工作面頂板災害類型、監測與防治技術體系

徐 剛，黃志增，范志忠，盧振龍，張 震，薛吉勝，王傳朋，王元杰，陳法兵，李 巖，劉前進，李正杰，蘇 波，李春睿，張春會

（1.天地科技股份有限公司 開采設計事業部，北京 100013；2.中煤科工開采研究院有限公司，北京 100014；3.河北科技大學 建筑工程學院，河北 石家莊 050018；4.遼寧工程技術大學 力學與工程學院，遼寧 阜新 123000）

0 引 言

隨著我國煤礦開采裝備、技術水平的不斷提高及安全監管體系的日趨完善，煤礦安全事故得到有效控制，安全事故起數及死亡人數逐年下降［1-2］，百萬噸煤死亡率由改革開放初期的8.17 降至2019 年的0.083，煤礦安全形勢得到根本好轉。 然而，在各類煤礦災害中，頂板災害誘發因素多、易突發、難防控，仍然是制約煤礦安全生產的重要因素［3-5］。 無論是大型礦井，還是中小型煤企，都存在一定程度的頂板安全隱患，頂板災害有效防控仍是我國煤炭行業發展需要深入探究的技術難題。

揭示頂板災害發生特征，研究頂板活動規律是頂板災害防控的關鍵［6-8］。 由于采動頂板覆巖內的運動和破斷難于觀測，分析工作面礦壓顯現規律仍是探究頂板活動特征的主要途徑。 地質條件如煤層厚度和強度、頂板巖性、埋深、地質構造、地表地形及采煤方法等對工作面礦壓顯現有很大影響［9-10］，如煤層厚度越大，上覆巖層活動范圍越大，礦壓顯現越強烈。 國內外學者對頂板災害特征及礦壓顯現規律做了大量深入研究，文獻［11-12］基于“懸臂梁-鉸接巖梁”理論和Winkler 地基理論，認為綜放工作面大面積切頂壓架發生的原因是工作面支架初撐力和工作阻力較低，難以維系直接頂和基本頂平衡結構導致，進而給出了拉破斷臨界支護強度計算公式，為綜放工作面壓架災害預報提供一種方法。……