煤層工作麵頂板的分類、冒頂發生的機理及處理措施

1 煤層的頂底板

煤層的頂底板是指煤係中位於煤層上下一定距離的岩層，按照沉積順序，在正常情況下，位於煤層之下，先於煤層生成的岩層是底板；位於煤層之上，在煤層形成之後的岩層叫頂板。由於沉積物質和沉積環境的差異，頂底板岩層性和厚度各不相同，在開采過程中破碎，冒落的情況也就不同，了解這些岩層的岩性特征、厚度、層理及節理發育程度，強度及含水性等，對確定頂板管理和巷道支護方式均有重要意義。

根據頂底板岩層相對煤層的位置和垮落性能，強度等特征的不同，從上至下頂板劃分為基本頂（老頂）、直接頂、偽頂三個部分；底板分為偽底、直接底及老底三個部分。不過，對於某個特定的煤層來說，其頂底板的這六個組成部分不一定發育俱全。可能缺失某一個或幾個組成部分的岩層。

1.1煤層的頂板

1.1.1偽頂：是緊貼煤層之上的，極易隨煤炭的采出而同時垮落的較薄岩層，厚度一般為0.3～0.5m，多由頁岩、炭質頁岩等組成。
1.1.2直接頂：是直接位於偽頂或煤層（如無偽頂）之上岩層，常隨著回撤支架而垮落，厚度一般在1～2m，多由泥岩、而岩、粉砂岩等較易垮落的岩石組成。
1.1.3基本頂：又叫老頂，是位於直接頂之上或直接位於煤層之上（此時無直接頂和偽頂）的厚而堅硬的岩層。常在采空區上方懸露一段時間，直到達到相當麵積之後才能垮落一次，通常由砂岩、礫岩、石灰岩等堅硬岩石的組成。

1.2煤層底板
1.2.1偽底：直接位於煤層之下的薄層軟弱岩層，多為炭質頁岩或泥岩，厚度一般為0.2～0.3m。
1.2.2直接底：直接位於煤層之下硬度較低的岩層，厚度一般由幾十厘米到1米左右，通常由泥岩、頁岩或粘土岩。若直接底為粘土岩，則遇水後易膨脹，可能造成巷道底鼓與支架插底現象，輕者影響巷道運輸與工作麵支護，重者可使巷道遭受嚴重破壞。
1.2.3老底：指位於直接底之下，比較堅硬的岩層，多為砂層，石灰岩等。　　

2 采煤工作麵頂板分類

根據工作麵頂板冒落的難易程度，將頂板分為五類。

2.1易冒落的鬆軟頂板。該類頂板的特點是煤層頂板是易垮落的鬆軟岩層，回柱後頂板能立即冒落，且能填滿采空區。這類頂板由於冒落比較充分，使位於裂隙帶的老頂岩層，在回采過程中，很容易取得平衡，因而老頂的開裂，彎曲下沉，對工作麵幾乎沒有什麼影響，工作麵來壓比較緩和，無明顯的周期壓力，靠采空區一側的頂板下沉量較穩定，頂板容易管理。
2.2中等冒落性的頂板。該類頂板的特點是直接頂，厚度一般小於煤層平等的6～8倍，其上部為比較堅硬的老頂，雖然回柱後直接頂隨之垮落，但因厚度不大，不能填滿采空區，老頂則置於懸露狀態，當工作麵推進一段距離後老頂才開始垮落，此時因采空區落差較大，致使工作麵呈現周期來壓狀態，嚴重時可使采場切頂垮麵。對於這類頂板應注意老頂的活動規律。
2.3難冒落的堅硬頂板。這類頂板的特點是老頂直接賦於煤層之上，或有一偽頂，無直接頂，由於老頂垮時采空區的落差太大，使工作麵呈現明顯的周期來壓，工作麵平時的下沉量及下沉速度較小，而當周期來壓時下沉速度急劇增加，工作麵頂板情況迅速惡化，應當注意及時采取措施。
2.4極難冒落的堅硬頂板。這類頂板的特點是煤層板為極其堅硬的整體性厚岩層，在采空區能懸露上萬平方米而不垮落，當垮落時則能形成暴風，致使工作麵造成垮麵和嚴重破壞。
2.5可塑性彎曲的頂板。該類頂板的特點是直接頂，雖是具有一定厚度的堅硬岩層（如砂岩、石灰岩），但由於其中存在有平行於工作麵的節理裂隙，采煤後頂板下沉，在移動過程中斷裂成塊，但仍互相擠在一起具有傳遞水平的能力，就像“砌體梁”一樣，各岩塊互相牽製而成平衡，隨工作麵推進頂板彎曲下沉接觸底板。

堅硬冒頂板指的是直接頂岩層比較完整、堅硬（固），回柱後頂板不能立即垮落的頂板。一般為砂岩、砂岩和石灰岩。堅硬難冒頂板具有整、厚、硬的性質。

03manbetx 了綜采工作麵冒頂發生的機理，從優化工作麵巷道布置，合理選擇架型、正確使用液壓支架、工作麵超前支護、破碎頂板管理等幾個方麵，討論了綜采工作麵頂板安全管理的重點和措施。

3 綜采工作麵冒頂發生的機理

在傾斜煤層中，對回采工作麵空間影響最大的地質因素是直接頂。唐公塔煤礦綜采隊開采的煤層頂板屬中等穩定頂板，其穩定性與煤層及其頂板的節理裂隙發育程度有關。

節理裂隙有3類：原生裂隙、構造裂隙和地壓裂隙。從唐公塔煤礦的生產實際來看，以地壓裂隙和構造裂隙對頂板管理的影響較大。

地壓裂隙是由於煤層采動後引起的，煤壁前強大的支承壓力對直接頂可能形成地壓裂隙，這種裂隙平行於工作麵，對液壓支架的穩定性直接產生影響。在開采過程中，基本頂及其上覆岩層的重量對工作麵形成支承壓力，如果工作麵推進度慢，則支承壓力超前，通過基本頂懸臂梁反複作用於煤壁和直接頂，造成煤壁和直接頂產生地壓裂隙，地壓裂隙不但使原生裂隙擴大，而且會使相鄰裂隙相互連通，最終引起煤壁片幫，頂板離層，這時如不及時采取措施，極易發生冒頂。

構造裂隙是由地質構造運動而形成的。它常貫穿於整個煤（岩）層中，在層麵中形成明顯的弱麵，使得裂隙麵之間的黏結力減弱。直接頂的這種裂隙極易在無任何征兆的情況下造成工作麵冒頂。

4 改進措施

4.1煤礦企業要按照《煤礦安全01manbetx 》和行業技術規範，根據所采煤層頂底板岩性和礦壓顯現情況，製定采掘工程支護設計方案，確定相應的支護方式和支護參數；條件發生變化時，要及時進行調整。
4.2每個采掘工作麵、巷道維修工程都要製定作業01manbetx 和安全技術措施，遇有過老巷、煤柱、地質構造破碎帶等特殊情況時，要及時補充安全技術措施，並按規定審批、組織作業人員學習貫徹後，方可組織實施。要加強對作業人員頂板管理知識的教育培訓工作，增強防範頂板02manbetx.com 的意識和能力，切實做到嚴格執行敲幫問頂製度，嚴禁空頂作業。
4.3掘進工作麵作業01manbetx 要明確永久和臨時支護方式、最大空頂距、循環進度、爆破參數。要按作業01manbetx 規定對掘進工作麵進行永久支護和臨時支護。在鬆軟的煤、岩層或者流砂層及地質破碎帶中掘進巷道時，必須采取特殊措施。在爆破前必須加固靠近工作麵20m範圍內的支護，爆破中破壞的支護必須及時修複。采用錨杆、錨索、錨噴支護的巷道，錨杆、錨索的材質、拉力和預緊力、噴層厚度和強度必須符合作業規程規定。
4.4采煤工作麵作業規程要明確頂板管理方法、控頂距、初次來壓和周期來壓的特殊支護方式，以及初采初放和臨近停采線時的頂板管理措施。開采淺埋深薄基岩煤層、近距離煤層時，要針對頂板管理製定專門安全技術措施。必須及時支護采煤工作麵頂板，支柱、支架牢固接頂，初撐力要符合要求，破碎、鬆軟頂底板工作麵要采取針對性措施；要嚴格執行預防架前冒落的措施，周期來壓期間加強對煤壁的輔助支護，防止煤壁片幫和傘簷冒落。對於急傾斜煤層的回采工作麵，必須采取防止底板滑落的措施並設置防倒柱的聯鎖裝置。放頂煤開采工作麵，嚴禁采用木支柱和金屬摩擦支柱支護方式；傾角大於30°的工作麵或衝擊地壓煤層，嚴禁采用單體液壓支柱放頂煤開采。必須按作業規程規定及時對采煤工作麵進行放頂或者充填，必須加強工作麵上、下安全出口與巷道連接處至少20m範圍內的支護。