顶板事故分析和点评.doc

本次课课题：矿井顶板灾害概念、危害、防治及避灾方法和顶板尘事故案例教育学时数： 教学目的及要求： 通过本次课程的学习要使学员掌握顶板灾害和事故防治及避灾方法等。 教学重点：顶板灾害隐患识别和事故防治。 教学难点：顶板灾害防治。 顶板事故分析与点评 第一节 矿山压力 一、矿山压力基本知识 地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体称为原岩，天然存在于原岩内与任何人为原因无关的应力场称为原岩应力场。当开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原来的应力平衡状态，就会引起岩体内部应力的重新分布。宦表现为巷道和采煤工作面周围煤、岩体产生移动、变形甚至破坏，直到煤、岩体内部形成一个新的应力平衡状态为止。 由于矿山开采活动的影响，在采掘巷道、工作面围岩中所形成的力称为矿山压力，简称矿压。??于矿山压力的作用，5@起岩体的变形、破坏、冒落以及支撑物的变形、破坏与折损，并会在岩体中产生一系列动力现象，称为矿山压力显现，简称矿压显现。 为使矿压显现不致影响正常的开采和保证生产安全，就必须采取各种技术措施使矿压显现控制在一定的范围内，凡减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的方法，均称为矿压控制。 （一）煤层顶、底板 1、伪顶:直接位于煤层之上，极易垮落的较薄岩层。它由泥岩、页岩等软弱岩层组成，厚度小于0.5m，常随采随落。 2、直接顶:位于伪顶或煤层之上的一层或儿层相同或不同的岩层。它由泥质页岩、页岩、砂质页岩等不稳定岩层组成，具有随回柱放顶而垮落的特征。其厚度是指回柱放顶后能在采空区自行垮落的岩层厚度。 根据顶板的坚硬程度、稳定程度以及对工作面矿压影响程度，直接顶可分为四类:不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板和坚硬顶板。 3、老顶:位于直接顶之上的岩层。由砂岩、石灰岩、砂砾岩等坚硬岩石所组成。其厚度大于2m，自然分层厚度较大，整体性较强，采空后能悬露较大面积。 按老顶来压强烈程度不同，老顶可分为四级:1级顶板，周期来压不明显;D级顶板，周期来压明显;皿级顶板，周期来压强烈;w级顶板，周期来压极强烈。 4、直接底:位于开采层下面的岩层。当它为坚硬岩石时，可作为采煤工作面支柱的底座;如果是泥质页岩等松软岩层时，则常造成底鼓和支柱插人底板等现象;在开采急倾斜煤层时，直接底还可能出现沿倾斜滑动的现象。 5、老底:位于直接底之下，一般由砂岩、石灰岩等坚固的岩层所组成。 (二)巷道围岩压力及影响因素 1、巷道围岩压力 在岩体内开掘巷道后，原有岩体应力平衡状态受到破坏，巷道围岩应力情况出现部分区域升高，部分区域降低。这种巷道围岩应力的集中和重新分布，使巷道周边岩体自稳能力显降低，导致向巷道空间移动。为了防止围岩变形和破坏，需要对围岩进行支护。这种围岩变形受阻而作用在支护结构物上的挤压力或塌落岩石的重力，统称为巷道围岩压力。主要由松动围岩压力、变形围岩压力、膨胀围岩压力以及撞击围岩压力组成。 由于巷道开挖而松动或塌落的岩体，以重力的形式直接作用于支架结构物上的压力，表现为松动围岩压力载荷形式。如支护不能有效地控制围岩变形的发展，围岩形成松动垮塌圈时，将导致松动围岩压力出现，通常顶压显现严重。 支护能控制围岩变形的发展时，围岩位移挤压支架而产生的压力，称为变形围岩压力，简称变形压力。在围岩一支护力学体系中，只要围岩与支架相互作用，围岩就会对支架施加变形压力。弹性变形压力是围岩弹性变形时作用于支架上的压力，弹性变形产生速度极快，变形量很小，对于围岩、支护相互作用过程而言，实际意义不大。塑性变形压力是由于围岩的塑性变形和破裂，围岩向巷道空间位移，使支护结构受到的压力，是变形围岩压力的主要形式。 围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，称为膨胀压力。膨胀压力与变形压力的基本区别于它是由吸水膨胀而引起的。从现象上看，属于变形压力范畴，但两者的变形机制截然不同，前者是指与水发生物理化学反应，后者主要是围岩应力与结构效应。 撞击围岩压力指围岩积累了大量弹性变形能之后，突然释放出来所产生的压力;撞击围岩压力是回采工作面上覆岩层剧烈运动时对巷道支护体所产生的压力。 2、影响巷道围岩压力的地质因素 影响围岩压力的因素很多，通常可分为地质、开采和支护等类，影响围岩压力的地质因素有:原岩应力状态、围岩力学性质及岩体结构等。 (1)原岩应力状态。原岩应力是引起围岩变形、破坏的基本作用力。原岩应力随开来深度的增加而增长。所以，随开采深度的增加，巷道围岩压力会明显增长。原岩体中主应力的大小和方向不同，对巷道的影响作用不同，也直接影响到围岩压力。 (2)围岩力学性质。围岩力学性质是指它的强度(包括抗压、抗拉、抗剪等各种强度