煤矿顶板安全管理课件

煤矿顶板安全管理课件第一章顶板安全管理的重要性与现状顶板安全管理是煤矿安全生产的核心环节顶板事故作为煤矿五大灾害之一,直接威胁矿工生命安全,影响煤矿生产的连续性与稳定性随着煤矿开采深度不断增加,地质条件日益复杂,顶板管理面临更大挑战顶板事故的危害生命威胁严重生产损失巨大社会影响恶劣顶板事故具有突发性强、破坏力大的特点,一顶板事故导致工作面停产、设备损坏、巷道旦发生往往造成群死群伤,事故死亡率在各类修复工程量大,严重影响煤矿生产连续性事煤矿事故中居高位冒顶瞬间可能掩埋多名故处理周期长,造成直接经济损失和间接损失作业人员,救援难度极大可达数百万甚至上千万元年全国煤矿顶板事故统计2024根据国家矿山安全监察局统计数据,顶板事故仍是煤矿安全生产的主要威胁之一2024年顶板事故呈现以下特征:0102事故占比居高主要事故类型顶板事故占煤矿事故总数的30%以上,在各冒顶事故最为常见,其次是片帮和顶板垮塌类事故中排名前列顶板事瓦斯事机电事运输事其他事故故故故故03事故多发区域集中在地质条件复杂、开采深度大的矿井典型顶板事故案例回顾年宁夏高闸煤矿较大顶板事故20181·10事故概况:2018年1月10日,宁夏高闸煤矿发生较大顶板事故,造成3名矿工遇难,直接经济损失超过500万元事故发生在采煤工作面回采过程中,突然发生大面积冒顶直接原因间接原因管理原因工作面顶板破碎,地质条件复杂,支护强度不足支护不及时,控顶距超过规定要求,临时支护缺矿压监测不到位,地质预测预报流于形式,安全失培训不足事故调查结果显示,如果严格执行顶板管理规定,加强地质预测,及时采取针对性支护措施,这起事故完全可以避免这一惨痛教训警示我们,顶板安全管理容不得半点马虎,必须严格落实各项规章制度顶板事故生命的威胁,每一次事故都是血的教训,每一条规章都是用生命换来的经验让我们牢记历史,警钟长鸣,坚决杜绝顶板事故的发生第二章国家最新顶板管理法规解读国家矿山安全监察局高度重视煤矿顶板安全管理工作,于2022年发布了三项重要顶板管理规定,标志着我国煤矿顶板管理进入法规化、精细化、科学化的新阶段这三项规定针对不同工作场景和支护方式,系统性地提出了顶板管理要求,为煤矿企业开展顶板安全管理工作提供了明确的法规依据和技术指南深入学习领会这些规定的精神实质,是做好顶板安全管理工作的基础国家矿山安全监察局年三项顶板管理规定2022123炮采工作面顶板管理规定锚杆支护巷道顶板管理规定架棚巷道顶板管理规定适用范围:炮采工作面和高档普采工作面适用范围:采用锚杆、锚索支护的各类巷道适用范围:采用棚式支架支护的各类巷道核心内容:强化临时支护、控顶距管理、支核心内容:锚杆支护设计、施工质量控制、核心内容:支架选型、架设质量、维护管理柱防倒措施监测预警发布时间:2022年3月发布时间:2022年3月发布时间:2022年3月三项规定相互补充,共同构成完整的煤矿顶板管理法规体系,覆盖了煤矿井下主要作业场所和支护方式规定核心精神严格材料管理维护差异化支护措施建立支护材料入井检验、定期检修、报废处强化地质预测预报针对破碎顶板、坚硬顶板、稳定顶板等不同理全流程管理制度单体液压支柱必须经压要求煤矿必须开展系统的地质探查工作,科学类型,制定有针对性的支护方案破碎顶板加力试验合格,超过8个月必须复验,确保支护材分类顶板类型,识别直接顶、老顶结构特征,强临时支护,坚硬顶板重点防范压垮型冒顶,料始终处于良好状态测定岩石物理力学参数,为支护设计提供可靠实现精准施策依据顶板分类及风险对应稳定顶板特征:岩层较完整,强度适中,自稳时间长破碎顶板主要风险:局部冒顶,支护失效特征:岩层节理裂隙发育,岩块松散,自稳能力差管理要点:按规定进行常规支护,加强日常巡查维护主要风险:推垮型冒顶,事故突发性强防范措施:加强临时支护,缩小支护间距,及时永久支护较稳定顶板特征:岩层基本完整,局部有裂隙主要风险:薄弱部位冒落坚硬顶板管理要点:重点关注裂隙发育区,及时补强支护特征:岩层完整坚硬,悬露面积大,初次来压步距长主要风险:压垮型冒顶,矿压显现剧烈防范措施:加强矿压监测,采取强制放顶措施,增强支护强度科学的顶板分类是制定针对性支护措施的基础,必须结合地质探查结果,准确判定顶板类型,做到一面一策、一巷一策第三章顶板地质预测与分类技术地质预测预报是顶板安全管理的第一道防线通过系统的地质探查工作,准确掌握煤层及顶底板岩性、构造特征,科学预测顶板稳定性,为支护设计和施工提供可靠的地质依据本章将详细介绍地质预测预报的工作流程、顶板分类标准及应用方法,帮助管理人员和技术人员掌握这一关键技术环节地质预测预报工作流程地质勘探1采用钻探、物探等手段,查明煤层赋存条件、顶底板岩性、地质构造等基本信息2岩性分析识别直接顶、老顶的岩石类型、厚度、完整性,判断顶板结构特征参数测定3通过实验室试验,测定岩石的抗压强度、抗拉强度、弹性模量等物理力学参数4稳定性评价综合分析地质资料,评价顶板稳定性,预测可能出现的矿压显现形式报告编制5编制地质说明书,明确顶板类型,提出支护建议重要提示:地质预测预报工作必须超前于采掘工作面,确保在施工前获得准确的地质信息对于地质条件复杂区域,应当加密探查点,提高预测精度顶板分类标准及应用根据国家规定,顶板按照稳定性划分为四类,每类有明确的判定指标和管理要求:顶板类型直接顶特征典型岩性应用要点破碎顶板极不稳定,易冒落泥岩、砂质泥岩、破碎砂岩加强临时支护,缩小控顶距,及时永久支护较稳定顶板基本稳定,局部冒落粉砂岩、细砂岩常规支护,重点关注薄弱区域稳定顶板稳定,自稳时间长中砂岩、粗砂岩按设计进行支护,加强日常维护坚硬顶板极稳定,悬露面积大砾岩、石灰岩、坚硬砂岩加强矿压监测,采取强制放顶措施分类结果直接用于指导工作面回采设计、支护参数选择、安全措施制定不同顶板类型对应不同的管理重点和技术措施,必须严格按照分类结果执行地质说明书编制与审批编制要求•由矿井地质部门负责编制•内容包括地质构造、煤层赋存、顶底板特征、水文地质等•明确顶板分类结果及依据•提出针对性的支护建议和安全措施审批流程

1.地质部门完成初稿编制

2.相关业务部门会签意见

3.煤矿总工程师审核批准

4.下发至相关单位执行关键点:地质说明书是工作面回采的重要安全技术依据,必须由总工程师审核批准后方可使用说明书应当随着采掘推进及时更新,确保地质信息的准确性和时效性精准预测安全保障,地质预测预报是科学管理的基础,是防范顶板事故的第一道防线只有准确掌握地质条件,才能制定科学合理的支护方案,确保顶板安全第四章顶板支护设计与施工管理科学合理的支护设计和严格规范的施工管理是保证顶板安全的核心环节本章将分别介绍炮采工作面、锚杆支护巷道、架棚巷道三种主要支护方式的管理要点不同支护方式有各自的技术特点和适用条件,必须根据地质条件、开采方式、经济技术条件等因素综合选择无论采用何种支护方式,都必须坚持设计先行、施工规范、质量可控的原则炮采工作面支护管理要点临时支护管理控顶距管理爆破后必须立即进行临时支护,防止顶板破碎冒顶临时支柱必须打在坚实严格控制工作面最大、最小控顶距煤壁到支架的最大控顶距不得超过作底板上,初撑力不低于50kN工作面推进过程中,临时支护不得少于规定数业规程规定,一般不超过

3.5米及时架设单体液压支柱,确保顶板有效支量护支柱防倒措施安全出口维护单体液压支柱必须采取防倒措施,倾斜井采用刚性连接支柱要打成直线,工作面两端安全出口必须设专人维护,支护质量要高于工作面安全出口宽柱距排距符合设计要求支柱初撑力达到规定值,柱帽与顶板接触严实度不小于

0.8米,高度不低于

1.8米,保证人员安全撤离通道畅通锚杆支护巷道设计原则一巷一设计原则每条巷道必须单独进行支护设计,不得照搬照抄设计前必须进行围岩地质力学评估,包括围岩强度、节理发育程度、地应力状态等设计应当包含以下内容:•锚杆索的规格、材质、长度•锚杆安装角度、间排距•锚杆预紧力矩要求•托盘、锚固剂等配件规格•施工工艺和质量检验标准设计审批与执行支护设计由矿井技术部门组织编制,必须经总工程师审批施工过程中严格按设计执行,严禁擅自修改支护参数关键要求:严禁空顶作业锚杆必须随掘随支,临时支护到永久支护转换及时,空顶时间和空顶面积严格控制在规程规定范围内架棚巷道支护技术支架类型选择支架参数设计U型钢可缩性支架:适用于软岩巷道、支架间距根据围岩稳定性确定,一般为破碎围岩,能够适应围岩变形具有承

0.5-

1.0米支架强度通过计算确保能载能力强、可缩性好的特点,是目前煤够承受围岩压力U型钢支架必须使用矿巷道支护的主要形式之一配套卡缆、拉杆等连接件,形成稳定的支护体系梯形棚支架:适用于围岩较稳定的巷道,结构简单,施工方便常用于临时性巷道或辅助巷道的支护架设质量要求支架腿必须落实实底,松软底板应当挖柱窝或铺设底梁支架与围岩之间的空隙必须用背板背严背实,防止离层支架垂直度偏差不超过±50mm,水平度偏差不超过±100mm支护材料管理与维护0102入井前检验使用过程监控单体液压支柱入井前必须逐根进行压力试验,工作阻力不得小于90kN,初撑建立支护材料使用台账,记录材料规格、数量、使用地点、使用时间等信力不得小于50kN锚杆、锚索等材料必须有产品合格证和力学性能检验报息井下使用的支护材料应当定期检查,发现损坏及时更换告0304定期检修复验报废标准执行单体液压支柱在井下连续使用时间超过8个月,必须升井进行检修和压力试严禁使用损坏或失效的支护材料支柱缸体严重锈蚀、活柱弯曲变形、密验检修合格后方可继续使用,不合格的必须报废处理封件老化失效的必须报废锚杆锈蚀严重、丝扣损坏的不得使用管理要点:建立支护材料全生命周期管理制度,从采购、入库、发放、使用、检修、报废各环节严格把关,确保井下使用的每一件支护材料都处于良好状态第五章矿压监测与安全预警矿压监测是掌握顶板动态、预防顶板事故的重要手段通过在关键部位布置监测设备,实时掌握顶板压力变化规律,及时发现异常情况,为采取预防措施提供依据现代化煤矿应当建立完善的矿压监测系统,实现监测数据的自动采集、实时传输、智能分析,提高预警的及时性和准确性本章将介绍矿压监测的布置方法、数据管理和应急响应机制矿压监测站布置与观测周期监测站布置原则重点区域优先在首采工作面、坚硬顶板工作面、地质构造复杂区域必须布置监测站关键部位全覆盖工作面两端、切眼、停采线、过断层等部位应当加密布置测点代表性原则监测站应当布置在能够反映该区域矿压显现规律的典型位置观测周期要求正常情况下每班观测一次,来压期间加密观测至每班2-3次初次来压和周期来压期间应当进行连续观测,及时掌握矿压变化趋势监测项目监测方法顶板下沉量顶板位移测量仪支柱工作阻力压力表或压力传感器锚杆索受力锚杆测力计巷道变形十字布点法测量在线矿压监测系统应用实时数据采集智能分析预警多级预警联动采用压力传感器、位移传感器等设备,自动采集系统设置临界值与预警值,当监测数据超过预设建立黄色预警、橙色预警、红色预警三级预警机顶板压力、支架载荷、顶板下沉等数据数据通阈值时自动发出预警信号通过大数据分析,识制预警信息通过声光报警器、手机短信、企业过矿井工业环网实时传输至地面监控中心别矿压异常变化模式,提前预测来压时间和强微信等多种方式及时通知相关人员,确保预警信度息快速传达监测数据管理与应急响应建立监测台账详细记录每次观测的时间、地点、数据、异常情况等信息绘制矿压显现曲线图,分析矿压变化规律监测数据保存期限不少于2年异常情况处理发现断锚、断索、支架损坏、顶板离层等异常情况,立即报告并采取措施及时补打锚杆锚索,更换损坏支架,必要时采取卸压或强制放顶措施发布安全预警根据监测数据判断来压强度,提前发布安全预警来压期间加强现场巡查,减少作业人员,必要时撤出工作面所有人员,确保人身安全效果评估反馈来压结束后评估预警准确性和应急响应效果,总结经验教训根据实际矿压显现规律,优化监测方案和预警参数,提高预警水平矿压监测不是目的,关键在于根据监测结果及时采取措施必须建立监测-分析-预警-响应的闭环管理机制,真正发挥监测系统的作用第六章顶板事故防范八项关键措施顶板事故防范是一项系统工程,需要从地质预测、支护设计、施工管理、监测预警、日常维护等多个环节入手,构建全方位、全过程的安全管理体系本章总结提炼八项关键防范措施,这些措施是多年来煤矿顶板安全管理实践经验的结晶,也是国家法规要求的核心内容全面落实这八项措施,就能够有效防范和遏制顶板事故的发生八项防范措施概览

①加强地质预测与顶板分类超前开展地质探查,准确掌握地质条件,科学分类顶板类型,为支护设计提供可靠依据做到地质情况清、顶板类型明、风险点位准

②严格执行支护设计与施工规范坚持一面一设计、一巷一设计,支护参数经过科学计算确定施工严格按设计执行,不得擅自降低支护标准或减少支护数量

③及时临时支护防止空顶作业,爆破后立即进行临时支护,严格控制空顶时间和空顶面积临时支护到永久支护及时转换,确保顶板始终处于有效支护状态

④控制控顶距及时回柱,严格控制工作面最大最小控顶距,超过规定值立即停止推进回柱工作及时跟上,防止采空区顶板大面积悬露造成强烈来压

⑤加强支护材料管理与维护建立材料入井检验、使用监控、定期检修、报废处理全流程管理制度严禁使用不合格或失效的支护材料,确保支护质量

⑥实施矿压监测与预警在关键部位布置监测站,建立在线监测系统,实时掌握矿压变化设置合理的预警阈值,及时发布预警信息,指导现场安全管理

⑦强化特殊地段支护措施过断层、破碎带等特殊地段编制专项措施,采取超前支护、注浆加固等特殊手段加强现场管理,确保措施落实到位

⑧建立定期巡查与隐患排查制度每班由跟班干部组织开展顶板巡查,重点检查支护质量、顶板状态、异常情况建立隐患排查治理台账,做到隐患及时发现、及时整改、及时销号典型防范措施案例案例一超前注浆治理断层破碎带案例二工作面安全出口专人维护案例三支柱刚性连接防倒:::某煤矿在工作面推进过程中遇到落差3米某煤矿要求采煤工作面两端安全出口必须某倾斜井工作面倾角18度,单体支柱容易的断层,断层带宽度约5米,岩层破碎矿井设专人负责维护,每班至少检查2次维护倾倒矿井采取支柱之间刚性连接措施,及时采取超前注浆加固措施,注浆范围覆人员携带单体支柱、木板等材料,发现支使用钢管将相邻支柱连接成整体,大幅提盖断层影响带,浆液凝固后岩层强度显著护损坏立即更换,顶板离层及时补打锚高了支柱稳定性运行一年来,未发生一提高同时加强支护,缩小支护间距至

0.5杆通过严格的维护管理,该矿工作面安起支柱倾倒事故,工作面顶板状态良好米,增加临时支护数量工作面安全通过全出口始终保持畅通,为安全生产提供了启示:针对特殊条件采取特殊措施,是保证断层带,未发生任何顶板事故可靠保障安全的重要原则启示:地质构造复杂区域必须提前采取针启示:安全出口是生命通道,任何时候都不对性措施,不能存有侥幸心理能放松管理隐患无处藏安全有保障,定期巡查和隐患排查是发现问题的重要手段只有把隐患消灭在萌芽状态,才能确保顶板长期稳定安全管理永远在路上,容不得丝毫懈怠第七章顶板安全管理的未来展望随着科技进步和管理理念的不断更新,煤矿顶板安全管理正在向智能化、精准化、系统化方向发展新技术、新装备、新方法的应用,为顶板安全管理提供了更加有力的支撑技术发展趋势管理创新方向智能监测:基于物联网、大数据、人工智能精准管理:基于大数据分析,实现顶板分级的智能监测系统,实现顶板状态的实时感知分类精准管理,做到一处一策和智能预警闭环管理:构建预测-预警-响应-评估-改进机器人巡检:采用巡检机器人代替人工巡全闭环管理体系查,提高巡检频次和精度,降低人员安全风险文化引领:培育生命至上、安全第一的安全文化,提升全员安全意识数字孪生:建立工作面顶板数字孪生模型,模拟矿压演化过程,优化支护方案结语筑牢顶板安全防线守护矿工生命:,管理升级技术创新完善管理制度,优化管理流程,提高管理精细化水平持续推进顶板监测、支护等技术创新,提升安全保障能力法规执行严格执行国家法规,落实企业主体责任,强化监督检查零事故目标以零事故为目标,持续改进,实现煤矿安全生产长治久安文化建设加强安全教育培训,培育安全文化,提升全员安全意识顶板安全管理是煤矿安全生产的永恒主题我们必须始终保持高度警惕,认真学习贯彻国家法规,严格落实各项安全措施,持续提升管理水平让我们携手并进,为实现煤矿安全生产零事故目标而不懈努力,用实际行动守护每一位矿工的生命安全!安全责任重于泰山,矿工生命高于一切让我们共同筑牢顶板安全防线,创造安全、和谐、美好的煤矿明天!。