采場(chǎng)頂板控制及其檢測(cè)技術(shù)
巖層：由同一巖性組成的基本均一的受兩個(gè)平行或近于平行界面所限制的層狀巖石。
分層：分層是指同一巖性的整體巖層或同一巖性較厚巖層中的一部分或由下“硬”上“軟”不同巖性組成的巖層組。
老頂：厚度大于1.5m~2m、較堅(jiān)硬的巖層
直接頂：厚度小于1.5m~2m、較軟弱、下面又無(wú)老頂?shù)膸r層
偽頂：煤層與老頂或直接頂之間厚度小于0.5m隨采隨冒的軟弱巖層
碎脹性：掩飾破碎后的體積比整體狀態(tài)下的大、 碎脹系數(shù)：破碎后體積與整體之比
軟化性：巖石浸水后強(qiáng)度降低? 軟化系數(shù)：水飽和與干燥試件單向抗壓強(qiáng)度比
裂隙帶：位于冒落帶上方，以產(chǎn)生裂隙為主要特征的那部分巖層。
冒落帶：直接位于煤層上方發(fā)生冒落的那部分巖層。
假說(shuō)：壓力拱假說(shuō)，懸臂梁假說(shuō)，鉸接巖塊假說(shuō)，預(yù)成裂隙假說(shuō)，砌體梁假說(shuō)
砌體梁結(jié)構(gòu)： 采場(chǎng)上覆巖層的巖體結(jié)構(gòu)骨架是覆巖中的堅(jiān)硬巖層，可將上覆巖層劃分為若干組，每組以堅(jiān)硬巖層為底層，其上部的軟弱巖層可視為直接作用于骨架上的載荷
工作阻力：支柱受頂板壓力作用所反映出的力
初撐力：支柱剛架設(shè)時(shí)對(duì)頂板產(chǎn)生的支撐力。
單體液壓支柱：外注式、內(nèi)注式。與懸臂梁、鉸接頂梁配合關(guān)系
老頂?shù)某醮蝸?lái)壓：工作面回采以來(lái)老頂?shù)谝淮未笠?guī)模來(lái)壓
周期來(lái)壓：工作面內(nèi)周期性的出現(xiàn)老頂來(lái)壓現(xiàn)象
端面距：頂梁前端到煤壁之間的距離。
控頂距：從煤壁至密集支柱（墩柱）或采空區(qū)頂梁末端的距離。
支護(hù)強(qiáng)度：支架對(duì)單位面積頂板提供的工作阻力；
支護(hù)系統(tǒng)剛度：?jiǎn)挝豁敯逑鲁亮克鶎?duì)應(yīng)的支柱工作阻力。
支撐式支架：可適應(yīng)中等穩(wěn)定或完整的直接頂板，但支架漏、竄矸問(wèn)題較大，不能抵抗來(lái)自沿層面方向的推力。
掩護(hù)式支架：能適應(yīng)松軟破碎的直接頂板，具有抵抗來(lái)自沿層面方向的推力的能力，
但靠采空區(qū)的支撐力較小，不能適應(yīng)老頂下沉來(lái)壓的頂板。
支撐掩護(hù)式：既能適應(yīng)松軟破碎的直接頂板，又能適應(yīng)老頂下沉來(lái)壓的頂板，具有抵抗來(lái)自沿層面方向的推力的能力。
什么是偽頂？其對(duì)控制頂板設(shè)計(jì)有什么影響：偽頂是指在煤層與直接頂或之間有時(shí)存在厚度小于0.5m，極易跨落且隨采隨冒的軟弱巖層。在控制頂板設(shè)計(jì)中，偽頂冒落以后若拋棄在采空區(qū)，則控頂設(shè)計(jì)中直接頂?shù)暮穸葢?yīng)包括偽頂厚度，若隨煤炭一起外運(yùn)，控頂設(shè)計(jì)中煤層采高應(yīng)包括偽頂高度。
簡(jiǎn)述直接頂、老頂與“三帶”的關(guān)系：由采礦引起的上覆巖層破壞并向采空區(qū)跨落的巖層稱為垮落帶。很多情況下跨落帶是由直接頂跨落后形成的。當(dāng)直接頂較薄而老頂分層厚度又較小時(shí)，與直接頂毗鄰的一部分老頂也可能進(jìn)入跨落帶。裂隙帶是指位于冒落帶上方，以產(chǎn)生裂隙為主要特征的那部分巖層。彎曲下沉帶指位于裂縫帶上方、直至地表的那部分巖層。裂隙帶主要是由老頂組成,彎曲下沉帶全是由老頂組成。
采場(chǎng)頂板事故類(lèi)型：
采場(chǎng)頂板事故按力學(xué)原因劃分如下：
壓垮型冒頂：1.垮落帶老頂巖塊壓壞采場(chǎng)支架導(dǎo)致的冒頂；2.垮落帶老頂巖塊沖擊壓壞采場(chǎng)支架導(dǎo)致的冒頂；3.垮落帶或裂隙帶老頂旋轉(zhuǎn)下沉?xí)r壓壞采場(chǎng)支架導(dǎo)致的冒頂。
漏冒型冒頂：1.大面積漏垮型冒頂；2.靠煤壁附近局部冒頂；3.采場(chǎng)兩端局部冒頂；4.放頂線附近局部冒頂。
推垮型冒頂：1.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂；2.采空區(qū)冒矸沖入采場(chǎng)的推垮型冒頂。
綜合類(lèi)型冒頂：1.厚層難冒頂板導(dǎo)致的冒頂；2.地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂；3.大塊游離頂板導(dǎo)致的冒頂。
壓垮型冒頂：由垂直于層面方向的頂板力壓壞采場(chǎng)支架而導(dǎo)致的冒頂。條件：1直接頂薄，厚度小于采高的2~3倍。2煤層或直接頂上面存在老頂，分層厚度小于4m。機(jī)理：（1）垮落帶老頂巖塊壓壞支架導(dǎo)致冒頂：垮落帶老頂巖塊全部重量均由采場(chǎng)支架承受，若支架支撐力不夠，就會(huì)壓壞而冒頂。（2）垮落帶老頂巖塊沖擊壓壞支架導(dǎo)致冒頂：初撐力不足，垮落帶離層老頂巖塊沖擊采場(chǎng)支架，沖擊壓壞而冒頂。（3）裂隙帶老頂壓壞采場(chǎng)支架導(dǎo)致冒頂：裂隙帶老頂斷裂、下沉、旋轉(zhuǎn)、觸矸時(shí)，若支架的可縮量不足，可能壓壞導(dǎo)致冒頂。預(yù)防冒頂?shù)拇胧? 1）支架支撐力應(yīng)能平衡垮落帶直接頂及老頂巖層重量。2）采場(chǎng)支架的初撐力應(yīng)能保證直接頂與老頂之間不離層。3）采場(chǎng)支架的可縮量應(yīng)能滿足裂隙帶老頂下沉的要求。前兆：1煤壁片幫。2頂板下沉速度急劇增加。3支柱載荷急劇增加。金屬液壓支柱出現(xiàn)明顯下縮并發(fā)出響聲;支架安全閥開(kāi)啟。4有時(shí)能聽(tīng)到頂板深處斷裂聲?？棵罕陧敯屙敯宓舨?、斷裂。5信號(hào)柱折斷發(fā)生劈裂聲。6摩擦支柱放炮。
漏冒型冒頂：由于采場(chǎng)直接頂軟弱易破碎。大面積漏垮型冒頂條件：直接頂異常破碎；煤層傾角較大。機(jī)理：支護(hù)系統(tǒng)中若某處失效發(fā)生局部冒頂，破碎頂板就可能從該處沿工作面向上全部漏空，使支架失穩(wěn)，漏垮工作面。預(yù)防措施：1）使支護(hù)系統(tǒng)有足夠的支撐力與可縮量。2）頂板必須背嚴(yán)背實(shí)、梁頭頂緊煤壁，采煤后及時(shí)支護(hù)、甚至要掏梁窩。3）嚴(yán)防放炮、移溜等工序弄倒支架發(fā)生冒頂。靠煤壁附近局部冒頂：頂板由于被裂隙切割，存在鑲嵌型游離巖塊或端面距過(guò)大或放炮崩倒支柱所致。預(yù)防措施：綜采面：提高初撐力控制端面冒高；及時(shí)支護(hù)方式，控制端面距；采高大于2.5~3.0m時(shí)，加護(hù)幫裝置，避免端面距擴(kuò)大；控制頂板（如固結(jié)碎頂）。單體面：及時(shí)支護(hù)，端面距不超過(guò)200mm。采用正懸臂交錯(cuò)頂梁，正倒懸臂錯(cuò)梁直線柱支護(hù)。采場(chǎng)兩端局部冒頂（單體面）：機(jī)頭機(jī)尾處是因移溜時(shí)支護(hù)操作不當(dāng)（先拆后支），導(dǎo)致碎頂冒落。措施：用“四對(duì)八梁”支護(hù)，或用雙楔鉸接頂梁支護(hù)。工作面與巷道交接處是因交接處需去掉原巷道支架一個(gè)腿，如果支護(hù)操作不當(dāng)，可導(dǎo)致碎頂冒落。措施：交接處宜用一對(duì)邁步抬棚。放頂線附近的局部冒頂（單體面）：是因人工回柱時(shí)，頂板冒落傷人。特別是分段回柱回最后一棵柱時(shí)。措施： 應(yīng)在有支護(hù)的地點(diǎn)遠(yuǎn)距離操作后采用墩柱支護(hù)。
推垮型冒頂：由平行于層理方面的頂板力推到采場(chǎng)支架而導(dǎo)致的冒頂。金屬網(wǎng)下推垮型冒頂：條件：1煤層傾角在20°以上。2網(wǎng)上是懸浮頂板，巖層間有空隙。3單體工作面。網(wǎng)下推垮分兩個(gè)階段。1）形成網(wǎng)兜。原因是工作面內(nèi)某位置的支護(hù)失效。當(dāng)支架穩(wěn)定性好時(shí)，不會(huì)推垮。2）推垮工作面。原因是網(wǎng)上碎矸與上位巖層之間有空隙，支架不穩(wěn)定，網(wǎng)兜向下拉力拉倒支架，造成推垮型冒頂。預(yù)防措施：提高初撐力，增加支架穩(wěn)定性。1）單體液壓支柱工作面：①采用內(nèi)錯(cuò)式布置切眼，提高支柱的初撐力，避免形成網(wǎng)上空隙，嚴(yán)防支護(hù)失效。②當(dāng)垂直布置切眼時(shí)，初放階段用“整體支架”。2）摩擦支柱工作面。采用“整體支架”支護(hù)。3）內(nèi)錯(cuò)式布置切眼時(shí)，初放前要剪網(wǎng)，保證將金屬網(wǎng)放到底板。4）采用偽斜布置工作面。采空區(qū)冒矸沖入采場(chǎng)的推垮型冒頂：發(fā)生機(jī)理：當(dāng)頂板呈大塊在采空區(qū)垮落時(shí)，可能順著已垮落的矸石堆沖入采場(chǎng)，推倒采場(chǎng)支架（從柱根推倒），導(dǎo)致事故。預(yù)防措施 ：（1）用切斷墩柱的初撐力切斷頂板（減小冒落頂板的塊度），并將冒矸擋在采空區(qū)。（2）當(dāng)頂板分層過(guò)厚切不斷時(shí)，用挑頂法，使冒矸超過(guò)采高。
復(fù)合頂板推垮型冒頂特點(diǎn)： 1） 壓力小、支架沒(méi)有變形、損壞和明顯下縮。 2）離層后，形成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，有橫向移動(dòng)傾向；沿煤壁斷裂；3） 冒頂后支護(hù)以傾倒為主；4）冒頂后上部巖塊大面積懸露，個(gè)別冒落。5）多發(fā)生在切眼附近。6）沒(méi)有明顯征兆，來(lái)勢(shì)猛、速度快、人力無(wú)法抗拒。
采場(chǎng)中易發(fā)生推冒頂?shù)牡攸c(diǎn)：1）開(kāi)切眼附近2）地質(zhì)破壞帶附近3）尖滅構(gòu)造附近4）舊巷附近5）掘進(jìn)上下平巷時(shí)破壞了復(fù)合頂板的地點(diǎn)6）局部冒頂區(qū)附近7）傾角大的地段8）頂板巖層含水的地段
對(duì)采場(chǎng)支架的基本要求：1采場(chǎng)支架對(duì)頂板應(yīng)能支得起，就是要求支架在其工作全過(guò)程都能夠支承住頂板所施加的壓力，否則就會(huì)導(dǎo)致壓垮型冒頂事故。2采場(chǎng)支架對(duì)頂板應(yīng)能護(hù)的好，就是要求采場(chǎng)支架能控制住工作空間的頂板，使其一點(diǎn)不冒落，如果護(hù)的不好，則可能會(huì)發(fā)生漏冒型冒頂。3采場(chǎng)支架對(duì)頂板應(yīng)能穩(wěn)得住，就是要求支架具有抵抗來(lái)自層面方向推力的能力，如果采場(chǎng)支架對(duì)頂板穩(wěn)不住，則可能會(huì)導(dǎo)致推垮型冒頂。
預(yù)防冒頂事故控頂設(shè)計(jì)的原則：1防壓 工作阻力支撐住垮落帶的直接頂與老頂。2防漏綜采面對(duì)軟弱頂板選用掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。用及時(shí)支護(hù)方式，端面距小于340mm。采高大時(shí)，應(yīng)又護(hù)幫裝置。必要時(shí)固結(jié)頂板單體面對(duì)軟弱頂板支柱上應(yīng)又頂梁、背板、甚至背嚴(yán)及掏梁窩，柱距小于0.7m，端面距小于200mm。工作面兩端用“四對(duì)八梁”或雙楔交接頂梁。3單體面或不用端頭支架的綜采面，面巷交接處用一對(duì)邁步抬棚。
最小控頂距的確定方法：從采煤生產(chǎn)要求出發(fā)，大多數(shù)工作面最小控頂距是三排，即機(jī)道、人行道與材料道。有些情況下需要用四排柱子，比如老頂來(lái)壓期間可擴(kuò)大一排控頂距，從而緩和老頂初次來(lái)壓的威脅，復(fù)合頂板初次垮落期間，也可擴(kuò)大一排控頂距以增加支護(hù)的穩(wěn)定性。當(dāng)出現(xiàn)地質(zhì)破壞帶或因礦井瓦斯涌出量較大時(shí)，需較大的通風(fēng)斷面來(lái)滿足通風(fēng)要求時(shí)，也需要采用四排柱子。
頂板狀態(tài)參數(shù)：薄及中厚煤層開(kāi)采時(shí)，最重要的頂板狀態(tài)參數(shù)有頂?shù)装逡平浚嗣婷案?，頂板臺(tái)階下沉量，網(wǎng)兜高度四個(gè)參數(shù)。
綜采工作面支護(hù)質(zhì)量檢測(cè)與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)及具體做法：支護(hù)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)有：1.支架初撐力；2.支架工作阻力；3.支架與工作面輸送機(jī)的夾角；4.支架橫向歪斜角；5.支架端面距；6.支架頂梁俯仰角；7.支架頂梁錯(cuò)距；8.支架間距。頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)有：1.端面頂板冒落高度；頂板中的斷層。具體做法：主要包括測(cè)線布置、數(shù)據(jù)量測(cè)與記錄和日常監(jiān)報(bào)三個(gè)步驟，日常監(jiān)報(bào)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表、阻力曲線圖和不安全因素平面圖組成。
論述如何實(shí)現(xiàn)科學(xué)的頂板管理：頂板的科學(xué)管理包括：一、在工作面投入生產(chǎn)前要進(jìn)行合理的頂板控制設(shè)計(jì)；二、在工作面日常生產(chǎn)過(guò)程中要進(jìn)行支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。為此我們應(yīng)研究采場(chǎng)頂板事故機(jī)理以及預(yù)防措施，并在此基礎(chǔ)上提出進(jìn)行工作面合理頂板控制設(shè)計(jì)的方法，研究支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)新技術(shù)，從而保證合理頂板控制設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。
論述進(jìn)行支護(hù)質(zhì)量和頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的目的和意義：目的：管好采場(chǎng)頂板并最大限度的消除采場(chǎng)冒頂事故。意義：只有進(jìn)行日常的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)才能發(fā)現(xiàn)原控頂設(shè)計(jì)中的支護(hù)參數(shù)是否合理，才能發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中頂板控制是否達(dá)到設(shè)計(jì)中的要求，從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而解決問(wèn)題，以消除安全隱患盡可能的避免頂板事故的發(fā)生。
綜采初放階段頂板控制應(yīng)注意哪些問(wèn)題：初放階段從直接頂初次垮落至老頂初次來(lái)壓。
直接頂初次垮落時(shí)，控制頂板的關(guān)鍵在于沿放頂線切斷直接頂。這時(shí)所需的支架初撐力仍可按公式~~及~~計(jì)算，只是式中的?????? 應(yīng)以????? 加上初次垮落步距的一半代替（即以~~代替；計(jì)算時(shí) 應(yīng)取實(shí)際數(shù)據(jù)） 老頂初次來(lái)壓時(shí)，支架的工作阻力能支撐住垮落帶巖層的重量。這時(shí)需要的支架工作阻力仍可按式~~計(jì)算，只是式中垮落帶最上老頂分層的 應(yīng)該用二分之一老頂初次來(lái)壓步距代替；計(jì)算時(shí) 應(yīng)取實(shí)際數(shù)據(jù)。
簡(jiǎn)述綜采工作面空頂設(shè)計(jì) 過(guò)程：綜采工作面的控頂設(shè)計(jì)主要是確定支架架型，支架工作阻力與初撐力以及支架高度。通過(guò)調(diào)壓實(shí)驗(yàn)或日常監(jiān)測(cè)來(lái)確定防止綜采工作面發(fā)生漏冒型冒頂?shù)闹Ъ艹鯎瘟0'。平衡直接頂巖梁重量的初撐力由~~計(jì)算，主要為防壓，平衡直接頂巖梁力矩的初撐力由~~計(jì)算，也為防壓。沿支架后端切'斷直接頂所需的初撐力p0''取p01'和p03'中的大值。支架工作阻力由~~計(jì)算。算頂板下沉量：在設(shè)計(jì)時(shí)最大控頂距處頂板下沉量 應(yīng)取~~其中~~，若跨落帶中無(wú)老頂而煤層上面又無(wú)厚層難冒頂板時(shí)取 液壓支架和單體液壓支柱時(shí)，取 ~~ =0.025即可。 計(jì)算支架高度：支架最大高度hmax =mmax，支架最小高度 ~~a=50mm。5，支架初撐力由公式~~計(jì)算。
預(yù)防冒頂事故的控頂設(shè)計(jì)特點(diǎn)：第一 控頂原則之一：預(yù)防壓垮型冒頂 1）采場(chǎng)支架或支柱的工作阻力應(yīng)能支撐住工作空間及采空區(qū)上方垮落帶巖層的重量（支）。2）采場(chǎng)支架或支柱的初撐力應(yīng)能保證直接頂與老頂或下位巖層與上位巖層之間不離層。3）采場(chǎng)支架或支柱的可縮量應(yīng)能適應(yīng)裂隙帶巖層的下沉（讓）?？仨斣瓌t之二：預(yù)防漏冒型冒頂 1）綜采工作面，直接頂比較軟弱，液壓支架應(yīng)在掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式中選用，端面距不宜超過(guò)340mm。及時(shí)支護(hù)，采高較大時(shí)帶護(hù)幫裝置。2）單體支柱工作面，直接頂比較軟弱，支柱必須帶頂梁，頂梁上還須背板，背嚴(yán)。柱距小于0.7m，端面距小于200mm 。3）綜采支架的初撐力應(yīng)保證端面冒高不超過(guò)300mm；單體支柱的初撐力應(yīng)保證端面冒高不超過(guò)200mm?？仨斣瓌t之三：預(yù)防推垮型冒頂 1）采場(chǎng)支架或支柱的初撐力應(yīng)能保證下位巖層與上位巖層不離層。2）采場(chǎng)支架或支柱的初撐力應(yīng)能把下位巖層頂緊上位巖層，并使上、下位巖層間產(chǎn)生的摩擦阻力足以防推。第二 1）要求支架（支柱）有一定（較高）的初撐力來(lái)防壓、防漏、防推。--工作阻力是壓出來(lái)的，而初撐力是主動(dòng)支撐頂板的。2）均按最不利的條件，確定支護(hù)參數(shù)。--因?yàn)閷?duì)于頂板事故是不允許有半點(diǎn)差錯(cuò)的。
支架的初撐力必須滿足三個(gè)條件：①初撐力能平衡工作空間上方及采空區(qū)上方直接頂巖重；
②支架后端初撐力能平衡采空區(qū)上方將要被切斷的直接頂懸頂巖重；③初撐力產(chǎn)生的主動(dòng)力矩能平衡工作空間上方及采空區(qū)上方直接頂巖重所產(chǎn)生的力矩。
分層：分層是指同一巖性的整體巖層或同一巖性較厚巖層中的一部分或由下“硬”上“軟”不同巖性組成的巖層組。
老頂：厚度大于1.5m~2m、較堅(jiān)硬的巖層
直接頂：厚度小于1.5m~2m、較軟弱、下面又無(wú)老頂?shù)膸r層
偽頂：煤層與老頂或直接頂之間厚度小于0.5m隨采隨冒的軟弱巖層
碎脹性：掩飾破碎后的體積比整體狀態(tài)下的大、 碎脹系數(shù)：破碎后體積與整體之比
軟化性：巖石浸水后強(qiáng)度降低? 軟化系數(shù)：水飽和與干燥試件單向抗壓強(qiáng)度比
裂隙帶：位于冒落帶上方，以產(chǎn)生裂隙為主要特征的那部分巖層。
冒落帶：直接位于煤層上方發(fā)生冒落的那部分巖層。
假說(shuō)：壓力拱假說(shuō)，懸臂梁假說(shuō)，鉸接巖塊假說(shuō)，預(yù)成裂隙假說(shuō)，砌體梁假說(shuō)
砌體梁結(jié)構(gòu)： 采場(chǎng)上覆巖層的巖體結(jié)構(gòu)骨架是覆巖中的堅(jiān)硬巖層，可將上覆巖層劃分為若干組，每組以堅(jiān)硬巖層為底層，其上部的軟弱巖層可視為直接作用于骨架上的載荷
工作阻力：支柱受頂板壓力作用所反映出的力
初撐力：支柱剛架設(shè)時(shí)對(duì)頂板產(chǎn)生的支撐力。
單體液壓支柱：外注式、內(nèi)注式。與懸臂梁、鉸接頂梁配合關(guān)系
老頂?shù)某醮蝸?lái)壓：工作面回采以來(lái)老頂?shù)谝淮未笠?guī)模來(lái)壓
周期來(lái)壓：工作面內(nèi)周期性的出現(xiàn)老頂來(lái)壓現(xiàn)象
端面距：頂梁前端到煤壁之間的距離。
控頂距：從煤壁至密集支柱（墩柱）或采空區(qū)頂梁末端的距離。
支護(hù)強(qiáng)度：支架對(duì)單位面積頂板提供的工作阻力；
支護(hù)系統(tǒng)剛度：?jiǎn)挝豁敯逑鲁亮克鶎?duì)應(yīng)的支柱工作阻力。
支撐式支架：可適應(yīng)中等穩(wěn)定或完整的直接頂板，但支架漏、竄矸問(wèn)題較大，不能抵抗來(lái)自沿層面方向的推力。
掩護(hù)式支架：能適應(yīng)松軟破碎的直接頂板，具有抵抗來(lái)自沿層面方向的推力的能力，
但靠采空區(qū)的支撐力較小，不能適應(yīng)老頂下沉來(lái)壓的頂板。
支撐掩護(hù)式：既能適應(yīng)松軟破碎的直接頂板，又能適應(yīng)老頂下沉來(lái)壓的頂板，具有抵抗來(lái)自沿層面方向的推力的能力。
什么是偽頂？其對(duì)控制頂板設(shè)計(jì)有什么影響：偽頂是指在煤層與直接頂或之間有時(shí)存在厚度小于0.5m，極易跨落且隨采隨冒的軟弱巖層。在控制頂板設(shè)計(jì)中，偽頂冒落以后若拋棄在采空區(qū)，則控頂設(shè)計(jì)中直接頂?shù)暮穸葢?yīng)包括偽頂厚度，若隨煤炭一起外運(yùn)，控頂設(shè)計(jì)中煤層采高應(yīng)包括偽頂高度。
簡(jiǎn)述直接頂、老頂與“三帶”的關(guān)系：由采礦引起的上覆巖層破壞并向采空區(qū)跨落的巖層稱為垮落帶。很多情況下跨落帶是由直接頂跨落后形成的。當(dāng)直接頂較薄而老頂分層厚度又較小時(shí)，與直接頂毗鄰的一部分老頂也可能進(jìn)入跨落帶。裂隙帶是指位于冒落帶上方，以產(chǎn)生裂隙為主要特征的那部分巖層。彎曲下沉帶指位于裂縫帶上方、直至地表的那部分巖層。裂隙帶主要是由老頂組成,彎曲下沉帶全是由老頂組成。
采場(chǎng)頂板事故類(lèi)型：
采場(chǎng)頂板事故按力學(xué)原因劃分如下：
壓垮型冒頂：1.垮落帶老頂巖塊壓壞采場(chǎng)支架導(dǎo)致的冒頂；2.垮落帶老頂巖塊沖擊壓壞采場(chǎng)支架導(dǎo)致的冒頂；3.垮落帶或裂隙帶老頂旋轉(zhuǎn)下沉?xí)r壓壞采場(chǎng)支架導(dǎo)致的冒頂。
漏冒型冒頂：1.大面積漏垮型冒頂；2.靠煤壁附近局部冒頂；3.采場(chǎng)兩端局部冒頂；4.放頂線附近局部冒頂。
推垮型冒頂：1.金屬網(wǎng)下推垮型冒頂；2.采空區(qū)冒矸沖入采場(chǎng)的推垮型冒頂。
綜合類(lèi)型冒頂：1.厚層難冒頂板導(dǎo)致的冒頂；2.地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂；3.大塊游離頂板導(dǎo)致的冒頂。
壓垮型冒頂：由垂直于層面方向的頂板力壓壞采場(chǎng)支架而導(dǎo)致的冒頂。條件：1直接頂薄，厚度小于采高的2~3倍。2煤層或直接頂上面存在老頂，分層厚度小于4m。機(jī)理：（1）垮落帶老頂巖塊壓壞支架導(dǎo)致冒頂：垮落帶老頂巖塊全部重量均由采場(chǎng)支架承受，若支架支撐力不夠，就會(huì)壓壞而冒頂。（2）垮落帶老頂巖塊沖擊壓壞支架導(dǎo)致冒頂：初撐力不足，垮落帶離層老頂巖塊沖擊采場(chǎng)支架，沖擊壓壞而冒頂。（3）裂隙帶老頂壓壞采場(chǎng)支架導(dǎo)致冒頂：裂隙帶老頂斷裂、下沉、旋轉(zhuǎn)、觸矸時(shí)，若支架的可縮量不足，可能壓壞導(dǎo)致冒頂。預(yù)防冒頂?shù)拇胧? 1）支架支撐力應(yīng)能平衡垮落帶直接頂及老頂巖層重量。2）采場(chǎng)支架的初撐力應(yīng)能保證直接頂與老頂之間不離層。3）采場(chǎng)支架的可縮量應(yīng)能滿足裂隙帶老頂下沉的要求。前兆：1煤壁片幫。2頂板下沉速度急劇增加。3支柱載荷急劇增加。金屬液壓支柱出現(xiàn)明顯下縮并發(fā)出響聲;支架安全閥開(kāi)啟。4有時(shí)能聽(tīng)到頂板深處斷裂聲?？棵罕陧敯屙敯宓舨?、斷裂。5信號(hào)柱折斷發(fā)生劈裂聲。6摩擦支柱放炮。
漏冒型冒頂：由于采場(chǎng)直接頂軟弱易破碎。大面積漏垮型冒頂條件：直接頂異常破碎；煤層傾角較大。機(jī)理：支護(hù)系統(tǒng)中若某處失效發(fā)生局部冒頂，破碎頂板就可能從該處沿工作面向上全部漏空，使支架失穩(wěn)，漏垮工作面。預(yù)防措施：1）使支護(hù)系統(tǒng)有足夠的支撐力與可縮量。2）頂板必須背嚴(yán)背實(shí)、梁頭頂緊煤壁，采煤后及時(shí)支護(hù)、甚至要掏梁窩。3）嚴(yán)防放炮、移溜等工序弄倒支架發(fā)生冒頂。靠煤壁附近局部冒頂：頂板由于被裂隙切割，存在鑲嵌型游離巖塊或端面距過(guò)大或放炮崩倒支柱所致。預(yù)防措施：綜采面：提高初撐力控制端面冒高；及時(shí)支護(hù)方式，控制端面距；采高大于2.5~3.0m時(shí)，加護(hù)幫裝置，避免端面距擴(kuò)大；控制頂板（如固結(jié)碎頂）。單體面：及時(shí)支護(hù)，端面距不超過(guò)200mm。采用正懸臂交錯(cuò)頂梁，正倒懸臂錯(cuò)梁直線柱支護(hù)。采場(chǎng)兩端局部冒頂（單體面）：機(jī)頭機(jī)尾處是因移溜時(shí)支護(hù)操作不當(dāng)（先拆后支），導(dǎo)致碎頂冒落。措施：用“四對(duì)八梁”支護(hù)，或用雙楔鉸接頂梁支護(hù)。工作面與巷道交接處是因交接處需去掉原巷道支架一個(gè)腿，如果支護(hù)操作不當(dāng)，可導(dǎo)致碎頂冒落。措施：交接處宜用一對(duì)邁步抬棚。放頂線附近的局部冒頂（單體面）：是因人工回柱時(shí)，頂板冒落傷人。特別是分段回柱回最后一棵柱時(shí)。措施： 應(yīng)在有支護(hù)的地點(diǎn)遠(yuǎn)距離操作后采用墩柱支護(hù)。
推垮型冒頂：由平行于層理方面的頂板力推到采場(chǎng)支架而導(dǎo)致的冒頂。金屬網(wǎng)下推垮型冒頂：條件：1煤層傾角在20°以上。2網(wǎng)上是懸浮頂板，巖層間有空隙。3單體工作面。網(wǎng)下推垮分兩個(gè)階段。1）形成網(wǎng)兜。原因是工作面內(nèi)某位置的支護(hù)失效。當(dāng)支架穩(wěn)定性好時(shí)，不會(huì)推垮。2）推垮工作面。原因是網(wǎng)上碎矸與上位巖層之間有空隙，支架不穩(wěn)定，網(wǎng)兜向下拉力拉倒支架，造成推垮型冒頂。預(yù)防措施：提高初撐力，增加支架穩(wěn)定性。1）單體液壓支柱工作面：①采用內(nèi)錯(cuò)式布置切眼，提高支柱的初撐力，避免形成網(wǎng)上空隙，嚴(yán)防支護(hù)失效。②當(dāng)垂直布置切眼時(shí)，初放階段用“整體支架”。2）摩擦支柱工作面。采用“整體支架”支護(hù)。3）內(nèi)錯(cuò)式布置切眼時(shí)，初放前要剪網(wǎng)，保證將金屬網(wǎng)放到底板。4）采用偽斜布置工作面。采空區(qū)冒矸沖入采場(chǎng)的推垮型冒頂：發(fā)生機(jī)理：當(dāng)頂板呈大塊在采空區(qū)垮落時(shí)，可能順著已垮落的矸石堆沖入采場(chǎng)，推倒采場(chǎng)支架（從柱根推倒），導(dǎo)致事故。預(yù)防措施 ：（1）用切斷墩柱的初撐力切斷頂板（減小冒落頂板的塊度），并將冒矸擋在采空區(qū)。（2）當(dāng)頂板分層過(guò)厚切不斷時(shí)，用挑頂法，使冒矸超過(guò)采高。
復(fù)合頂板推垮型冒頂特點(diǎn)： 1） 壓力小、支架沒(méi)有變形、損壞和明顯下縮。 2）離層后，形成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，有橫向移動(dòng)傾向；沿煤壁斷裂；3） 冒頂后支護(hù)以傾倒為主；4）冒頂后上部巖塊大面積懸露，個(gè)別冒落。5）多發(fā)生在切眼附近。6）沒(méi)有明顯征兆，來(lái)勢(shì)猛、速度快、人力無(wú)法抗拒。
采場(chǎng)中易發(fā)生推冒頂?shù)牡攸c(diǎn)：1）開(kāi)切眼附近2）地質(zhì)破壞帶附近3）尖滅構(gòu)造附近4）舊巷附近5）掘進(jìn)上下平巷時(shí)破壞了復(fù)合頂板的地點(diǎn)6）局部冒頂區(qū)附近7）傾角大的地段8）頂板巖層含水的地段
對(duì)采場(chǎng)支架的基本要求：1采場(chǎng)支架對(duì)頂板應(yīng)能支得起，就是要求支架在其工作全過(guò)程都能夠支承住頂板所施加的壓力，否則就會(huì)導(dǎo)致壓垮型冒頂事故。2采場(chǎng)支架對(duì)頂板應(yīng)能護(hù)的好，就是要求采場(chǎng)支架能控制住工作空間的頂板，使其一點(diǎn)不冒落，如果護(hù)的不好，則可能會(huì)發(fā)生漏冒型冒頂。3采場(chǎng)支架對(duì)頂板應(yīng)能穩(wěn)得住，就是要求支架具有抵抗來(lái)自層面方向推力的能力，如果采場(chǎng)支架對(duì)頂板穩(wěn)不住，則可能會(huì)導(dǎo)致推垮型冒頂。
預(yù)防冒頂事故控頂設(shè)計(jì)的原則：1防壓 工作阻力支撐住垮落帶的直接頂與老頂。2防漏綜采面對(duì)軟弱頂板選用掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。用及時(shí)支護(hù)方式，端面距小于340mm。采高大時(shí)，應(yīng)又護(hù)幫裝置。必要時(shí)固結(jié)頂板單體面對(duì)軟弱頂板支柱上應(yīng)又頂梁、背板、甚至背嚴(yán)及掏梁窩，柱距小于0.7m，端面距小于200mm。工作面兩端用“四對(duì)八梁”或雙楔交接頂梁。3單體面或不用端頭支架的綜采面，面巷交接處用一對(duì)邁步抬棚。
最小控頂距的確定方法：從采煤生產(chǎn)要求出發(fā)，大多數(shù)工作面最小控頂距是三排，即機(jī)道、人行道與材料道。有些情況下需要用四排柱子，比如老頂來(lái)壓期間可擴(kuò)大一排控頂距，從而緩和老頂初次來(lái)壓的威脅，復(fù)合頂板初次垮落期間，也可擴(kuò)大一排控頂距以增加支護(hù)的穩(wěn)定性。當(dāng)出現(xiàn)地質(zhì)破壞帶或因礦井瓦斯涌出量較大時(shí)，需較大的通風(fēng)斷面來(lái)滿足通風(fēng)要求時(shí)，也需要采用四排柱子。
頂板狀態(tài)參數(shù)：薄及中厚煤層開(kāi)采時(shí)，最重要的頂板狀態(tài)參數(shù)有頂?shù)装逡平浚嗣婷案?，頂板臺(tái)階下沉量，網(wǎng)兜高度四個(gè)參數(shù)。
綜采工作面支護(hù)質(zhì)量檢測(cè)與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)及具體做法：支護(hù)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)有：1.支架初撐力；2.支架工作阻力；3.支架與工作面輸送機(jī)的夾角；4.支架橫向歪斜角；5.支架端面距；6.支架頂梁俯仰角；7.支架頂梁錯(cuò)距；8.支架間距。頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)有：1.端面頂板冒落高度；頂板中的斷層。具體做法：主要包括測(cè)線布置、數(shù)據(jù)量測(cè)與記錄和日常監(jiān)報(bào)三個(gè)步驟，日常監(jiān)報(bào)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表、阻力曲線圖和不安全因素平面圖組成。
論述如何實(shí)現(xiàn)科學(xué)的頂板管理：頂板的科學(xué)管理包括：一、在工作面投入生產(chǎn)前要進(jìn)行合理的頂板控制設(shè)計(jì)；二、在工作面日常生產(chǎn)過(guò)程中要進(jìn)行支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。為此我們應(yīng)研究采場(chǎng)頂板事故機(jī)理以及預(yù)防措施，并在此基礎(chǔ)上提出進(jìn)行工作面合理頂板控制設(shè)計(jì)的方法，研究支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)新技術(shù)，從而保證合理頂板控制設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。
論述進(jìn)行支護(hù)質(zhì)量和頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的目的和意義：目的：管好采場(chǎng)頂板并最大限度的消除采場(chǎng)冒頂事故。意義：只有進(jìn)行日常的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)才能發(fā)現(xiàn)原控頂設(shè)計(jì)中的支護(hù)參數(shù)是否合理，才能發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中頂板控制是否達(dá)到設(shè)計(jì)中的要求，從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而解決問(wèn)題，以消除安全隱患盡可能的避免頂板事故的發(fā)生。
綜采初放階段頂板控制應(yīng)注意哪些問(wèn)題：初放階段從直接頂初次垮落至老頂初次來(lái)壓。
直接頂初次垮落時(shí)，控制頂板的關(guān)鍵在于沿放頂線切斷直接頂。這時(shí)所需的支架初撐力仍可按公式~~及~~計(jì)算，只是式中的?????? 應(yīng)以????? 加上初次垮落步距的一半代替（即以~~代替；計(jì)算時(shí) 應(yīng)取實(shí)際數(shù)據(jù)） 老頂初次來(lái)壓時(shí)，支架的工作阻力能支撐住垮落帶巖層的重量。這時(shí)需要的支架工作阻力仍可按式~~計(jì)算，只是式中垮落帶最上老頂分層的 應(yīng)該用二分之一老頂初次來(lái)壓步距代替；計(jì)算時(shí) 應(yīng)取實(shí)際數(shù)據(jù)。
簡(jiǎn)述綜采工作面空頂設(shè)計(jì) 過(guò)程：綜采工作面的控頂設(shè)計(jì)主要是確定支架架型，支架工作阻力與初撐力以及支架高度。通過(guò)調(diào)壓實(shí)驗(yàn)或日常監(jiān)測(cè)來(lái)確定防止綜采工作面發(fā)生漏冒型冒頂?shù)闹Ъ艹鯎瘟0'。平衡直接頂巖梁重量的初撐力由~~計(jì)算，主要為防壓，平衡直接頂巖梁力矩的初撐力由~~計(jì)算，也為防壓。沿支架后端切'斷直接頂所需的初撐力p0''取p01'和p03'中的大值。支架工作阻力由~~計(jì)算。算頂板下沉量：在設(shè)計(jì)時(shí)最大控頂距處頂板下沉量 應(yīng)取~~其中~~，若跨落帶中無(wú)老頂而煤層上面又無(wú)厚層難冒頂板時(shí)取 液壓支架和單體液壓支柱時(shí)，取 ~~ =0.025即可。 計(jì)算支架高度：支架最大高度hmax =mmax，支架最小高度 ~~a=50mm。5，支架初撐力由公式~~計(jì)算。
預(yù)防冒頂事故的控頂設(shè)計(jì)特點(diǎn)：第一 控頂原則之一：預(yù)防壓垮型冒頂 1）采場(chǎng)支架或支柱的工作阻力應(yīng)能支撐住工作空間及采空區(qū)上方垮落帶巖層的重量（支）。2）采場(chǎng)支架或支柱的初撐力應(yīng)能保證直接頂與老頂或下位巖層與上位巖層之間不離層。3）采場(chǎng)支架或支柱的可縮量應(yīng)能適應(yīng)裂隙帶巖層的下沉（讓）?？仨斣瓌t之二：預(yù)防漏冒型冒頂 1）綜采工作面，直接頂比較軟弱，液壓支架應(yīng)在掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式中選用，端面距不宜超過(guò)340mm。及時(shí)支護(hù)，采高較大時(shí)帶護(hù)幫裝置。2）單體支柱工作面，直接頂比較軟弱，支柱必須帶頂梁，頂梁上還須背板，背嚴(yán)。柱距小于0.7m，端面距小于200mm 。3）綜采支架的初撐力應(yīng)保證端面冒高不超過(guò)300mm；單體支柱的初撐力應(yīng)保證端面冒高不超過(guò)200mm?？仨斣瓌t之三：預(yù)防推垮型冒頂 1）采場(chǎng)支架或支柱的初撐力應(yīng)能保證下位巖層與上位巖層不離層。2）采場(chǎng)支架或支柱的初撐力應(yīng)能把下位巖層頂緊上位巖層，并使上、下位巖層間產(chǎn)生的摩擦阻力足以防推。第二 1）要求支架（支柱）有一定（較高）的初撐力來(lái)防壓、防漏、防推。--工作阻力是壓出來(lái)的，而初撐力是主動(dòng)支撐頂板的。2）均按最不利的條件，確定支護(hù)參數(shù)。--因?yàn)閷?duì)于頂板事故是不允許有半點(diǎn)差錯(cuò)的。
支架的初撐力必須滿足三個(gè)條件：①初撐力能平衡工作空間上方及采空區(qū)上方直接頂巖重；
②支架后端初撐力能平衡采空區(qū)上方將要被切斷的直接頂懸頂巖重；③初撐力產(chǎn)生的主動(dòng)力矩能平衡工作空間上方及采空區(qū)上方直接頂巖重所產(chǎn)生的力矩。
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