,煤矿顶板防控重点解读,安源煤业集团矿山安全培训中心 彭呈喜,2025/04/01,Catalogue,目录,地质先行作保障,2.,1.,健全制度明责任,特殊区域严管控,一巷一策优设计,3.,4.,矿压监测连续化,质量管控标准化,5.,6.,典型事故案例,7.,总结与展望,8.,健全制度明责任,01,PART,推行支护质量终身负责制，让施工人员对工程质量负责到底，增强责任心。,明确各级人员职责，从矿长到一线工人，确保责任到人，形成完整责任链条。矿长第一责任人，分管矿长按职责分工负责，总工程师负责顶板管理技术工作上级企业监督、指导、考核,制定顶板管理制度,完善制度体系,01 严格落实“敲帮问顶”制度,工人进入工作面先“敲帮问顶”，清除危岩活矸，预防顶板冒落伤人事故。,02 建立支护观测、分析与治理机制,制定井下支护观测、分析、治理等制度，明确管控职责与考核标准，不断提高安全保障能力。定期开展顶板专项风险辨识及隐患排查，实行“五落实”闭环管理，确保隐患及时整改。,执行关键制度,上级企业审核关键支护方案,定期开展专项检查，重点排查掘进迎头、采煤工作面超前支护段、构造带、三（四）岔口、淋水区等特殊及边远区域，消除监管盲区。,上级企业制定重点支护方案、重大支护变革方案审核制度。新采区首采面支护设计审核首次使用的支护技术、材料等审核上级企业对关键支护方案严格把关，确保方案科学合理。,强化监督检查,地质先行作保障,02,PART,运用物探、钻探技术,查清设计区域的地质情况，开展地质力学评估。,精细地质勘查,精准勘探，创建三维地质模型,巷道支护设计前全面勘查,查清巷道顶（底）板岩性、煤层赋存情况，以及断层、褶曲、陷落柱和破碎带等地质构造分布，作为编制支护设计的依据，指导矿井顶板管理。,落差10米断层在时间剖面（上）和水平时间切片上的显示,某勘探区断裂发育情况在地震属性沿层切片上的显示,构造精细探测高密度三维地震勘探,陷落柱在时间剖面和水平切片沿层切片上的综合显示,构造精细探测高密度三维地震勘探,现场调查围岩地质力学评估围岩分级巷道围岩稳定性分类为支护设计提供分类指导,定期开展隐蔽致灾因素普查，查清断层、褶曲、陷落柱等地质构造，完善地质资料、优化巷道支护设计。,依据勘查结果科学分级分类,围岩稳定性分类优化,测定围岩物理力学参数，为支护设计提供依据。煤岩物理力学参数包括围岩真密度、视密度、孔隙率、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、弹性变形模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角和水理性质等，通过实验室岩样实验获得。,依据勘查结果科学分级分类,围岩稳定性分类优化,评估内容包括围岩物理力学参数测定、围岩结构测量与力学性质测定、围岩应力测量。生产地质条件发生显著变化时，应重新评估,地质力学评估,测定围岩物理力学参数,岩石试样,煤试样,电液伺服试验机,岩石力学测试,54,煤岩样单轴抗压强度试验典型试样破坏前后对比,围岩稳定性分类优化,围岩稳定性分类优化,岩石地质分类普氏岩石分类（前苏联MM普罗托奇雅可诺夫1926年提出）岩石的坚固性系数fRc/10（Rc岩石的单轴抗压强度，MPa）分10级共15种煤炭行业的围岩分类（应用广泛，分5级）GB/J 2131990矿山井巷工程施工及验收规范 GB/T 50511-2022煤矿井巷工程施工标准RQD岩石分类（RQD即岩芯质量指标）（美国及欧洲广泛应用）围岩松动圈的岩石分类,围岩分类优化,围岩分类优化,岩石坚固性系数分类表,围岩分类优化,注1.岩层描述将岩层分为完整的、层状的、块状的、破碎的四种。1完整岩层层理和节理裂隙的间距大于1.5m。2层状岩层，层与层间距小于1.5m。3块状岩层，节理裂隙间距小于1.5m，大于0.3m。4破碎岩层，节理裂隙间距小于0.3m。2.当地下水影响围岩的稳定性时，应考虑适当降级。3.Rb为岩石的饱和抗压强度。,煤炭行业岩石分类表,围岩分类优化,巷道支护围岩松动圈分级表,超声波测定巷道围岩松动圈,巷道围岩松动圈理论分析,采掘工作面施工前编制地质说明书,总工程师每月组织相关部门，对采掘范围内的地质情况进行综合分析，及时进行预测预报。根据预报结果调整采掘方案，降低地质灾害风险。,加强预测预报管理,一巷一策优设计,03,PART,生产矿井新水平、新煤层及新采区开展专项支护设计，确保支护方案适应地质条件。定期对支护效果进行评估，为后续设计优化提供参考。,生产矿井“新区域”专项支护设计,依据地质条件制定支护参数，避免“一刀切”设计。新建矿井动态优化设计，根据施工情况及时调整参数。,秉持“一巷一设计”理念,定制支护参数,根据地质条件选择合理的巷道布置方案，提高巷道稳定性。,主要巷道优先置于相对稳定岩层中，确需布置在煤层中的需进行论证,回采巷道优先布置在低应力区、围岩稳定区域避开采动应力影响区和应力集中区。,合理布置巷道,作业规程编制前，设计部门按照“一巷一设计”的原则，采用工程类比、理论计算等相结合的方法开展巷道支护设计。,同一巷道地质条件变化较大时分段开展设计。,“一巷一设计”,01,02,动态优化方案,煤巷锚网支护方式,锚杆支护失效,煤巷工字钢棚方式,对支护设计参数的有效性进行动态评估，当支护强度与现场实际不符时应及时变更支护设计。,03,巷道支护设计采用以提高围岩自身强度和改变围岩力学状态的支护为主，特殊条件下辅以加强支。,04,特殊区域严管控,04,PART,特殊区域掘进工作面采煤工作面大跨度巷道构造带淋水区老空（巷）区托顶煤巷道应力集中区巷道维修地点,特殊区域严管控,要求重点管控采取强化支护措施防止支护强度不足引发事故,1,截割（爆破）后临时支护,减少空顶距，严禁空顶作业。临时支护相关参数在作业规程中明确规定。形式、规格、参数单次循环进尺空顶距最大临时控顶距制定防止冒顶、片帮的安全措施,掘进工作面,机载式临时支护,掘锚一体化,盾构机作业线,主要技术参数,1-顺梁；2-前梁；3-横梁；4-立柱；5-操作阀；6-移架千斤顶；7-前梁千斤顶ZJC2800/21/30型超前支护装置结构（交错迈步式）,掘进工作面临时支护,2,不稳定煤岩层掘进,不稳定煤岩层包括松软煤岩层、破碎带、流砂层、上覆近距离存在采空区等。遵循“先治后过”原则，采取注浆加固等超前治理措施。宜采取架棚支护等永久支护措施或其他针对性的复合支护措施。,掘进工作面,松软煤层大巷,严格控制采高和支架梁端距，严禁使用护帮板代替伸缩梁控制顶板；采用大采高工艺且顶板破碎的，采取注浆、补打锚杆挂网等超前治理措施。厚煤层工作面禁止采用分层同采；厚煤层采用综采放顶煤工艺开采时，直接顶不能随采随冒的，应当预先对顶板进行弱化处理。超前支护段需根据巷道围岩变形情况、动压影响范围、矿压观测等资料进行支护设计，条件发生变化时，及时采取补强支护措施。采煤工作面坚硬顶板初采初放要根据情况超前采取强制放顶措施。,采煤工作面,进行专项支护设计，编制专项措施并由煤矿总工程师组织审批。,大跨度区域,某矿井底车场交岔点施工冒顶事故,岔门、车场、硐室等区域应避开构造破碎带，难以避开时，应进行专项治理，经安全评估后方可施工。切眼扩刷根据现场实际采用单体支柱、单元支架等复合支护，规程措施中应明确超前支护、滞后支护距扩刷迎头的距离。岔门开门夹角原则上不小于30，岔门区域在锚网（索）支护基础上，根据现场实际采用架棚或单元支架、桁架梁等复合支护形式加强支护，加强支护段延伸至正常段5m 以上。,大跨度区域,锚网梁复合支护,U型钢棚支护,构造带制定专项治理方案和措施，并严格落实；坚持“先治后过”的原则，对围岩注浆加固或施工超前锚杆（索）等方式进行加强支护。淋水区及时化验水质类型、分析水源并研判其变化趋势。超前进行探查治理，减少淋水量。服务年限超2年，及处于腐蚀性较强环境下的巷道，使用防腐支护材料、防水型锚固剂。纳入重点排查范围，定期进行排查，建立台账，支护强度评价，必要时补强支护。老空（巷）区进行专项风险辨识，落实探查治理措施，探查不清、研判不准、治理不到位的，不采掘施工。采掘工作面接近老空（巷）区前，应查清位置关系、积水、有害气体等情况，根据调查探查资料、采掘时空关系等，制定遇老空（巷）区专项安全技术措施，经煤矿总工程师批准后实施。揭露老空（巷）区后，煤矿相关部门要深入现场实地查看，落实顶板强化支护、封堵等措施；当揭露与预测偏差较大时，应立即停止作业，及时调整施工方案和措施。,其他特殊区域构造带、淋水区、老空（巷）区、托顶煤巷道、应力集中区、巷道维修,构造带、淋水区、老空（巷）区、托顶煤巷道、应力集中区、巷道维修,托顶煤巷道按规定设置巷道表面位移监测站，采用锚杆支护的托顶煤巷道要安设顶板离层仪，并根据测点位置确定合理的观测频次。托顶煤巷道锚（杆）索锚固力需符合设计要求；动态对支护可靠性进行验证。顶板明显下沉或离层的需采用架棚、注浆加固或增设液压支架等复合支护措施。应力集中区沿空、多煤层掘进要尽量避开应力集中区。工作面上下端头处三角区（工作面煤壁与巷道交叉处）需采取措施进行加强支护。大采高、大倾角工作面，应采取防煤壁片帮等安全技术措施。采煤工作面采用垮落法管理顶板时，应及时放顶。采用充填法管理顶板时，需加强架后施工区顶板支护，充填体凝固时间应满足设计要求。,其他特殊区域,构造带、淋水区、老空（巷）区、托顶煤巷道、应力集中区、巷道维修,其他特殊区域,国能神东某矿柔模墙沿空留巷应用效果图,柔模墙沿空留巷“一通三抽”瓦斯防治体系,构造带、淋水区、老空（巷）区、托顶煤巷道、应力集中区、巷道维修,巷道维修维修前，现场安全勘察，确定施工方案，采取针对性措施，施工过程中明确监护人员。巷道维修时，遵循“先支后修”的原则，由外向里逐架（排）进行；独头巷道修复期间严禁人员进入维修地点以里；巷道相向维修时，两侧都应留有安全出口。积极采用巷道修复机、锚杆钻车等，减少修复工作面作业人数。,其他特殊区域,煤矿重大事故隐患判定标准（应急管理部4号令）第十八条“其他重大事故隐患”，是指有下列情形之一的（九）掘进工作面后部巷道或者独头巷道维修（着火点、高温点处理）时，维修（处理）点以里继续掘进或者有人员进入，或者采掘工作面未按照国家规定安设压风、供水、通信线路及装置的；,【典型案例】2012年7月27日，贵州省六盘水市晋家冲煤矿在维修巷道作业时，将原U型棚改为大断面梯形棚，扩帮后巷道宽度过大，未按措施要求加固支护，局部空帮空顶，支架失稳，应力集中显现导致推垮型冒顶，冒顶面积长5.0m高3.5m宽4.8m，造成4人死亡。事故教训一是该矿编制的巷道维修安全技术措施不完善，措施对扩帮后的临时支护及施工的工序未作具体要求；二是现场违章作业，未严格按照措施组织施工，对已施工架设好的8架子未及时加设撑木或拉杆、背邦接顶不严实，导致支护整体性差；三是煤矿现场安全管理不到，在隐患未消除情况下组织施工；四是煤矿对井下从业人员的安全教育培训不到位，导致职工安安意识淡薄，安全技能不强。,质量管控标准化,05,PART,建立支护质量控制体系,规范支护作业,严格把关材料采购、验收与检验，确保材料质量。,锚杆（索）支护依设计和规程施工，确保施工质量。架棚支护科学计算选型，提高支护可靠性。,材料与施工管控,炮采工作面作业规程中明确一次起爆的范围。高档普采工作面作业规程中明确临时支护距采煤机滚筒的最大距离。对新暴露的顶板应当及时进行临时支护，顶板破碎时应当将顶梁上方空隙塞紧、背实。,支护材料符合标准,02,实行锚杆（索）编号实名制管理，便于追溯责任。,01,严禁使用钢轨、槽钢等非支护材料。,完善质量制度,04,建立“班组自检”“区队日检”“矿井抽检”三级质量管控制度。,03,明确施工质量管理部门。,矿压监测连续化,06,PART,测点紧跟掘进面设置，回采按需补充，确保监测全面。定期对监测数据进行分析，为支护调整提供依据。,01,日常监测站依巷道类型设间距，特殊区域增设。分为人工监测及在线监测在线监测频率不低于30分钟1次，确保数据实时性。,02,分日常与综合监测,合理布局测站及监测频率,构建监测体系,对采面支柱的初撑力、工作阻力和支护质量及采掘工作面顶板动态进行现场测定,支柱初撑力F（D2/4）P10-3，kN,综合监测的主要内容为巷道表面位移、围岩深部位移、顶板离层、锚杆工作载荷、锚索工作载荷及喷层受力日常监测主要内容为顶板离层,定期对监测数据进行总结分析，为后续工作提供参考。,运用先进技术提升监测水平，确保数据准确可靠。,建立数据登记分析制度,强化数据管理,顶板离层监测人工读数,标准煤矿巷道矿山压力显现观测方法（KA/T 112023）,矿压监测的预警值、临界值在作业规程中进行明确，当综合监测、日常监测数据达到临界值时，由煤矿总工程师组织进行原因分析，制定专项措施并严格落实。,数据处理顶板离层位移围岩表面位移围岩深部位移锚杆锚索端部载荷接触应力锚杆轴力围岩体内部相对应力,顶板离层监测在线,典型案例,07,PART,【案例1】宜萍煤业“1.6”瓦斯窒息事故（2009年）,巷道垮冒，垮落煤量32t，瞬间大量瓦斯涌出，垮冒的煤渣将顺槽口石门巷道堵死而造成的人员瓦斯窒息。,43,【案例2】贵州省黔西南州贞丰县三河顺勋煤矿2.25”重大顶板事故（视频）时间2022年2月25日，伤亡情况造成14人死亡，直接经济损失2288.47万元。,事故直接原因超出矿界范围布置的隐蔽采煤工作面支护强度不足，导致复合顶板离层、断裂，支柱稳定性不够造成推垮型冒顶，酿成事故。,【案例2】贵州省黔西南州贞丰县三河顺勋煤矿2.25”重大顶板事故（视频）时间2022年2月25日，伤亡情况造成14人死亡，直接经济损失2288.47万元。,事故直接原因超出矿界范围布置的隐蔽采煤工作面支护强度不足，导致复合顶板离层、断裂，支柱稳定性不够造成推垮型冒顶，酿成事故。事故暴露出的主要问题1.三河顺勋煤矿 一是违法越界开采，蓄意非法盗采国家煤炭资源。二是弄虚作假、隐瞒采煤工作面。通过不上图纸、打设假密闭、资料作假、不安设监测监控系统、入井人员不带人员定位识别卡等手段，蓄意逃避安全监管。三是违法承包，违规转包分包。将煤矿违法承包给不具有相应资质和能力的贵州正地矿业有限公司（以下简称正地公司），该公司将井下回采、掘进安装等工程违规分包给个人，承包人又将井下采煤作业转包，以包代管。四是安全管理混乱。安全管理体系不能正常运行，违章指挥冒险作业、违规使用民爆物品、安全培训不到位、安全投入不足。五是不吸取事故教训。2022年1月13日该矿隐蔽工作面发生顶板事故后，隐瞒不报，不吸取教训，未采取措施加强顶板管理，仍心存侥幸，继续冒险蛮干，致使同一工作面2月25日再次发生顶板事故。,【案例2】贵州省黔西南州贞丰县三河顺勋煤矿2.25”重大顶板事故（视频）时间2022年2月25日，伤亡情况造成14人死亡，直接经济损失2288.47万元。,2.正地公司 一是无矿山工程施工总承包资质、无安全生产许可证、未设置安全管理机构、未配备安全管理人员。二是违法承包三河顺勋煤矿技改工程，违规分包井下单项工程。3.黔越公可司 一是未严格覆行上级公司管理职责，对三河顺勋煤矿管理流于形式。二是未对正地公司的资质及管理情况进行监督检查。4.中介机构 贵州省地质矿产勘查开发局106地质大队（以下简称106地质大队出具虚假的储量动态核实报告。5.地方政府及有关部门 一是贞丰县自然资源局组织开展矿产资源领域“打非治违”工作不深入，对煤矿资源储量动态监测工作管理不到位。二是贞丰县工科局。三是黔西南州自然资源局。四是黔西南州能源局。五是贞丰县委、县政府。六是黔西南州委、州政府。事故查处情况对杨兵等15人，移送公安机关立案侦查及给予行政处罚；对赵新峰等3人，司法机关采取强制措施；对张丛军等3人，建议给予行政处罚；对徐安映等39人，建议给予党纪政务处分。事故责任单位共处罚款2680万元。,【案例2】贵州省黔西南州贞丰县三河顺勋煤矿2.25”重大顶板事故（视频）时间2022年2月25日，伤亡情况造成14人死亡，直接经济损失2288.47万元。,总结与展望,08,PART,总结经验教训，为后续工作提供借鉴。,总结,强化现场管理,煤矿顶板事故防控的发展方向智能化、高效化和绿色化目标实现零事故、零伤亡，保障矿工安全，促进煤矿行业可持续发展,展望,智能化监测与预警先进支护技术地质预测与评估安全管理与培训法规与标准完善应急救援技术绿色开采与可持续发展国际合作与交流,谢谢大家欢迎指正,