和剪应力的共同作用下,将逐步进入塑性破坏阶段,给后期回采矿柱带来极大困难;且仅靠预留矿柱难以有效改善围岩的应力、位移、安全率和塑性区的分布状况,也就不能从根本上保证矿房顶板的安全;同时,大量预留矿柱还会造成资源的浪费。

(2)锚杆控顶

第11期王新民等:采场顶板冒落机理及控顶技术探讨

锚杆的作用是在采场顶板尚未发生较大离层之前施行锚固,使顶板形成具有较大刚度的整体,增加顶板抗剪作用,阻止和减少离层进一步发展,拉应力区的范围也有所减小,且能将拉应力从采场中央向采场两端转移,从而达到延缓采场顶板冒落的目的[5]。在采场顶板上按一定网度布设锚杆形成锚杆群,其作用原理可分为以下三点:①悬吊作用(如图2a ):在块裂结构岩体中,顶板往往会出现危险关键块体,可用锚杆群将其“悬吊”在稳固岩层上;②组合作用(如图2b ):在层状岩体中,锚杆及连接螺栓,将薄岩层组成厚梁,增大其抗弯刚度和承压能力;③挤压加固作用(如图2c ):在碎裂结构岩体中,以一定方式布置预应力锚杆群,各锚杆的预应力在锚杆两端产生一个锥形压缩区,并互相连接起来,两端锥形压缩区之间岩体受到挤压,形成一个挤压加固带,这个带内的岩体强度得以提高,整体性加强,好似一个承压拱,充分发挥围岩的自承作用

。

(a )悬吊作用(b )组合作用(c )挤压加固作用

图2　锚杆群的作用原理

使用过程中,必须选择合理的锚杆长度,使锚

固端锚固在稳固围岩上;确定合理的锚杆网度,达到最佳锚固效果;测定设计锚杆的锚固力,确保锚杆能够达到要求强度;同时,锚杆眼钻凿与锚杆安装也至关重要,直接影响到锚固的质量。对于角砾状破碎不稳固的矿体,锚杆支护可以通过合理的网度或与金属网联合作用达到提高顶板安全性的目的。但是,随顶板暴露面积的增大,锚杆支护效果随之减弱。对于破碎带厚度不大的采场顶板,锚杆支护是一项整体效果良好的控顶措施。但如果破碎带出现的厚度超过锚杆有效支护深度,锚杆支护也不能保证上盘顶板的稳定性。 (3)长锚索预锚固控顶采场顶板长锚索预锚固技术,就是在矿块回采之前,利用长锚索对矿体的顶板围岩预先进行锚固,然后在长锚索预先锚固的顶板下回采矿石[6]。长锚索的布置方式有两种:下向、上向扇布置方

式。下向扇形布置(如图3a )是利用上阶段的巷道钻凿一定深度的下向扇形钻孔,沿钻孔全深放入钢丝绳,然后采用后退式注浆法将砂浆注满全孔,锚孔中的砂浆凝固后,即形成了下向扇形布置采场顶板长锚索预锚固结构。上向扇形布置(如图3b )是利用本阶段的巷道钻凿一定深度的上向扇形孔,钻孔在围岩中的部分将作为长锚索锚固段,并放入相应长度的钢丝绳,采用前进式注浆法将砂浆注入钻孔的锚固段,锚固段中的砂浆凝固后,即形成了上向扇形布置采场顶板长锚索预锚固结构

。

(a )下向扇形布置(b )上向扇形布置

12阶段运输巷道;22分段凿岩巷道;32长锚索;42炮孔

图3　采场顶板长锚索预锚固

由于长锚索在原岩应力状态下锚固,使得在矿

块回采过程中,长锚索一直起着限制岩块位移、调整岩层应力场以及使顶板围岩及时形成完整稳固岩

体的作用,有效地提高采场顶板稳固性。但该种控顶措施,包括钻孔、钢丝绳加式、送绳及注浆等复杂工艺,且施工要求严格,费用较高,周期长。 (4)人工假顶控顶人工假顶是在暴露的顶板下人工构筑一个支护结构,假顶稳定性是假顶2支架系统的共同作用且与时空相关的复杂过程[7]。人工假顶实质上是传统的支护形式,支架和假顶被动承受顶板上覆岩层的压力,对围岩无主动加固作用。如果假顶与顶板围岩紧密接触,不允许顶板围岩发生自由变形,并且支护及时,则支架与假顶将承受顶板围岩变形所产生的变形压力,起到极积的控顶作用;如果假顶与顶板围岩之间有足够间隙,允许顶板自由变形,直至发生离层松脱,或支护不及时,围岩已发生离层松脱,支架将承受冒落顶板围岩产生的松脱压力,无法有效控制顶板变形。因此,使用人工假顶控顶时,必须保证采场顶板平整,以便假顶与顶板紧密接触;同时,假顶支护应及时,在顶板围岩发生大变形前应将其趋势遏止。

中国矿业第16卷

在支架特性不破坏的前提下,假顶下沉可以控制在一定的限度内。假顶暴露后,在一定的时空范围内是稳定的;但随着时空的延伸,稳定性随之下降。因此,大空间、暴露时间的采空区顶板,不宜用假顶形式支护。同时,人工假顶运料困难,耗费金属及木材量大,构筑难度大,工人劳动强度大,成本极高,难于推广应用。

(5)超前切顶控顶

当直接顶板矿化层的厚度接近或大于锚杆锚固的有效长度时,则锚杆完全处在软弱的矿化层中,而没有锚固在坚硬的老顶上,锚杆的锚固作用无法得到充分发挥。在这种情况下,可以考虑超前切去软弱的直接顶,而暴露出坚硬的老顶。然后,再对暴露的老顶进行相应支护。

当回采缓倾斜中厚至厚大矿体时,由于控顶高度过大,采场顶板难以管理、安全隐患严重。这时,亦考虑采用超前切顶的方式进行控顶。在回采过程中,超前于落矿分段以切割槽、切割井等为自由面进行切顶,在采场的前方形成一个切顶平台[8]。切顶过程中,留有一定数量的矿柱支撑顶板;有必要时,增加锚杆等护顶。

超前切顶措施不仅为清理顶板和护顶作业提供了一个安全的工作平台,也为落矿创造自由面,且实现探、采结合,有利于控制矿石回采的贫化率;但切顶会增加回采工序,提高采矿成本,降低生产能力。

(6)预留护顶层控顶

预留护顶层的方法可实现对破碎顶板的控制,即沿破碎带及顶板预留一定厚度的护顶矿层。预留护顶层可以有效地控制顶板破碎围岩的运动,保证采场安全,而且基于这种控制措施下的采矿法方法灵活,对复杂多变的矿体适应性强,采场的力学稳定性指标好。但预留护顶矿层会丢失一定的矿量,造成了矿石的永久损失。

3　结语

采场顶板稳定、安全,是保证采场正常有效回采的前提。顶板失稳、冒落的原因是多方面的,复杂交错的。在回采过程中,必须根据矿岩性质、采准布置及其它因素,选择合理的控顶措施。对于一些顶板支护难度大、单一措施无法有效控顶的情况,应考虑采用多种控顶措施联合作用的方式,达到控制顶板变形,提高顶板稳定性的目的。

参考文献

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(上接第64页)

5　结束语

在高瓦斯矿井积极推广使用尾巷进行专用回风,结合本单位实际,通过对尾巷选择科学的支护及合理的巷道布置,使尾巷在第一个回采工作面使用后,又完全能够作为下一个回采工作面的顺槽使用,比原先少掘一条巷道,大大缓解了双柳矿采掘衔接紧张的局面,提高了单产、单进水平,提升了矿井产量。既满足了矿井的安全生产需要,又能够为企业带来更多的效益。进而也可对其它矿井产生辐射效应。

采场顶板控制及其检测技术(新编版)

采场顶板控制及其检测技术 (新编版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0342

采场顶板控制及其检测技术(新编版) 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。

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

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？

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

采场顶板岩块回转的应力演化及稳定性分析

第29卷第3期2015年5月济南大学学报（自然科学版） JOUＲNAL OF UNIVEＲSITY OF JINAN（Sci．＆Tech.） Vol．29No．3 May2015 文章编号：1671－3559（2015）03－0172－07DOI：10．13349/j．cnki．jdxbn．2015．03．005采场顶板岩块回转的应力演化及稳定性分析吕海洋，唐春安，唐世斌（大连理工大学岩石破裂与失稳研究所，辽宁大连116024）摘要：针对煤炭开采中的主要安全隐患采场顶板冒落问题，以采场顶板断裂成的关键块体为研究对象，通过理论公式推导与数值模拟相结合的方法，分析顶板关键块体在回转过程中的应力演化。结果表明：在完全对称回转情况下，随着回转角度的增大，初期水平推力增速较缓，后期增速加快；非对称情况下，水平推力整体变化趋势与前者相似，但在增长过程中由于非对称破坏的存在，导致其出现较大的波动；在顶板回转初期或顶板断裂度i＞3时，极易发生滑动失稳破坏；随着回转角度的增大，水平推力增大导致岩石被挤碎，发生回转失稳，这种现象在i＜3时尤为明显。关键词：关键块体；数值模拟；水平应力；滑落失稳；转动失稳中图分类号：TD325文献标志码：A Stress evolution and stability analysis of rocks of stope roof in rotation procsses LYU Haiyang，TANG Chunan，TANG Shibin （Institute forＲock Instability and SeismicityＲesearch，Dalian University of Technology，Dalian116024，China） Abstract：Stope roof caving is a major problem in coal mining．Taking the key blocks of broken roof as the research object，we ana-lyze the stress evolution of the key blocks in their rotation process by theoretical formula and numerical simulation．It is shown that，in the case of perfectly symmetrical rotation，with the increase of rotation angle，the initial horizontal thrust grows slowly at first and then grows fast；in the case of unsymmetrical rotation，the changing trend of horizontal thrust is similar to the symmetrical case，however，there exist large fluctuations in its growth process due to the impact of non-symmetry breaking．After investigating the instability mode of the key blocks，we know that sliding instability is prone to occur when the rotating angle is small or the degree of roof rupture i＞3，and that，with increasing of rotation angle，the increased horizontal thrust will lead to rock broking and instable rotation，and this phenomenon is particularly evident as the small degree of roof rupture i＜3． Key words：key block；numerical simulation；horizontal stress；sliding instability；rotation instability 煤层开采引起的上覆岩层移动及地表沉陷等问题一直广受学术界关注，引起这些问题的根本是采场上覆岩层的破坏模式和破坏后所形成结构的稳定性。为分析研究上覆岩层的结构以及应力变化，需要将其实际结构进行简化。砌体梁理论是钱鸣高院士提出的，可以描述上覆岩层结构及其运动复杂性的力学模型，这一模型并不是单纯的岩块堆砌，而是一个包含了岩层断裂失稳、岩块间及岩块与周围连续岩层的接触铰接。砌体梁结构稳定与否，决定了采场的矿山压力，其失稳模式包括滑落失稳收稿日期：2014－03－09网络出版时间：2014－07－0608：46 基金项目：国家自然科学基金（51174039）；国家重点基础研究发展计划（2014CB047100）；高等学校博士学科点专项科研基金（博导类）（20110041110015）作者简介：吕海洋（1989—），男，黑龙江齐齐哈尔人，硕士生。通信作者：唐春安（1958—），男，湖南黔阳人，教授，博士，博士生导师。网络出版地址：http：//www．cnki．net/kcms/doi/10．13349/j．cnki．jdxbn．2015．03．005．html

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。

采场顶板管理实施办法

采场顶板管理实施办法第一章总则第一条为进一步规范中核浙江衢州铀业有限责任公司（以下简称“公司”）采场技术管理、采场作业程序，强化采场作业安全，预防冒顶片帮等各类事故的发生，结合大茶园矿井实际情况，特制订本实施办法。第二条本实施办法适用于公司大茶园矿井井下各作业采场。第二章组织机构及职责第三条生产技术部门是采场顶板管理技术指导部门，负责对大茶园矿井采场顶板管理进行技术指导和监督检查。第四条安防环保部门是采场顶板管理安全监管部门，负责对大茶园矿井采场顶板管理进行安全监督检查。第五条大茶园铀矿技术组是采场顶板管理日常技术管理部门，负责对大茶园铀矿井下采场顶板管理进行技术交底、现场指导和日常检查。第六条采掘承包队伍负责对本实施办法在井下各采场进行现场实施。第三章管理措施第七条地质调查工作地质状况决定采矿方法，对作业采场经过的区域地质构造必须做认真细致的调查清楚。分析地质构造对采场作业安全带来的影响，根据情况采取可靠的安全技术措施。调查分析采场上中段底部结构、采场面积、充填情况等。第八条采用可行回采方案和可靠作业方式采场落顶须打竖向眼（即上采眼），上采眼须根据矿体的产状控制炮眼深度，特别是靠近矿体上盘时，打眼严格控制炮眼深度和角度，炮眼深度以接触到上盘绿色层必须停止打眼。装药放炮时靠近矿体上盘装药量相对较少，使矿体上盘保持一定厚度（50cm）的护顶矿，增强顶板的稳定性，最大可能避免上盘绿色层的暴露。对采场边角碎矿特别是上盘的碎矿铲装尽量减少使用铲运机，可辅助人工将碎矿搬运至采场安全地点再用铲运机铲装，避免机械对上盘顶板的撞击。对顶板稳定性差的采场，采用常规和无轨结合起来的进行出矿：用电耙将矿石耙至采场入口，铲运机在采场入口出矿，铲运机可避免在落顶后的采场空顶下作业。第九条做好技术交底，加强安全管理

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：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

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

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

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。

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

2020版采场顶板控制及其检测技术

2020版采场顶板控制及其检测技术 Safety technology is guided by safety technology, based on personnel protection, and an orderly combined safety protection service guarantee system. ( 安全技术) 单位：_______________________ 部门：_______________________ 日期：_______________________ 本文档文字可以自由修改

2020版采场顶板控制及其检测技术岩层：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。

采场顶板控制及监测技术复习资料

岩层与分层：岩层是指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。顶板和复合顶板：在地下煤层中采煤时，称煤层上面的岩层为顶板；复合顶板是指采煤后特别容易离层的顶板的第一个分层，其厚度通常在0.5-3.0m之间。直接顶与老顶：厚度大于1.5-2.0m、较坚硬的岩层称为老顶；厚度小于1.5-2.0m、较软弱、下面又无老顶的岩层则是直接顶。垮落带与裂隙带：垮落带是指不支撑就会垮落的那部分岩石带；裂隙带是指发生断裂、旋转、下沉、触矸过程的岩石带。端面距和控顶距：断面距是指顶梁前端到煤壁之间的距离；控顶距是指从煤壁至密集支柱（墩柱）或采空区顶梁末端的距离初撑力和工作阻力：工作阻力是指支柱受顶板压力作用所反映出的力；初撑力是指支柱刚架设时对顶板产生的支撑力。支柱刚度与支护系统刚度：支护系统刚度是指单位顶底板相对移近量所对应的支柱工作阻力增量。老顶的初次来压和老顶的周期来压：工作面回采以来老顶第一次大规模来压，叫做老顶的初次来压；工作面内周期性的出现老顶来压现象，叫做老顶的周期来压。推垮型冒顶与压垮型冒顶：推垮型冒顶是由平行于层理方面的顶板力推到采场支架而导致的冒顶；压垮型冒顶是由垂直于层面方向的顶板力压坏采场支架而导致的冒顶。顶板移近量与支柱下缩量： 1.伪顶定义及其对控制顶板设计的影响：在煤层和直接顶（或）老顶之间，有时存在一定厚度小于0.5m、随采随冒的软弱岩层，叫做伪顶。伪顶冒落下来后，有时将它抛弃到采空区内，有时则随着采落的煤炭一起运送出采场。如果采取抛弃到采空区内的方式，则控顶设计时直接顶厚度应包括伪顶厚度。如果是随煤炭运出采场，则控顶距设计时煤炭采高应包括伪顶厚度。此外，在考虑采场支架或支柱的高度时，煤层采高也应包括伪顶厚度。 2.大面积漏垮冒顶的产生原因：由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，采场支护系统中如果某个地点失效发生局部漏冒，则临近局部漏冒点支架上方的碎顶在自然安息角以上部分会在重力作用下冒落，从而使支架失稳倾倒。又使支架控制的其余碎顶也冒落。这种现象会沿工作面往上逐个支架发生。因此只要某个地点发生局部漏冒，破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空，造成大量支架失稳倾倒，从而导致漏垮工作面，造成大面积漏垮冒顶。 3.断层带附近所造成顶板事故类型及预防措施： 4.采场顶板事故类型：采场顶板事故按力学原因划分如下： ?压垮型冒顶：1.垮落带老顶岩块压坏采场支架导致的冒顶；2.垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架导致的冒顶；3.垮落带或裂隙带老顶旋转下沉时压坏采场支架导致的冒顶。 ?漏冒型冒顶：1.大面积漏垮型冒顶；2.靠煤壁附近局部冒顶；3.采场两端局

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

地下矿山采场顶板管理制度培训资料

地下矿山采场顶板管理制度

地下矿山采场顶板管理制度一、采场顶板等级划分为了对危险程度不同的采场顶板的安全管理，做到突出重点，抓住一般，根据采场矿岩稳定情况进行顶板鉴定，分Ⅰ至Ⅲ级进行管理。 1、具备下列条件之一的，均列为Ⅰ级顶板（1）采场内有大断层通过。（2）采场内有较大断层通过且有交汇；（3）层理、片理、节理特别发育；（4）采场顶板暴露面积较大，矿石类型以片岩为主的；（5）采场附近有空区或陷落区，可能对本采场构成影响的。 2、具备下列条件之一的，均列为Ⅱ级顶板（1）采场内有断层通过，岩性以片岩为主；（2）层理、片理、节理比较发育；（3）采场处于大断层的下盘；（4）矿体以片岩为主，片理、节理虽中等发育，但产状小于50度的。 3、Ⅲ级顶板：岩质坚固，层节理不发达，只有少数小断层。二、顶板等级鉴定办法

生产探矿结束后，在提交B级矿块时，地质人员要根据矿块的矿岩性质及地质构造情况，按顶板等级鉴定标准，提出所提交的矿块的顶板等级，并在地质说明书中注明；采矿设计人员根据地质人员提供的地质资料，在征求安全部门的意见后确定该采场的顶板等级，并在设计说明书安全栏中说明；计划部门在下达月计划时，在计划中注明采场的顶板等级。采场顶板揭露后，矿岩性质及构造发生变化，顶板等级有必要进行调整时，经安全部门与设计人员协商后，由设计人员书面通知有关部门予以调整。三、顶板检查顶板检查的内容主要有：顶板等级划分是否合理，顶板有否异常变化，安全技术措施是否可靠及执行情况等。 1、I级顶板的检查安全员每班至少检查一次，若安全情况特别不好应在现场监督处理；班长每班至少检查一次。若安全情况特别不好，应在现场指挥处理；生产技术科长每周至少检查一次；安全科每周至少检查两次。 2、Ⅱ级顶板的检查矿安全员、值班矿长每班至少检查一次；值班矿长每班至少检查一次，生产处长、坑长每月至少检查一次；安环处或坑口安全科每周至少检查一次。 3、Ⅲ级顶板的检查

采场单体设计规范

采掘工程设计审批意见书工程名称：

矿区线采场设计与施工作业操作规程矿区年月

目录一、设计目的二、矿块地质概况三、采矿方法设计四、采准、切割工程五、回采工艺六、劳动组织与管理七、主要技术经济指标八、安全技术措施及应急预案附图：1、矿块地质图 2、采场单体设计图

一、设计目的：为了合理的利用矿产资源，降低采矿成本，增加黄金产量，保证矿山持续生产，现对矿区中段线脉内进行单体设计。二、矿块地质概况： 1、矿块赋存地质特征：矿块赋存于矿体米中段线之间，矿块沿矿体走向长米，据中段穿脉工程揭露，矿体总体走向，倾向，平均倾角度。 2、矿块厚度、品位变化情况：（1）据中段穿脉工程揭露，矿体是否连续，有矿长度为米，矿体平均厚度为米，矿体平均品位为 g/t。（2）据米中段穿脉工程揭露，矿体连续，矿体厚度变化较大，矿体平均厚度为米，矿体平均品位为 g/t。

综上所述，整个矿块矿体平均厚度为米，矿体品位变化较大，矿块平均品位 g/t。 3、矿石结构、构造、矿石类型及矿化围岩情况：矿石呈暗灰、灰白色，矿石结构以粒状为主，构造以块状、浸染状和条带状为主，矿石类型以黄铁矿石英脉及石英黄铁矿脉型，矿化主要为黄铁矿化，矿体上下盘直接围岩主要为厚度在0.2~1.0米之间的绢英岩化混合花岗岩，不稳固，不利于回采作业。 4、水文地质情况：水文地质条件简单，为少量裂隙水，利于回采。 5、工作面与邻区关系：矿房在走向方向上，北邻正充填回采的矿房，用间柱隔离后确保相互回采安全；南邻正做采准工作的矿房，应加强相互联系确保安全生产。 6、矿块储量计算表：矿块储量计算表三、采矿方法 1、采矿方法的选择：根据矿体赋存条件以及开采技术条件，并参照类似矿房所采用采矿方法，要求该矿房采用采矿