授课计划
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授 课 人：
课程：掘进工作面顶板管理
教学目的与要求：掌握有关工作面顶板的基本概念，进一步增强人员顶板支护和管理水平，加强安全生产作业。
重点难点：
1、采区巷道矿压控制基本方法和途径；
2、支护形式的选用；
课内外作业：
1、巷道支护按按支护形式分为几种，分别有什么特点？
2、按巷道支护的承压方式分为几种，分别有什么特点?
3、巷道顶板事故主要发生在哪些地点？
4、支架支护巷道冒顶的类型主要有哪些？
5、预防巷道交叉处冒顶事故的主要措施有哪些？
授课内容：
一、顶班的基本概念
1、顶板及划分
顶板：位于煤层上面的岩层，称为顶板。
煤层按自然层位分为：
（1）伪顶：直接位于煤层之上，一般为薄层炭质页岩等软弱层组成，厚度在0.3～0.5m以下，极易冒落。
（2）直接顶：直接位于煤层或伪顶之上的一层或数层岩层，常有泥质页岩、页岩、砂质泥岩组成，厚度不等，并随回柱垮落。
（3）老顶：通常位于直接顶之上的厚而坚硬的岩层，常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等组成，回柱后可悬露大面积而不冒落。
按直接顶岩层的稳定性及老顶来压强度的顶板分类：
（1）不稳定顶板（又称破碎顶板）：指直接顶是松软易垮落的漏顶的岩层。用数字序号ⅰ表示。（2）中等稳定顶板：直接顶中有裂隙但比较完整，工作面推进一定距离后，悬露顶板板才会冒落。用数字序号ⅱ表示。（3）稳定顶板：直接顶为强度较大的岩层，分层厚，无明显节理裂隙，工作面向前推进后顶板并不冒落，回柱放顶时，需要做人工强制放顶。用数字序号ⅲ表示。（4）坚硬顶板：顶板完整，很少有裂隙，回柱放顶后，顶板能大面积悬露不垮落。这种工作面的顶板必须采取深孔爆破，高压注水等特殊的放顶方法。用数字序号ⅳ表示。 按老顶来压强度的强弱可将顶板分为四级：
（1）不明显，用数字序号ⅰ表示；
（2）明显，用数字序号ⅱ表示；
（3）强烈，用数字序号ⅲ表示；
（4）极强烈，用数字序号ⅳ表示。
二、巷道断面及支护方式
1、巷道断面
煤矿中巷道断面的形状一般有矩形、拱形、梯形、马蹄形、椭圆形、圆形及其他特殊条件下使用的不规则形等。最常用的巷道断面形状为梯形和拱形。
2、采区巷道矿压控制基本方法和途径
（1）巷道保护，是指为了使围岩应力与岩体强度保持较适应的关系，以便预防巷道失稳或有效地减轻矿压危害而采取的各种技术措施，如选用有利于巷道稳定的断面形状，在巷道设计和掘进时就为预期的巷道缩小量预留备用断面，将巷道布置在坚硬岩层中或应力降低区等。
（2）巷道支护，一般指借助于安设各种矿山支架去预防巷道围岩产生过度变形和防止巷道冒顶、片帮，以保证巷道正常使用。
（3）巷道维护，是指对已进行过支护的巷道，为了改善已恶化的维护状况和恢复其稳定性所采取的一些措施，如巷道扩帮、起底、补柱、更换损坏的支架构件甚至重新支护等。
3、巷道支护原理
（1）巷道支架与围岩相互作用和共同承载原理
合理利用巷道的围岩的自承力；合理选择支架工作点；提高围岩自承能力；选择合理的支护方式与参数。
4、支护形式
按支护形式分为：
（1）架棚式支护；使用性强，一般地质条件下均可采用，尤其多用于回采巷道。
（2）锚喷支护；多用于动压较小的开拓准备巷道。
（3）联合支护；适用于围岩松软、压力较大的地点。
按巷道支护的承压方式分为：
（1）被动承压支护：用于承载结构支撑围岩的压力，如砌碹支护和棚式支护。
（2）主动承压支护：支护与围岩形成统一结构，利用围岩自身支撑围岩压力，如锚杆支护、锚喷支护、锚喷网支护等。
（3）联合支护：将被动承压支护与主动承压支护以支撑围岩的压力。如锚喷与砌碹，锚喷与棚式支护等。
5、支护形式的选用
选择巷道支护形式和支护材料应考虑：
（1）巷道的用途及要求；永久性大巷等宜选用防火、放水、防腐的耐压支
护，如锚喷等。
（2）巷道的服务年限：服务时间长的多采用防腐性能好的耐压支护，短的选用棚式支护，便于回收。
（3）围岩压力的大小：静压大时宜选用锚喷支护，动压大时宜选用“U”型钢可伸缩性支架。
（4）巷道的断面形状：金属支架可加工成各种面形状，砌碹支护只选用曲线断面巷道。
（5）支护费用：在满足安全生产的条件下，应选用材料来源充足、加工方便、施工简单的支架。
5、临时支护
为了有效控制上部岩石，防止顶部岩石掉落伤人，预防顶板事故的发生，在施工时必须进行临时支护。如一般架棚巷道采用前探梁配合支架棚梁，打顶部网和川杆进行临时支护。
6、永久支护
（1）岩巷永久支护：锚杆支护、喷浆支护、锚索支护和联合支护。
（2）煤巷永久支护：木支架、U型钢支护、封闭曲线形可缩性支架、工字钢支护和梯形支架。
7、支护工作注意事项
（1）坚持使用前探梁超前支护，严禁空顶作业；
（2）煤（岩）层活时要严禁放炮或放小炮，使用钎川挺和煤层注水；
（3）挖柱窝和架棚时，要有专人观山；
（4）支架构件要齐全有效；
（5）巷道内橼子断裂，应及时更换；
（6）棚梁接口要严密；
（7）严禁使用缺齿的工字钢棚梁或梁当腿用。
三、掘进工作面顶板事故防治措施
1、巷道顶板事故主要发生地点
巷道顶板伤亡事故80%以上发生在掘进工作面及巷道交叉口。
2、掘进工作面顶板事故主要发生原因
（1）掘进破岩后，顶部存在将与岩体失去联系的岩块，如果支护不及时，该岩块可能与岩体失去联系而冒落；
（2）掘进头附近已支护部分的顶部存在与岩体完全失去联系的岩块，一旦支护失效，就会冒落造成事故。
3、预防掘进工作面冒顶事故的主要措施
（1）严格控制空顶距。当遇到断层褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子支护时应紧靠掘进工作面，并缩小棚距，在工作面附近应采用拉条等把棚子连成一体防止棚子被推垮，必要时还要打中柱；
（2）严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。
（3）掘进工作面冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时要挂金属网防止漏空。
（4）掘进工作面炮眼布置及装药量必须与岩石性质、支架与掘进工作面距离相适应，以防止因放炮而崩倒棚子
（5）采用“前探掩护式支架”，使工人在顶板有防护的条件下出渣、支棚腿，以防止冒顶伤人。
（6）地质破碎带要加强支护（缩小棚距、打条棚、打中柱）
4、预防巷道交叉处冒顶事故的主要措施
（1）巷道交叉处冒顶事故的主要原因
巷道交叉处冒顶事故往往发生在巷道开岔的时候，因为开岔口需要架设抬棚替换原巷道棚子的棚腿，如果开岔处巷道顶部存在与岩体失去联系的岩块，并且围岩正向巷道挤压，而新支设抬棚的强度不够，或稳定性不够，就可能造成冒顶事故。
（2）预防措施：开岔口应避开原来巷道冒顶的范围；必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿，不得过早拆除，切忌先拆棚腿后支护抬棚；注意选用抬棚材料的质量与规格，保证抬棚有足够的强度；当开口处围岩尖角被挤压坏时，应及时采取加强抬棚稳定性的措施。
四、支架支护巷道冒顶的主要预防措施
1、支架支护巷道冒顶的类型
支架支护巷道的冒顶可分为压垮型、漏垮型和推垮型；
（1）压垮型冒顶是因巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大，损坏了支架，造成巷道顶部已破碎的岩块冒落。
（2）漏垮型冒顶是因无支护巷道或支护失效（非压坏）巷道顶部存在游离岩块，这些岩块在重力作用下冒落。
（3）推垮型冒顶是因巷道顶帮破碎岩石，向巷道中心线有推力，如果这部分巷道支架的支护质量差，可能会被推倒而冒顶。
2、支架支护巷道冒顶的主要地点
掘进工作面10米内，断层破碎带附近各10米内，巷道交岔点附近各10米，冒顶处附近各10米内，这些都是容易发生顶板事故的地点，巷道支护必须适当加强。
3、支架支护巷道冒顶的主要预防措施
（1）巷道应布置在稳定没有裂隙的岩体中,尽量避开采掘工作而带来的不利影响；
（2）加强巷道支架的支护质量。支架施工时要严格按工序质量要求进行，并特别注意顶与帮的背严背实问题，杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象；
（3）凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工；
（4）巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆老支架；
（5）锚喷巷道成巷后要定期检查危陷悬空岩石并及时处理。
最后需要强调的是防矿山顶板事故最根本的措施，是加强人的顶板事故防范意识和加强采掘工作面工程质量管理。
我国煤矿的顶板事故，许多是由管理不严、违章作业和工程质量低劣造成的。据有关统计资料对顶板事故原因统计分析，顶板事故的发生将近一半是因为工程质量低劣造成的。可见抓好工程质量是加强顶板管理的基础。 通过对顶板事故的分析，应当采取有针对性的措施，改善和加强顶板管理。首先要提高认识，加强领导，落实责任，加强现场管理，区队干部要现场指挥和检查，发现质量不合格立即返工重来；每个采掘工作面开工前全体职工必须对工程质量标准进行学习，做到应知应会，不及格不能上岗，实际操作时要认真搞好工序质量；充实和完善先进的支护装备对顶板管理至关重要，当前正规回采工作面使用的摩擦支柱应尽快换成单体液压支柱；加强技术管
理，严格按照作业规程进行施工，遇有特殊变化，及时采取特殊支护措施等等。
为便于大家对顶板防治一讲有关知识的理解、掌握，我们用简短的“口诀”，帮助你进一步学习：
顶板事故，冒顶片帮。
影响生产，造成伤亡。
管理顶板，重在预防。
煤田地质，岩性分析。
地质构造，矿山压力。
伪顶、老顶，直接顶、底。
采动破坏，顶板管理。
初次放顶，来压周期。
支护方式，采煤工艺。
矿压观测，巷道修护。
空顶作业，坚决消除。
接实顶帮，棚正劲足。
敲帮问顶，顶板监护。
冒顶征兆，牢牢记住。
片帮、掉渣，响声发出。
顶板裂缝，出现脱层。
淋水增加，发生漏顶。
及时加固，搞好工程。
点柱、木垛，戗棚架棚。
撞楔探梁，超前撅顶。
支护质量，符合规程。
严格管理，安全保证。