礦井頂板管理及支護措施
編制期：2023年2月26日
一、影響我礦礦山壓力顯現的地質及生產技術因素：
（一）影響礦山壓力顯現的地質因素：
1、煤層頂底板岩性分析：
礦區內可採煤層頂板為粉砂岩、細砂岩和厚層狀燧石灰岩，首採12號頂板為厚層狀燧石灰岩，頂板完整易導致大面積推倒支護；煤層底板為粘土巖，粘土巖遇水易膨脹，造成巷道底鼓，必須加強巷道排水暢通以及及時清理底鼓。對區域性破碎帶及節理發育處應加強頂板管理和支護；在底板管理中應採取相應措施，消除底板軟岩危害。
2、斷層對礦山頂板壓力顯現的影響：
斷層破壞了煤層和頂板的完整性，而且在斷層兩側形成破碎帶，容易發生區域性冒頂或垮面，致使初步來壓與週期來壓步距改變，增加頂板管理的複雜性。
工作面遇斷層時頂板冒頂的危險程度與斷層走向和工作面交角有關。交角越小越不利，緩傾斜煤層斷層要比走向斷層危險。
工作面由斷層下盤向上盤推進遇到緩傾斜煤層斷層時，過斷層之前容易發生冒頂。當工作面由斷層上盤向下盤推進時，在工作面過斷層後一段距離內，也易發生冒頂。
工作面遇走向斷層時，通常也是斷層面下方為冒頂危險區。
3.煤層傾角、採高、開採深度、控頂距等對礦山壓力顯現的影響：
區內可採煤層3層，煤層位於龍潭組，自上而下煤層編號為m8、m9、m12煤層。
礦區內煤層產狀與地層一致，平均傾角6°，m8、m9、m12煤層厚度分別為1.65m、1.75m、0.82m。
首採m12煤層平均厚0.82m，該煤層層位較穩定，為本設計首採煤層。生產中要加強觀察頂板活動規律，及時加強支護。
開採深度直接影響著原岩應力的大小，同時也影響著開採後巷道或工作面周圍岩層內支承壓力值，因此隨著開採深度的增加，支承壓力必然增加，從而導致巷道圍岩的「擠、壓、膨」等現象，導致煤壁片幫及底板鼓起等現象的發生，因此在開採深度增加時應加強支護。
4、影響礦山壓力顯現的生產技術因素：
（1）開採深度
開採深度直接影響原岩壓力大小，同時也影響巷道或工作面周圍岩層內支承壓力值。開採深度雖然對礦山壓力具有絕對的影響，但對礦山壓力顯現的影響則不全同。
開採深度對巷道礦山壓力顯現的影響比較明顯，如在鬆軟的岩層中開掘巷道，隨著深度的增加，巷道圍岩的「擠、壓、膨」現象更為嚴重。
開採深度對回採工作面頂板壓力大小的影響並不突出，因而對礦山壓力顯現的影響也不明顯。在一般條件下，一定的開採深度是出現衝擊地壓的乙個必要條件。
（2）採高與控頂距
工作面頂底板移近量是礦山壓力顯現的乙個重要引數，它同採高與控頂距有密切關係。
在一定地質條件下，採高是影響上覆岩層破壞狀況的最重要因素之一。採高越大，採出的空間越大，必然導致上覆岩層破壞嚴重，在單一煤層或厚煤層第一分層開採時，採高越高，控頂距越大，在同樣位置的老頂可能取得平衡的機率越小，意味著頂板壓力越大，直接頂的穩定性也越降低，而且，在支承壓力作用下，工作面煤壁容易片邦。因此採高大的工作面中礦壓顯現嚴重，採高越低頂板活動越緩和，煤壁也較穩定。
但是，控頂距並不是越小越好。有時放頂後，採空區頂板冒不下來，工作面支架載荷就會加大，如果支架阻力不足，支柱穩定性差，也可能造成工作面冒頂事故。
最大控頂距與放頂寬度有關，放頂距小，頂板放不下來，會增加壓力；放頂寬度太大，採空區垮落面積太大將易撞倒支架，引起冒頂。因此，對於某一煤層頂板究竟採用多大的控頂距和放頂距較為合理，必須通過試驗，在總結實踐經驗基礎上，合理地加以確定。
（3）工作面推進速度與生產工序
對工作面頂底板移近速度影響最大的生產工序是落煤和放頂。加快工作面推進度可以抑制礦山壓力的顯現，但不能從根本上改變落煤和放頂兩工序對頂底板移近量的影響。
推進速度快意味著回採工作面停滯時間短，頂板岩層下沉量小，一般來說，頂板壓力也較小。反之，推進速度慢，工作面頂板下沉量大，頂板壓力也會較大。單體液壓支柱支護的工作面，由於支護阻力較小，頂底板移近量大，加快單體支柱工作面的推進速度，可在相當程度上改善頂板狀況，保持頂板完整性，有利於頂板管理。
此外，由於落煤與放頂兩工序是影響頂底板移近量的主要因素，所以在組織工作面生產時，不宜將落煤與放頂兩工序同時進行，以避免頂板的劇烈活動，導致頂板下沉速度增大。如果放頂與落煤兩工序同時進行時，其錯距應保持10～15m以上，以防發生冒頂。
（4）上部煤層殘留煤柱
如果煤層間距較小，上部煤層開採時殘留的煤柱支承著上覆岩層，形成壓力集中。高壓力將向底板傳遞，從力學上說，這是乙個布興溼克問題，可以計算。對巷道掘進及維護影響很大。
（5）支護方法
支架的作用是阻止直接頂離層冒落。使用初撐力小的支架易造成頂板破碎、動壓強烈。使用初撐力大而又垣阻力的單體液壓支柱，頂板完整，回柱後頂板延遲垮落，呈岩塊絞接，煤壁不易片邦，動壓顯現不明顯，頂板下沉量小。
不同特性，不同特徵的支架應避免混合使用。
（6）工作面推進方向
由於裂隙嚴重地影響頂板穩定性，當裂隙方向與工作面推進方向平行時，極易造成嚴重冒頂事故。因此工作面在過斷層，過各種層理或節理裂隙時都要正確選擇工作面推進方向，即與裂隙要有一定交角。
二、工作面頂板災害防治措施
（一）掘進工作面頂板管理措施
1、掘進工作面、交岔點及硐室支護的選擇
（1）、一般掘進巷道支護型式
本礦井初期開採煤層埋藏較淺，結合鄰近礦區的經驗，認為採用以下常規的支護形式是可行的。
岩層巷道：開拓巷道採用錨噴支護。
一般煤層巷道：採用錨桿支護。
（2）硐室及交岔點
硐室及交岔點：車場巷道採用錨噴支護型式。主要硐室採用錨噴、料石碹、砼或鋼筋砼復合支護。
主要大巷：設計錨噴或金屬棚支護型式。
（3）硐室支護
井底車場、絞車房錨噴或金屬棚支護，必要時使用錨索。
2、採區巷道支護形式
對採區服務年限較長的巷道，如絞車房、水幫浦房等採用錨噴支護的形式。
對服務年限較短的巷道，如回採工作面回風巷、運輸巷，採用錨桿支護。
3、掘進工作面頂板管理措施
（1）架棚支護：
1 掘進工作面嚴禁空頂作業，靠近工作面10m內的支護，在爆破前必須架設牢固；掘進工作面放炮後，首先恢復好被放炮衝倒、崩壞的支架，之後方可進入工作面作業，修復支架時必須先檢查頂、幫，並由外向裡逐架進行；出碴前，必須及時打上前探梁作臨時支護，前探梁上必須鋪上挑板，嚴禁空頂作業。
2 因煤層傾角大，掘進煤層巷道時，巷頂為鬆軟的煤，必須採取前探支護或其他措施；在岩層及地質破壞帶掘進巷道時，也同樣必須採取前探支護或其他措施。
3 支架間應設牢固的撐木或拉桿，支架與頂幫之間的空隙必須塞緊、背實。巷道砌碹時，碹體與頂幫之間必須採用不燃物充滿填實，巷道冒頂部份，可用支護材料接頂，但在碹拱上部必須充填不燃物墊層，其厚度不小於0.5m。
4 更換巷道支護時，在拆除原有支護前，應先加固臨近支護，拆除原有支護後，必須及時除掉頂幫活矸和架設永久支護，必要時還必須採取臨時支護措施；在緩傾斜煤層巷道中，必須有防止矸石、物料滾落和支架歪倒的安全措施。
5 掘進巷道在揭露老空前，必須制定探查老空的安全措施，在揭露老空時，必須將人員撤到安全地點，只有經過檢查，證明老空的水、瓦斯和其他有害氣體等無危險後，方可恢復工作。
6 在延深下山時，必須在下山的上口設定防止跑車裝置，在掘進工作面的上方設定堅固的跑車防護裝置，跑車防護裝置與掘進工作面的距離為20m；斜井（巷）施工期間兼作行人道時，必須每隔40m設定躲避硐並設紅燈，設有躲避硐的一側必須有暢通的行人路。上下人員必須走行人路，行車時紅燈亮，行人立即進入躲避硐，紅燈滅後，方可行走。
7 由下向上掘進25度以上的緩傾斜煤層巷道時，必須將溜煤（矸）道與行人路分開，防止煤（矸）滑落傷人。行人路應設扶手、梯子和訊號裝置。斜巷與上部巷道貫通時，必須有安全措施。
（2）錨噴支護：
1 每一次進入施工地點，必須對施工地點進行敲幫問頂，及時找掉幫、頂懸矸浮石，防止懸矸浮石掉落傷人。
2 施工前，先把施工地點所需的各種管線接到位，如風、水管等，風、水管必須連線可靠，防止脫落傷人。
3 打錨桿眼前，必須仔細檢查鑽具、電纜及風水管等，確保完好後方可施工。
4 嚴格按由外往裡的順序進行施工錨桿，並且打好乙個眼，必須及時錨好乙個眼。
5 嚴格按技術要求的眼位、角度及深度鑽眼。
6 打錨桿眼時，錨桿機必須堅持濕式鑽眼，嚴禁幹打眼，除鑽機操作人員外，鑽機前方及手把直徑範圍不許有任何人。
7 打錨桿眼時，必須隨時注意巷道幫、頂和鑽機及鑽桿情況，如發現不安全隱患，必須及時停鑽，進行處理，待隱患排除後方可正常施工。
8 錨桿眼必須打好乙個錨固乙個，安裝錨桿前，必須將孔內的積水、煤巖粉屑用壓風吹掃乾淨，吹掃鑽孔時，操作人員站在孔口一側，眼孔方向嚴禁有人。
9 安裝錨桿前，先按要求鋪上鐵絲網、w鋼帶。錨桿安裝必須按技術要求認真操作，嚴禁使用過期或失效藥捲、錨桿、錨頭及錨桿機間的聯接必須安全可靠，防止脫落傷人，旋轉推進時間必須符合規定，並按要求擰緊錨桿端頭螺母。
10 錨桿外露長度要符合要求。
11 必須按要求進行錨固力測試和頂板離層監測。
12 因安裝不合格的錨桿，必須在其旁邊補打安裝錨桿。
13 錨固力達不到要求，必須在旁補打錨桿，對於錨固力普遍不足或頂板離層地段必須採取措施處理。
（2）巷道維修：
根據根據需要維修巷道的失修長度，失修程度，服務年限等採取不同的支護形式和支護密度，確保維修質量，對部分地壓明顯，巷道嚴重變形地段將重點組織力量進行維修。
修復巷道要嚴格「先支後回」的原則，嚴格執行「敲幫問頂」制度，確保施工的安全。
撤換支架前必須加固工作地點的支架，架好一架撤一架，並接好幫頂，施工完畢要清理好現場。
獨頭巷道的修復，必須進行局扇通風，且必須由外向內逐架修復，嚴格同時多點作業，並有專職瓦檢員跟班檢查瓦斯，若瓦斯超限必須停止作業，上山修復由上往下逐段修復，施工人員必須在上方操作，必須在修復地點適當位置設好檔閘。
處理冒頂的工作必須在頂板穩定的情況下進行，並指定責任心強又有經驗的人員擔任處理冒頂的工作，必須有區隊長在現場指揮，施工時必須加固冒落區兩側的支架，人員找好退路，站在安全的地點，用長把工具找去懸矸，活石，接好邦頂，在處理高冒區時，首先檢查瓦斯。
對失修巷道交叉口抬棚要委派專人巡視檢查，發現隱患及時處理。
對主要運輸巷修復防止礦車傷人。
（二）回採工作面頂板管理措施
1、回採工作面頂板管理方式的選擇
設計開採方式：落煤方式採用放炮落煤，採煤方法為走向壁式後退採煤方法，採煤工作面的支護採用單體液壓支柱配合鉸接頂樑支護。
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作者 段建軍 中國化工 中旬刊 2019年第04期 摘要 煤礦地質災害是指煤礦生產造成的礦區災害，進而造成的巨大經濟損失。討論了煤礦地質災害的主要問題和防治措施，以盡可能減少煤礦地質災害的發生，減少災害造成的損失。關鍵詞 煤礦地質災害 主要特點 預防措施 在科學技術和經濟不斷發展的影響下，自然資源的...