煤矿围岩控制与监测

老顶——厚度大于1.5—2.0m，较坚硬的分层，岩性多为砂岩、砂砾岩、石灰岩等。 直接顶——直接在煤层上面，厚度小于1.5—2.0m，较软弱、下面又无老顶的分层，岩性多为页岩，砂页岩等。

垮落带岩层（直接顶和老顶）——不支撑就会垮落的那部分岩层。 裂隙带岩层（主要是老顶）——在其断裂、旋转、下沉及触矸过程中，岩块间能够互相挤紧，从而形成能够承载的平衡结构，并把自身及附加岩层的重量加到采空空间周围的煤体及冒矸之上。

控顶距——从煤壁至密集支柱（墩柱）或采空区顶梁末端的一段距离。 端面距——第一排支柱顶梁前端至煤壁的距离。

沿空掘巷——在上一工作面区段运输平巷被废弃后，经过一段时间，等待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿被废弃的巷道边缘，掘进下一个工作面的区段回风平巷。 锚杆——锚固在岩体内维护围岩稳定的杆状结构物。

托锚力——包括安装锚杆时，通过拧紧螺母产生的锚杆托板对围岩的预紧力，水胀式管状锚杆杆体纵向收缩，使托盘对围岩产生预紧力；以及锚杆托板阻止围岩向巷道内位移时，对围岩施加的径向支护力。

构造应力——由于地壳运动在岩体中引起的应力。包括地质构造发生过程中，在地下岩体内所产生的应力；以及已结束的地质构造运动残留于岩体内部的应力。

一．

典型复合顶板的特征。

1. 煤层顶板由下“软”上“硬”不同岩性的岩层组成；2. “软”、“硬”岩层间夹有煤线或薄层软弱岩层；3. 下部“软”岩层的厚度通常情况下不小于0.5m，而且不大于3.0m。

二． 预防老顶来压时压垮型冒顶事故的措施。

1. 支架支撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层重量。2. 采场支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层。3. 采场支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求。 三． 巷道围岩控制原理。

巷道围岩控制是指控制巷道围岩的矿山压力和周边位移所采取措施的总和。其基本原理是：人们根据巷道围岩应力、围岩强度以及它们之间的相互关系，选择合适的巷道布置和保护及支护方式。降低围岩应力，增加围岩强度，改善围岩受力条件和赋存环境，有效地控制围岩变形、破坏。 四． 按锚固方式锚杆分类。 1. 机械锚固式锚杆：胀壳式锚杆、倒楔式锚杆、楔缝式锚杆。

2. 粘结锚固式锚杆：树脂锚杆、快硬水泥卷锚杆、水泥砂浆锚杆。 3. 摩擦锚固式锚杆：缝管式锚杆、水胀式管状锚杆等。 五． 三种类型液压支架的适用范围。

支撑式支架：适应中等稳定或完整的直接顶，尤其是能适应有老顶下沉来压的工作面。 掩护式支架：适应松软破碎的直接顶板，但靠采空区的支撑力较小，不能适应有老顶下沉来压的顶板。

支撑掩护式支架：既能适应破碎的直接顶，又能适应有老顶下沉来压的顶板。 六． 采煤工作面周围支撑压力分布。 P94 七．

锚杆支护巷道顶板冒顶的特点。

1. 一般都发生在地质条件变化的地点，如有小断层，顶板岩石破碎，顶板裂隙发育，近距

离煤层、顶板有煤线或有岩层弱面存在的复合顶板，以及采懂压力叠加的应力集中区域。 2. 范围较大，冒顶宽度一般小于巷道宽度，冒顶高度一般是巷道高度的1—2倍，呈现顶

板整体冒落状态，大多发生在掘进施工期间。

3. 大多瞬间发生，随机性大，呈突发性。巷道锚杆支护大多属隐蔽性工程，煤层顶板的破

坏隐蔽性强，许多冒顶没有明显预兆。 八． 棚式支架巷道通过断层时冒顶事故预防措施。

提前预测断层位置及其影响范围。2.合理布置巷道。3.及时合理调整支护参数。4.加强巷道顶板观测工作，减少人为因素。 九． 锚注支护原理。

锚杆支护与棚式支架支护的一个重要区别是，锚杆支护的锚固力在很大程度上取决于岩体的力学特性，软岩巷道可锚性差是造成锚杆锚固力低和失效的重要原因。利用锚杆兼做注浆管，实现锚注一体化，是软岩巷道支护的一个新途径。对于节理裂隙发育的岩体，注浆可以改变围岩的松散结构，提高粘结力和内摩擦力，封闭裂隙，显著提高岩体强度。注浆加固伟锚杆提供可靠的着力基础，使锚杆对松碎围岩的锚固作用得以发挥，进一步提高岩体强度。但是注浆只能在围岩的一定深度处进行，需要与锚喷支护共同维持巷道周边围岩的稳定。因此，采取锚杆与注浆相结合的方法，使锚杆和注浆的作用在各自适用的范围内得到充分发挥，提高对软岩的支护效果。 十． 单体液压支柱工作面监测支护质量指标。

1. 支柱初撑力：控顶设计中确定的初撑力即为该指标的指标值。

2. 支护系统刚度：重要指标，但很难确定。一般在初撑力大于50kN 时，钻底量不超过

100mm为指标值。 3. 支柱刚度：指单体支柱活柱缩量的支柱工作阻力增量。可监测支柱本身质量、是否漏液、

是否失效等。目前按正负，作为有效与失效的判断依据。 4. 支柱工作阻力：是反映采场支护强度的重要指标，又是计算支护系统刚度支柱刚度的必

须数据。但指标值很难定。 因初撑力变，工作阻力也变。

一．

锚杆支护巷道顶板冒顶基本形式。

在锚杆支护的巷道中，导致巷道顶板事故的顶板压力，同样是垂直锚杆轴向方向的顶板压力，巷道无锚杆支护处或锚杆支护是消除的顶板体积力，平行于锚杆轴向方向的顶板水平推力。因此在锚杆支护的巷道顶板事故重把顶板事故归纳由于托锚力失效倒置的顶板整体压冒型冒顶事故，由于粘锚力过小产生松漏冒顶型冒顶事故，由于切向锚固力丧失引发的挤压破裂型冒顶事故以及综合型冒顶事故。 1. 整体压冒型冒顶 ① 掘进迎头复合、镶嵌型围岩坠矸冒顶。 ② 锚固区外离层顶板整体冒顶。 ③ 锚固区内离层顶板整体冒顶。 2. 松漏冒型冒顶 ① 松软围岩松漏冒顶。 ② 地质构造带围岩松漏冒顶。 ③ 采动影响剧烈带围岩松漏冒顶。 3. 挤压破裂型冒顶

① 水平应力挤压破裂型冒顶。 ② 采空区岩层移动挤压破裂型冒顶。

二． 综采工作面支护质量监测的指标及指标值。

（1）支柱初撑力：控顶设计中确定的初撑力即为该指标的指标值。

（2）工作阻力：也是监测各支架立柱及前梁千斤顶在移架前的压力值。 （3）支架与工作面运输机的夹角：应是90度，允许偏差±5度。 （4）支架横向歪斜角：应垂直与顶底板，其横向歪斜不超过±5 度。 （5）支架端面距：不宜超过340mm。 （6）支架俯仰角：最大值不超过7度。

（7）相邻支架 顶梁错距：最大为顶梁侧护板高度的2/3。 （8）支架间距：一般为 1.5m，其偏差不超过± 100mm。 三．

采煤工作面顶板事故分类。

1. 压垮型冒顶（主要发生在老顶来压时） （1）垮落带老顶岩块压坏采场支架； （2）垮落带 老顶岩块冲击压坏采场支架； （3）裂隙带老顶岩块压坏采场支架。 2.漏冒型冒顶

（1）大面积漏垮型冒顶

（2）靠煤壁附近的局部冒顶；

（3）采场两端（机头、机尾）的局部冒顶； （4）放顶线附近的局部冒顶。 3.推垮型冒顶

（1）金属网下的推垮型冒顶；

（2）采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶。 4.综合类型的冒顶

（1）厚层难冒顶板导致的大面积冒顶。 （2）地质破坏（断层）带附近的冒顶。

（3）大块游离顶板导致的冒顶，包括复合顶板推垮型冒顶，冲击推垮型冒顶，大块游离顶板旋转推垮型冒顶，以及直接顶导致的压垮型冒顶。

四． 采煤工作面顶板事故控制原则 1. 预防压垮型冒顶：

（1） 采场支架或支柱的工作阻力应能支撑住工作空间及采空区上方垮落带岩层的重量。 （2） 采场支架或支柱的初撑力应能保证直接顶与老顶或下位岩层与上位岩层之间不离层。 （3） 采场支架或支柱的可缩量应能适应裂隙带岩层的下沉。

2. 预防漏冒型冒顶：

（1）综采时，如果直接顶比较软弱，液压支架应在掩护式或支撑掩护式中选用，且端面距不宜超过340mm。及时支护，带护帮装置。

（2）单体支柱工作面，如果直接顶比较软弱，支柱必须带顶梁，顶梁上还须背板，甚至背严。柱距小于0.7m，同时端面距小于200mm 。

（3）综采支架的初撑力应保证端面冒高不超过 300mm；单体支柱的初撑力应保证端面冒高 不超过 200mm。

3. 预防推垮型冒顶：

（1）采场支架或支柱的初撑力应能保证直接顶与老顶或下位岩层与上位 岩层之间不离层。 （2）采场支架或支柱的初撑力应能把下位软岩层顶紧到上位硬岩层，并使 其间产生的摩擦力足以防推。

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