深部巷道复合顶板全锚索一次支护研究

城山煤矿一采区3B煤层右0巷顶板为复合顶板岩层，为解决城山巷道顶板易离层冒顶的问题，提出了新型的巷道复合顶板全锚索一次支护方案。采用弹塑性基本理论分析了锚索加固机理，指出了高预应力全锚索大幅提高支护结构的早期支护强度与刚度，有效控制复合顶板的离层和下沉，高预应力为复合顶板岩层提供了法向约束应力，明显改善了顶板岩层应力状态。针对右0巷顶板岩层岩性及分层状况，运用数值模拟和现场实测的分析方法综合评价了巷道复合顶板全锚索一次支护效果，分析了掘进、回采期间顶板下沉及锚索承载规律，掘进期间顶板最大下沉量为34 mm，回采期间顶板最大下沉量为63 mm。现场试验表明：全锚索一次支护对控制深部复合顶板变形效果十分显著，为深部复合顶板巷道支护提供了参考。     

综放工作面顶板灾害类型和发生机制及防治技术

综放工作面采出煤层厚度大，上覆岩层活动空间大，易发生顶板事故。为理解综放工作面顶板灾害发生机制，统计分析了部分煤矿综放工作面顶板灾害案例，按顶板条件及灾害特征将综放工作面顶板灾害分为松软顶板大面积切顶压架和坚硬顶板大面积垮落及压架2类。分别以崔木煤矿和曹家滩煤矿综放工作面为例，分析了2类顶板灾害发生特点，提出了相应顶板灾害发生机制：松软顶板工作面顶板胶结性弱，支架实际刚度不足致使顶板在煤壁处断裂，破断后易失稳，同时支架支护强度不足，最终导致切顶压架灾害；坚硬顶板工作面顶板整体性好，不易破断，悬顶到一定极限突然破断，对支架造成冲击，若断裂线在煤壁处则极易导致工作面切顶压架。结合工程实践，提出了2类顶板灾害防治技术措施：对于松软顶板综放工作面采取合理提高支架刚度、支护效率以及工作面推进速度，加强预警等手段预防大面积切顶压架灾害；对于坚硬顶板工作面除加强支架管理、合理开采设计等，还需从顶板改性入手，如采用井下区域水力压裂技术弱化顶板，防治顶板大面积垮落和压架灾害。     

淮北矿区顶板管理八年沿革（上）──回采工作面顶板治理的研究与实践

顶板事故是煤矿生产中危害较大的一类事故，近几年来，淮北矿务局通过技术协作，科技攻关，先后完成了复合顶板治理、“三软”煤层治理、中等稳定顶板治理、大倾角煤层顶板治理等一系列顶板管理课题，并研究推广实施了“阻力监控法”，取得了显著的安全技术经济效果。     

某矿似层状顶板支护技术研究

为了确定某矿似层状顶板的支护方式，首先通过了解该矿顶板围岩的工程地质、围岩的基本特征，分析该矿似层状顶板的冒落机理，得出了似层状顶板的一般破坏模式。再将该矿的矿岩稳定性与工程实际相结合，计算合理的采场结构参数，并利用控制爆破技术，最大限度保护似层状顶板的完整性。最后通过几种不同支护方式的分析比较，结合似层状顶板在工程中的特征，确定了该矿似层状顶板的支护方式为长锚索支护。长锚索支护方式可以改变似层状顶板支护安全性结构，提高该类型顶板支护结构的整体性和承载能力。目前，这种支护方法已经在该矿逐步推广应用，同时针对目前顶板管理的现状，总结了矿山顶板管理存在的问题，制定了合理有效的顶板管理制度，提高了采矿作业的安全性。     

回采工作面支护及顶板控制措施

煤矿工作环境较为复杂，想要保障煤矿开采进度及安全，就需要采取顶板支护措施。探讨了工作面顶板支护的要点，结合具体案例分析出现顶板事故的原因，通过总结的方式探索顶板控制措施，以期构建系统、完善的顶板控制管理体系，确保煤矿开采工作的安全性。     

坚硬顶板注水工作面矿压显现特征的有限元计算和模型试验研究

本利用有限元计算和相似材料模型试验的结果，探讨了坚硬难冒落顶板注水前后及不同注水条件下的工作面矿压显现特征，对比分析结果表明，通过向顶板注水，顶板岩体发生塑化，改变了顶板岩层中的应力分布和顶板变形位移特征，顶板岩层中的拉、压力峰值点转移到了采空区上方的悬顶中，从而有利于顶板在采空区上方断裂并分层分次垮落，减小岩层折断时对支架的冲击载荷和传力系数，减小顶板周期来压强度，从理论上进一步说明了向顶板高压注水是控制坚硬难冒顶板的有效技术途径。     

坚硬顶板切顶沿空留巷顶板运移规律及切缝参数分析

为了合理确定切顶留巷切缝参数，以唐山沟煤矿坚硬顶板条件下切顶沿空留巷为工程背景，运用理论分析并结合现场实测结果，得到了切顶沿空留巷覆岩运移规律和顶板断裂结构特征，发现岩体间水平推力和剪切面摩擦力是阻碍顶板被顺利“切落”因素，通过分析岩梁力学结构和几何关系，得到了留巷顶板合理切缝参数，并进行了井下验证。研究结果表明：坚硬顶板条件下，切顶留巷顶板垮落后，将相互铰接约束，形成砌体梁平衡结构|切顶留巷顶板在被“切落”时，将由于岩体相互铰接导致的水平推力，存在一个阻碍顶板被切断的摩擦阻力|根据对切顶留巷顶板受力及几何关系分析，得到了合理顶板切缝角度与其他参数关系式，切缝角度与顶板岩层重度、采高正相关，与岩体抗拉强度、岩石碎胀系数成负相关。井下试验表明，采用推导计算式所得切顶参数可以使留巷采空区侧顶板较好被“切落”，留巷顶板压力及顶板移近量均在可控范围内，满足安全生产需要。     

大倾角厚煤层走向长壁分层开采再生顶板力学行为与稳定控制

针对大倾角厚煤层走向长壁分层开采再生顶板稳定性控制工程难题，结合淮南潘北煤矿1212(3)厚煤层分层工作面地质与工程条件，综合运用矸石侧限压缩试验、三维成像钻孔探测试验以及物理模拟与数值模拟等研究方法，分析了含水率、压缩率和粒径级配等因素对矸石压缩特性的作用机理及其对再生顶板稳定性影响程度的关联特征，获得了再生顶板结构特征与应力状态，揭示了再生顶板采动力学行为，制定了再生顶板稳定性控制措施，评价了再生顶板稳定性控制效果。研究结果表明：采空区泥岩与砂质泥岩黏土矿物含量高，利于矸石二次胶结；矸石受载压缩过程中的接触状态与应力状态不断调整，表现为再生顶板结构垂向上，下部与上部矸石压缩胶结程度均高于中部，倾向上，中上部矸石压缩胶结程度最小，再生顶板更易破坏；矸石粒径级配是影响再生顶板抗剪强度的主要因素，随矸石粒径增大，再生顶板表现出沿剪切线滑移到矸石颗粒错动鼓出的延性破坏，即再生顶板倾向下部采动破断剧烈程度较中上部缓和，中上部是再生顶板稳定性控制的重点防控区；主应力偏转驱动下分层采场空间不同区域再生顶板破断，提出再生顶板冒顶和煤壁片帮注浆与架棚加固方案，通过监测煤壁片帮深度与支架压力，再生顶板...     

改善工作面顶板管理的途径

本文在现场调研的基础上，通过对一起顶板事故的分析，总结出了工作面顶板离层、断裂、冒落的运动规律，提出了工作面顶板管理的针对性措施     

顶板诱导崩落及应用的数值分析

诱导崩落处理空区顶板，其关键技术是运用采矿过程产生的应力释放，合理确定顶板诱导崩落的时空位置。运用突变失稳原理分析了基于矿山连续开采空区顶板处理的诱导崩落各种扰动因素，如采场顶板围岩的力学性质、采空区的面积、拉应力作用区范围和大小等对采场顶板失稳时的影响，研究确定了顶板诱导崩落技术的关键，即确定合理的空区面积。针对铜坑矿非重叠区域下矿块的地质和采矿活动，建立了三维数值有限元计算模型，研究了顶板失稳的影响因素对顶板诱导崩落的时空影响，合理设计回采步序与空区顶板处理时间。     

淮南煤田13-1煤层顶板地质特征与稳定性研究

根据大量钻孔和矿井生产资料，对淮南煤田13一i煤层顶板地质条件进行了详细的分析和研究，结果表明，煤层顶板的沉积环境及沉积特征对顶板的稳定性起主要控制作用。煤层小构造和顶板岩性组合等因素影响顶板稳定性的局部变化．分流河道砂岩是稳定性最好的顶板岩性。厚层分流间湾泥岩顶板的稳定性次之，泛滥平原泥岩顶板和决口扇、潮坪砂岩顶板为不稳定或中等稳定．     

放顶煤开采顶煤与顶板活动规律的研究

本文总结了三个放顶煤工作面顶煤、顶板活动规律的实测资料，认为顶煤、顶板的位移特征都可分为三个阶段，而且顶煤、顶板的分区区域基本接近，这对于研究放顶煤开采顶板活动规律以参考。     

厚松散层下煤层开采顶板垮落规律研究

运用松散介质力学理论和相似模拟实验研究厚松散顶板下煤层开采顶板垮落特征，详细分析了厚松散顶板下开采顶板垮落规律，得出了厚松散顶板下采煤采场支护阻力计算公式。厚松散顶板垮落特征与薄层状顶板垮落特征有着很大区别，顶板垮落形态似抛物线拱状，且随工作面推进冒落拱动态向前移动，其形态、大小基本保持稳定，靠采空区侧顶底板移近量最大，工作面支柱载荷前后排较小中间大，研究结果成功地应用于工程实践。     

顶板岩梁结构的稳定性与支护系统刚度

借助结构稳定理论，分析了工作面顶板“三铰拱”结构、“砌体梁”结构的变形失稳机理，建立了顶板变形失稳的几何、载荷参数条件，提出了确定合理支架刚度的标准及计算公式。同时指出，顶板岩层流变会降低顶板结构承载能力，促使变形失稳发生。     

顶板动态监测在陈四楼煤矿生产中的应用

介绍了顶板动态监测在陈四楼煤矿安全生产过程中的应用，通过对顶板动态监测结果的分析，及时采取有效措施加强巷道顶板支护，有效控制了顶板离层和冒顶现象的发生，保证了煤矿的安全生产。     

平顶山矿区综采面顶板稳定性的沉积模式

本文讨论平顶山矿区综采工作面顶板的沉积特征、稳定性及二者关系。研究表明，煤层顶板的沉积环境控制综采工作面顶板的整体稳定性及其展布规律，构造条件等因素影响顶板稳定性的局部变化。在三角洲平原沉积构成的顶板中，分流河道砂岩是稳定性最好的顶板类型，属稳定顶板；厚层分流间湾泥岩顶板的稳定性次之，为中等稳定类型；越岸砂泥互层顶板和薄层分流间湾泥岩－分流河道砂岩顶板相对较差，前者属不稳定顶板，后者以不稳定至极不稳定为特征。在碎屑障壁海岸沉积构成的顶板中，厚层泻湖泥岩顶板相对较好，属中等稳定类型，泻湖泥岩－小型潮道砂体混合顶板的稳定性较差，以不稳定至极不稳定为特征。     

美国煤矿井下顶板控制对策

介绍了美国煤矿中锚杆支护的现状以及其他顶板支护方法，简要地阐述了在顶板支护状态下的顶板破坏特征及其相关的顶板破坏理论，并通过对顶板动态及锚杆特性的现场观察和检测，对顶板支护要求提供基本的反馈信息，进而讨论了锚杆支护设计方法，即如何考虑把顶板特性同锚杆参数结合起来，归纳为一个通用的方程式或诺模图，以确定在不同顶板条件下采用何种类型锚杆以及安装方式。     

复合型坚硬顶板在初压期间的再断裂及其控制

讨论了三河尖煤矿复合型坚硬顶板的剥离冒落特点、顶板剥离体在运动过程中的内力分布、顶板再断裂位置的控制等问题。据此，认为该类顶板控制的关键是把剥离体的再断裂控制于切顶线之外，这样可以大大减少工作面所受压力。给出了这种顶板条件下合理切顶力的确定方法。     

顶板断裂机理的离散元数值方法研究

在总结分析我国顶板断裂方面研究成果的基础上，采用离散元数值计算方法，分析了回采工作面顶板的受力变化及破断位置的变化规律，验证了采场压力分布的拱式效应，提出了动态拱、稳定拱等概念，解释了顶板断裂机理。     

井上下煤层顶板区域压裂防治冲击地压系统及应用

针对冲击地压局部卸压范围小，连续性低，作业风险高等问题，开展煤层厚硬顶板井上下千米顺层钻孔区域压裂防冲系统与工程应用研究。结果表明，从加载条件来分，顶板主导型冲击地压可分为动静载荷叠加型、高静载荷加载型、高静载荷卸荷型3种类型；厚硬顶板是采掘围岩冲击地压启动区域性静载荷、动载荷供给主体，以提供冲击启动动静载荷源的厚硬顶板为靶点，提出建立煤层顶板地面、井下千米水平孔分段致裂卸压系统，开展顶板千米顺层钻孔区域压裂。通过井上下提前破坏冲击危险区域上覆顶板的完整性，使得载荷向更完整顶板区域迁移，从而为井下掘进、回采提供低应力作业大环境，也使得冲击地压丧失启动的重要载荷条件。分别进行了工作面开采前地面水平井顶板区域压裂防冲技术试验，工作面开采过程中井下巷道水平孔顶板区域压裂防冲技术试验，实践效果显著，形成了冲击地压建设矿井“先压后建”，生产矿井“先压后掘、先压后采”新的灾害防治模式。