煤矿顶板事故防治
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煤矿顶板事故防治
在煤矿五大自然灾害中，顶板事故造成的死亡人数大约占30%，近年来，综合机械化采煤工作面的大面积推广，采煤工作面的顶板事故有所下降，但是掘进工作面的顶板事故仍然多发。特别是在广大小煤矿，由于支护设施的落后，采掘工作面顶板事故仍是造成煤矿死亡事故的主要原因。约占死亡人数的40% 。
一、顶板事故的分类
（一）、采煤工作面顶板事故的分类
1、按造成冒顶的力源及施力方向分
（1）、由老顶或老顶和直接顶引起的压垮型冒顶
由于老顶的断裂来压引起的冒顶
厚层坚硬岩层大面积垮落引起的冒顶
直接顶冒落导致的冒顶。
（2）、漏顶型冒顶
采煤工作面上下出口的漏顶。
煤壁上方的漏顶。
放顶线处的漏顶。
地质破碎带处的漏顶。
（3）、推跨型冒顶
复合顶板条件下的推垮型冒顶
分层开采时金属网假顶下的推垮型冒顶
大块游离顶板的推垮型冒顶。
采空区冒落矸石冲入工作面推垮型冒顶
2、按冒顶的范围分
（1）、局部冒顶。冒顶范围比较小，小到几块矸石，达到几矿车矸石，经当班处理以后基本不影响正常生产，有时会造成“零打碎敲”的伤亡事故。
（2）、大冒顶。冒顶的范围很大，而且来势凶猛，由于范围大又很快，所以人员往往很难撤离，会造成三人以上的上伤亡事故，处理起来非常困难。
（二）、采煤工作面冒顶事故的防治措施
1、靠近煤壁处的局部冒
（1）、冒顶的原因：顶板裸露空顶不及时支护；地质构造的影响；爆破引起；老顶来压引起。（2）、防止措施：及时支护；防止偏帮；爆破加强管理；
2、出口处的冒顶防治
（1）、上下出口冒顶的原因：控顶面积大；顶板应力叠加；顶板反复支撑、卸载，受破坏。（2）、防治措施：加强支护；采用特种支架；
3、放顶线处的局部冒顶
（1）、冒顶的原因。回收受力最大支柱过程中应力转移。
（2）、防治措施。按操作规程回柱，特别是对受力最大的最后一至两根支柱要特别注意，一般应先打替柱，以后再回柱，最后回收替柱。
4、地质破碎带处的局部冒顶
（1）、冒顶的原因：地质破碎带顶板岩石已经破碎。
（2）、防治措施：加强支护密度、放震动跑。
5、复合顶板下的推垮型冒顶
（1）、原因：由于复合顶板有“下软上硬”和软硬岩层间就夹有煤线的特征，岩层下沉时，由软岩层面形成离层，下面的硬岩层失去上部岩层的摩擦阻力，所以会向工作面下方推垮，形成冒顶。
（2）、防治措施：
采掘工作中尽量不破坏复合顶板，不形成小漏顶。
增加工作面支架的整体稳定性防止推垮事故。
利用戗柱戗棚木垛等特殊支架支护。
在工作面开切眼处布置锚杆，使控顶距内的岩层锚固在一起，增加稳定性。
6、、金属网假顶下的推垮型冒顶
（1）、冒顶的原因：
支护失效，首先形成网兜；
由于支柱的初撑力小，刚度小，在碎块岩石的压力下支架失稳。
（2）、冒顶的特点
事故发生在初次放顶阶段
支柱上受力不大，无支柱的折损现象推垮速度很快，人力无法抵抗
此类事故一般发生在煤层倾角20度以上，采用金属摩擦支柱的工作面。
（3）、防治措施
提高支柱的刚度，增加支柱的稳定性。
在二分层开采时用内错式布置开切眼，避免网上碎矸石存在空间。，并增加支架的稳定性。处放顶过程中一定要把金属网放到地板。
7、大块游离顶板旋转推垮型冒顶
（1）、冒顶的原因
顶板由断层、裂隙、层理或薄弱岩层切割成游离大块；
大块岩石形成旋转力矩，将支架推倒。
（2）、冒顶的特点
冒顶发生在回柱放顶时或放顶以后。
、游离岩块的重力大于支撑力，且向采空区一侧推移。
（3）、防治措施
判断游离岩块的范围，对游离岩块加强支护。
采用回柱绞车回柱。
8、压垮型冒顶
（1）、冒顶的原因
直接顶较薄，厚度小于采高的2～3倍。
直接顶出现台阶下沉。
（2）、防治措施：
加强矿井地质工作，摸清直接顶的结构和力学特征。
进行矿压观测，准确掌握来压步距，加强来压预报。
合理选择支护方式，保证工作面的支护强度。
工作面遇到断层时要根据情况回柱放顶。
9、大面积冒顶
（1）、冒顶的原因
煤层之上是厚而且坚硬的砂岩。经常大面积悬顶而不冒落，老顶来压步距达50m~70m.
当顶板的自身强度承受不了上部岩层和自身的重量时，出现断裂垮落。
回采过程中遇到断层或裂隙。
柱式采煤工作面煤柱尺寸过小。
（2）、防治措施
顶板注水软化。
强制放顶。
循环浅孔式爆破放顶。
深孔式强制放顶。
超前深孔松动爆破。
（三）、巷道顶板事故的分类
巷道顶板事故按发生的地点分为两类: 掘进工作面冒顶事故，巷道交岔处的冒顶事故。
1、掘进工作面的冒顶事故
（1）、冒顶的原因
掘进工作面破岩以后，顶部岩层失去控制，若不及时支护，随时可能冒顶。
已支护的顶部岩石，若支护失效，可能造成冒顶。
（2）、防治措施
根据掘进工作面的顶板岩性决定空顶距，当顶板岩性破碎、裂隙发育时应紧跟掘进支护。并及时延伸前探梁。
严格执行敲帮问顶制度；所有危石必须撬下，无法撬下时应采取临时支护措施，严禁空顶作业。
在通过地质破碎带时，要缩小棚距，并将各架棚子连锁。
通过破碎带时要背好顶板，防止漏矸。
炮掘工作面要严格控制炮眼装药量，防止放炮崩倒棚子。
锚杆支护巷道要注意眼深和锚杆的密度，必要时采用锚网联合支护。
2、巷道交岔处顶板事故的原因与防治措施
（1）、冒顶的原因
交岔点处断面大，岩层松动范围大，巷道压力集中是冒顶的主要原因。
交岔点处支护复杂，对支架的稳定性及支护强度都要求很高，如果支护不好则可能发生冒顶。（2）、防治措施
开岔口处应选择在岩性好的位置。
严格执行开口安全措施及操作规程。
注意抬棚的架设质量与规格，保证有足够的强度。
（四）、冒顶的预兆与防治措施
各类冒顶事故在发生前都有预兆，从矿井客观的实际，有针对性地采取各种有效的预防措施防止冒顶事故的发生是煤矿的一向重要任务。
1、冒顶的预兆
在冒顶事故发生前一般都有预兆，这些预兆可分为以下几方面：
（1）、声音方面的预兆：老顶在断裂时会发出鸣炮声、闷雷声，在老顶的压力下直接顶碎裂、发出碎裂声，支护设备受压时有劈裂声。
（2）、直接顶上的预兆：直接顶在压力的作用下下沉速度加快、下沉量增大，直接顶裂隙条数增多、并加宽，出现掉渣、“下矸雨”等现象。
（3）、支护设备上的预兆：在压力的作用下，采掘空间的支柱受力增大出现钻底、活柱下缩速度加快、下缩量加大现象，有时支柱被压裂、压折、或者支柱整体向一侧倾斜。
（4）、煤壁上的预兆：煤壁在压力的作用下被压酥，出现片帮速度加快、片帮量加大的现象。
2、防止冒顶的措施
（1）、支架方式要与顶板的岩性相适应，不同岩性的顶板要采取不同的支护方式。
（2）、采煤以后要及时支护，特别是对于破碎松软的顶板，一定要及时支护，缩短顶板的悬露时间。普采工作面要提前挂梁，综采工作面要紧跟采煤机后移架，掘进工作面要采用前探梁支护。
（3）、普通机械化采煤在整体推移运输机时要采取有效的措施，采用边移运输机边去掉临时住，并紧跟着打固定柱的法方法。
（4）、工作面上下出口处要设有特殊支架。因为在上下出口处空顶面积大、顶板暴露时间长、在超前压力的作用下顶板下沉量大。另外，在移动机头机尾时，反复的支撤支柱，对顶板的破坏很大更易冒顶。所以在上下出口处一般都架有抬棚或木垛。
（5）、炮采工作面防止放炮崩倒棚子。一是炮眼布置必须合理，装药量要适当；二是支护质量必须合格，要牢固有劲，不能搭在浮煤上；如果放炮崩到棚子，必须及时架设，不许空顶。
（6）、坚持工作面的正规循环作业。坚持正规循环作业，可以有效地缩短工作面顶板的悬露时间，从而减小顶板的下沉量。另外，正规循环以后工作面支护整齐有力，不易折断，使顶板得到有效的控制。
（7）、坚持“敲帮问顶”制度。人员在进入工作面以后首先进行“敲帮问顶”检查顶板。对于以经离层的顶板要处理下来，处理不下来时，要打点柱支撑，防止冒顶伤人事故的发生。（8）、采用正确的回柱放顶方法。单体支柱工作面，回柱放顶是一项很危险的工作，极易造成冒顶伤亡事故。要严格执行放顶程序，特别是对每茬交接处的最后一道两根柱子要特别小心，严禁违章回柱。
（五）、冒顶是案例分析
[案例1]：山东某矿一采工作面，其下中部有两个落差分别为0.5m和1.2m的断层。断层带内顶板破碎，支护困难，加上工作面管理不善，13天只推进了4m。一天工作面发生局部冒顶当班没有处理完，夜班又继续处理，在处理冒顶过程中，在断层处有一名工人发现顶板来压，出现掉碴，立即跑出来，其他4人没有来得及撤出，被冒落的矸石埋住，造成4人死亡的较大事故。
这起事故的直接原因是工程质量差，技术措施没有落实到位，没有按规程规定进行支柱、背顶，造成局部顶板离层漏顶发展为大冒顶事故。
[案例2]、山西某矿1998年8月在1207工作面发生大冒顶事故，正在工作面工作的15名矿工遇险，造成12名矿工死亡3人重伤。
导致这次冒顶事故的直接原因是：一是直接顶的厚度较大，顶板不易垮落，导致大面积空顶；二是在工作面前方有一条与其相平行的原生裂隙，顶板在煤壁前方已经断开，随着工作面的不断推进，空顶面积越来越大，距离裂隙越近顶板的力学状态越不稳，到最后顶板的力学状态完全被打破，造成大冒顶事故。
[案例3]：江苏徐州矿务局某矿掘进工作面冒顶事故。本矿夜班掘进工作面14人下井，计划掘进进尺 3.2m,当掘进2m时停机准备打锚杆和扶棚，顶板突然冒落一块长9.2m,宽2.5m~3.2m，厚2.5m的大块矸石导致2人死亡。
这次事故的原因是：直接顶厚度较大，锚杆长度不够，不能起到有效的支护，加之顶板淋水，直接顶和老顶之间离层导致冒顶。
二、顶板事故的处理
（一）、顶板事故的处理技术及基本原则
1、重大灾害处理技术
煤矿顶板事故和其他重大事故一样，同样具有突发性、灾难性、破坏性和继发性。因此，在处理重大顶板事故中要依靠指挥者个人的专业素质、处理事故的经验以及对井下的熟悉程度。当重大顶板事故发生以后，指挥者要依据每年编制的《矿井灾害预防与处理计划》结合井下有关工程图纸，以及事故现场的侦查信息，对事故进行判断做出决定。这种处理事故的方法属于经验型的，其抢救成功与否很大程度上取决于指挥者判断的准确性和抢险救灾材料、设备的充足程度，以及救护队的行动是否正确。如果失误，则会导致事故的扩大设置救护队员的牺牲，救灾失败。因此探讨重大事故处理新技术、新装备，提高指挥决策能力就显得非常重要，并十分迫切。
2、处理冒顶事故的基本原则
抢险救灾人员首先要设法直接和遇险人员联络（呼叫、敲打、使用地音探测器等），来确定遇险人员的位置和人数。如果遇险人员所在地通风不好，必须设法加强通风。如果遇险人员被堵在里面，应利用压风管、水管及开掘巷道、打钻等办法，向遇险人员送入新鲜空气、饮料和食物。在抢救中必须注意抢险救灾人员的安全，要由有经验的人专门观察顶板，加强支护，保证后路畅通、发现有二次冒顶危险是要立即撤人。在抢救现场，根据不同情况采用以下方法。
（1）、工作面冒落范围比较小、矸石块度小比较破碎，并且继续下落，矸石扒一点、漏一点时，要用撞楔法处理，如图所示；如果冒顶
以后能够形成暂时，可以用架设木垛的方法处理，如图所示。
（2）、如果遇险人员在金属网或荆条假顶下面，地板又是岩石。掏不动时，可以沿煤壁掏小洞接近被埋人员。
（3）、如果工作面两头冒落人员堵在中间时，采用掏小洞和撞楔法穿不过去是，可以采用另开掘巷道的方法，接近被埋人员。
（4）、顶板冒落范围不大，如果遇险人员被大块矸石压住时可用千斤顶顶开岩石再用小木柱替代，逐步接近被埋人员。
（5）、如果遇险人员靠近采空区时，可以采用由放顶区向里掏小洞、架设梯形棚，边掏小洞边支护，接近被埋人员。
（6）、工作面冒顶范围很大时，遇险人员的位置在冒落区的中间时，采用掏小洞和撞楔法处理时间常长，不安全时，可以沿煤层重新开切眼接近被埋人员。
（7）、顶板沿煤壁冒落，矸石块度比较破碎，遇险人员又靠近煤壁时，可采用沿煤壁向里掏小洞的方法接近被埋人员。