煤礦頂板事故防治礦長培訓(xùn)

1、第八節(jié) 頂板事故防治一、頂板事故的分類及危害 1頂板事故的分類 頂板事故是指在地下采掘過程中，頂板意外冒頂、片幫、煤炮、沖擊地壓、頂板掉矸，造成的人員傷亡、設(shè)備損壞、生產(chǎn)中止等事故。隨著液壓支架的使用及頂板事故的講究和預(yù)防技術(shù)的逐步完善，頂板事故有所下降，但仍然是煤礦生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一。 按冒頂范圍，可將頂板事故分為局部冒頂和大型冒頂兩類。按發(fā)生冒頂事故的力學原因進行分類，可將頂板事故分為壓垮型冒頂、推垮型冒頂和漏垮型冒頂三類。 (1)局部冒頂是指范圍不大，傷亡人數(shù)不多(12人)的冒頂。實際煤礦生產(chǎn)中，局部冒頂事故的次數(shù)遠多于大型冒頂事故，約占采場冒頂事故的70，總的危害比較大。 (2)大型冒

2、頂是指范圍較大，傷亡人數(shù)較多(每次死亡3人以上)的冒頂。采煤工作面大型冒頂包括基本頂來壓時的壓垮型冒頂、厚層難冒頂板大面積冒頂、直接頂導(dǎo)致的壓垮型冒頂、大面積漏垮型冒頂、復(fù)合頂板推垮型冒頂、金屬網(wǎng)下推垮型冒頂、大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂、采空區(qū)冒矸沖人采場的推垮型冒頂及沖擊推垮型冒頂。巷道大型頂板事故多發(fā)生在局部冒頂附近及地質(zhì)破壞帶附近。 2頂板事故的危害 頂板事故的危害表現(xiàn)為以下幾個方面： (1)無論是局部冒頂還是大型冒頂，事故發(fā)生后，一般都會推倒支架、埋壓設(shè)備，造成停電、停風，給安全管理帶來困難，對安全生產(chǎn)不利。 一】74 (2)如果是地質(zhì)構(gòu)造帶附近的冒頂事故，不僅給生產(chǎn)造成麻煩，而且有時

3、會引起透水事故的發(fā)生。 (3)在有瓦斯涌出區(qū)附近發(fā)生頂板事故將伴有瓦斯的突出易造成瓦斯事故。 (4)如果是采掘工作面發(fā)生頂板事故，一旦人員被堵或被埋，將造成人員傷亡。 二、冒頂事故的預(yù)兆 1局部冒頂?shù)念A(yù)兆 (1)響聲。巖層下沉斷裂、頂板壓力急劇加大時，木支架就會發(fā)出劈裂聲，緊接著出現(xiàn)折梁斷柱現(xiàn)象；金屬支柱的活柱急速下縮，也發(fā)出很大聲響，有時也能聽到采空區(qū)內(nèi)頂板發(fā)生斷裂的悶雷聲。 (2)掉渣。頂板嚴重破裂時，折梁斷柱就要增加，隨后就出現(xiàn)頂板掉渣現(xiàn)象。掉渣越多，說明頂板壓力越大。在人工頂板下，掉下的碎矸石和煤渣更多，工人叫“煤雨”，這就是發(fā)生冒頂?shù)奈ｋU信號。 (3)片幫。冒頂前煤壁所受壓力增加，變

4、得松軟，片幫煤比平時多。 (4)裂縫。頂板的裂縫。一種是地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的自然裂隙，一種是由于采空區(qū)頂板下沉引起的采動裂隙。老工人的經(jīng)驗是：流水的裂隙有危險，因為它深；縫里有煤泥、水銹的不危險，因為它是老縫；茬口新的有危險，因為它是新生的。如果這種裂縫加深加寬，說明頂板繼續(xù)惡化。 (5)離層。頂板快要冒落的時候，往往出現(xiàn)離層現(xiàn)象。 (6)漏頂。破碎的偽頂或直接頂，在大面積冒頂以前，有時因為背頂不嚴和支架不牢出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象。漏頂如不及時處理，會使棚頂托空、支架松動，頂板巖石繼續(xù)冒落，就會造成沒有聲響的大冒頂。 (7)瓦斯涌出量突然增大。 (8)頂板的淋水明顯增加。2大面積冒頂?shù)念A(yù)兆 采煤工作面隨回柱放

5、頂工作進行，直接頂逐漸垮落，如果直接頂垮落后未能充滿采空區(qū)，則堅硬的基本頂要發(fā)生周期來壓。來壓時煤壁受壓發(fā)生變化，造成工作面壓力集中，在這個變化過程中工作面頂板、煤幫、支架都會出現(xiàn)基本頂來壓前的各種預(yù)兆。 (1)頂板的預(yù)兆。頂板連續(xù)發(fā)出斷裂聲，這是由于直接頂和基本頂發(fā)生離層，或頂板切斷而發(fā)出的聲音。有時采空區(qū)頂板發(fā)出像悶雷的聲音，這是基本頂和上方巖層產(chǎn)生離層或斷裂的聲音。頂板巖層破碎下落，稱之為掉渣。這種掉渣一般由少逐漸增多，由稀而變密。頂板的裂縫增加或裂隙張開，并產(chǎn)生大量的下沉。 (2)煤幫的預(yù)兆。由地冒頂前壓力增大，煤壁受壓后，煤質(zhì)變軟變酥，片幫增多。使用電鉆打跟時，鉆眼省力。 (3)支架

6、的預(yù)兆。使用木支架，支架大量被壓彎或折斷，并發(fā)出響聲。使用金屬支柱時，耳朵貼在柱體上，可聽見支柱受壓后發(fā)出的聲音，支柱破頂、鉆底。當頂板壓力繼續(xù)增加時，活柱迅速下縮，連續(xù)發(fā)出“咯咯”的聲音，或工作面支柱整體向一側(cè)傾斜。工作面使用鉸接頂梁時，在頂板沖擊壓力的作用下，頂梁楔子有時彈出或擠出。 (4)瓦斯和水的預(yù)兆。含瓦斯煤層，瓦斯涌出量突然增加；有淋水的頂板，淋水增加。一1 75三、冒頂事故常發(fā)的地點及原因(一)采煤工作面局部冒頂事故常發(fā)的地點及原因 采掘工作面或井下其他工作地點的冒頂事故大多數(shù)屬于局部冒頂事故。工作面發(fā)生局部冒頂?shù)脑蛑饕袃蓚€：一是直接頂被破壞后，由于失去有效的支護而造成局部冒

7、頂；二是基本頂下沉壓迫直接頂破壞工作面支架造成局部冒頂。 采煤工作面頂板事故常發(fā)生在靠近兩線(煤壁線、放頂線)、兩口(采場兩端)及地質(zhì)破壞帶附近。 (1)靠煤壁附近的局部冒頂。煤層的直接頂中，存在多組相交裂隙時，這些相交的裂隙容易將直接頂分割成游離巖塊，極易發(fā)生脫落。在采煤機采煤或爆破落煤后，如果支護不及時，這類游離巖塊可能突然冒落砸人，造成局部冒頂事故 (2)放頂線附近的局部冒頂。放頂線附近的局部冒頂主要發(fā)生在使用單體支柱的工作面。放頂線上支柱受力是不均勻的，當人工回拆“吃勁”的柱子時，往往柱子一倒下頂板就冒落，如果回柱工來不及退到安全地點，就可能被砸著而造成頂板事故。 當頂板中存在被斷層、

8、裂隙、層理等切割而形成的大塊游離巖塊時，回柱后游離巖塊就會旋轉(zhuǎn)，可能推倒采場支架導(dǎo)致發(fā)生局部冒頂 在金屬網(wǎng)假頂下回柱放頂時，由于網(wǎng)上有大塊游離巖塊，也可能會發(fā)生上述+i0因游離巖塊旋轉(zhuǎn)而推倒支架的局部冒頂。 (3)采場兩端的局部冒頂對于單體支柱工作面，采場兩端包括工作面兩端的機頭機尾附近以及與工作面相連的巷道。在工作面兩端機頭機尾處，暴露的空間大，支承壓力集中，巷道提前掘進，引發(fā)了巷道周邊的變形與破壞。經(jīng)常要進行機頭機尾的移置工作。拆除老支柱支設(shè)新支柱時，碎頂可能進一步松動冒落。隨著回采工作面的推進，要拆掉原巷道支架的一個棚腿，換用抬棚支承棚梁，在這一拆一支之間，碎頂也可能冒落。 (4)地質(zhì)破

9、壞帶附近的局部冒頂。地質(zhì)破壞帶及附近的頂板裂隙發(fā)育、破碎，斷層面間多充以粉狀或泥狀物：斷層面都比較尖滑，使上、下盤之間的巖石無粘結(jié)力，尤其是斷層面成為導(dǎo)水裂隙時，更是彼此分離。 單體支柱工作面如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的斷層時，在頂板活動過程中，斷層附近破斷巖塊可能順斷層面下滑，從而推倒工作面支架，造成局部冒頂。 (二)采煤工作面大面積冒頂事故常發(fā)的地點及原因 1大面積冒頂事故常發(fā)的地點 (1)開切眼附近。在這個區(qū)域頂板上部硬巖基本頂兩邊都受煤柱支承不容易下沉，這就給下部軟巖層直接頂?shù)南鲁岭x層創(chuàng)造了有利條件。 (2)地質(zhì)破壞帶(斷層、褶曲)附近。在這些地點頂板下部直接頂巖層破斷后易形成

10、大塊巖體并下滑。 (3)老巷附近。由于老巷頂板破壞，直接頂易破斷。 (4)傾角大的地段。這些地段由于重力作用而巖石傾斜下滑加大。 (5)頂板巖層含水地段。這些地段摩擦系數(shù)降低，阻力大為減少。 (6)局部冒頂區(qū)附近也有可能導(dǎo)致大冒頂。一1 76一一 近幾年來，在采煤工作面大面積冒頂事故中，“復(fù)合頂板”下推垮型事故比較多，傷亡也較大。所謂復(fù)合頂板總的概念是：煤層頂板由下軟上硬不同巖性的巖層所組成，軟硬巖層間夾有煤線或薄層軟弱巖層，下部軟巖層的厚度一般大于05m，而且不大于煤層采高。 2基本頂來壓時的壓垮型冒頂發(fā)生的條件與原因 (1)發(fā)生壓垮型冒頂事故的一般條件。直接頂比較薄，其厚度小于煤層采高的2

11、3倍，冒落后不能充填滿采空區(qū)。直接頂上面基本頂分層厚度小于56m，初次來壓步距為2030m，或更大一些。采煤工作面中，當支柱的初撐力較低時，基本頂斷裂在煤壁之內(nèi)。當工作面推進到基本頂斷裂線附近時，頂板出現(xiàn)臺階下沉，這時基本頂巖塊的重量全部由采場支架承擔。 (2)基本頂來壓時的壓垮型冒頂事故的致因?？迓鋷Щ卷攷r塊壓壞采煤工作面支架(見圖43)。圖43垮落帶基本頂巖塊壓壞采煤工作面支架垮落帶基本頂巖塊沖擊壓壞采煤工作面支架導(dǎo)致冒頂。由于采煤工作面支架初撐力不足，在基本頂巖塊未明顯運動之前，直接頂與基本頂已發(fā)生離層見圖44(a)。當基本頂巖塊向下運動時，采煤工作面支架要受沖擊載荷，支架容易被破壞，

12、從而導(dǎo)致冒頂見圖44(b)。Ca) (b， 圖44垮落帶基本頂巖塊沖擊壓壞采煤工作面支架 (a)離層；(b)沖擊壓壞支架 綜采工作面如遇基本頂沖擊來壓，可能將支架壓死、壓壞(立柱液壓缸炸裂、平衡千斤頂拉壞等)或壓入底板，發(fā)生頂板事故。 · 3厚層難冒頂板大面積冒頂發(fā)生的條件與原因 當煤層頂板是整體厚層硬巖層頂板(如砂巖、砂礫巖、礫巖等，)分層厚度大于56m時，它們要懸露幾千平方米、幾萬平方米，甚至十幾萬平方米才冒落這樣大面積的頂板在極短時間內(nèi)冒落下來，不僅由于重力的作用會產(chǎn)生嚴重的沖擊破壞力而且更嚴重的是會把已采空間的空氣瞬時擠出，形成巨大的暴風；破壞力極強。 關(guān)于厚層難垮頂板大面積

13、切冒的機理，有兩種解釋：一是頂板大面積懸露后，因彎曲應(yīng)力超過其強度，導(dǎo)致頂板巖層斷裂，并大面積垮落，二是頂板大面積懸露后，采空區(qū)近邊煤柱上方巖層的剪應(yīng)力超過其極限強度，導(dǎo)致頂板巖層大面積冒落。 4大面積漏垮型冒頂發(fā)生原因由于煤層傾角較大，直接頂又異常破碎，采場支護系統(tǒng)中如果某個地點失效發(fā)生局部漏冒，破碎頂板就有可能從這個地點開始沿工作面往上全部漏空，造成支架失穩(wěn)，導(dǎo)致工作面漏垮型冒頂(見圖45)。 5復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)奶卣髋c機理 推垮型冒頂是指因水平推力作用使工作面支架大量傾斜而造成的冒頂事故。復(fù)合頂板由下軟上硬巖層構(gòu)成，下部軟巖層可能是一個整層，也可能是由幾個分層組成的分層組。這里的軟巖層

14、與硬巖層只是個形象的說法，實際上是指：采動后下部巖層或因巖石強度降低，圖45工作面漏垮型冒頂或因分層薄，其撓度比上部巖層大，向下彎曲得多，而上、下部巖層間又沒有多大的黏結(jié)力，因此，下部巖層與上部巖層形成離層，從外表看，似乎下部巖層較軟，上部巖層較硬。 (1)復(fù)合頂板的特征。煤層頂板由下軟上硬不同巖性的巖層組成。軟、硬巖層間有煤線或薄層軟弱巖層。下部軟巖層的厚度大于05m，小于3Om。 (2)復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)臋C理。支柱的初撐力小，軟硬巖層下沉不同步，軟快而硬慢，從而導(dǎo)致軟巖層 與其上部硬巖層離層，如圖4-6所示下位軟巖斷裂出六面體的原因：一是地質(zhì)構(gòu)造，即下位軟巖層中存在原生的斷層、裂隙或尖滅

15、構(gòu)造；二是巷道布置原因，即在工作面開采范圍內(nèi)存在沿走向或沿傾斜的舊巷、下沉、斷裂； 三是由于支柱初撐力低，導(dǎo)致下位軟巖層斷裂。 _J 6金屬網(wǎng)下推垮型冒頂發(fā)生的原因 圖4-6下位軟巖層離層斷裂 回采下分層時，金屬網(wǎng)假頂處于下列兩種情況時，可能發(fā)生推垮型冒頂。 (1)當上、下分層開切眼垂直布置時，在開切眼附近，金屬網(wǎng)上的碎矸石與上部斷裂了的硬巖大塊之間存在一個空隙。 (2)當下分層開切眼內(nèi)錯布置時，雖然金屬網(wǎng)上的碎矸與上部斷裂了的硬巖大塊之間不存在空隙，但是一般也難以膠結(jié)在一起。 金屬網(wǎng)下推垮型冒頂?shù)娜^程分為以下兩個階段： (1)形成網(wǎng)兜階段。這是由工作面內(nèi)某位置支護失效導(dǎo)致的。如果周圍支架的

16、穩(wěn)定性很好，一般不會發(fā)展到第二階段，即還不至于發(fā)生冒頂事故。 (2)推垮工作面階段。在開切眼附近，金屬網(wǎng)碎矸之上有空隙，或者由于支架初撐力小，而使網(wǎng)上碎矸石與上位斷裂的硬巖大塊離層，這就造成網(wǎng)下單體支柱不穩(wěn)定。在網(wǎng)兜沿傾斜推力的作用下，使網(wǎng)兜下方的支柱由迎山變成反山，最終造成推垮型冒頂。 這兩個階段有可能間隔很短時間。一1 78 (三)巷道頂板事故常發(fā)的地點及原因 巷道頂板事故多發(fā)生在掘進工作面及巷道交叉點，巷道頂板死亡事故80%以上是發(fā)生在這些地點?？梢?，預(yù)防巷道頂板事故，關(guān)注事故多發(fā)地點是十分必要的。 當巷道圍巖應(yīng)力比較大、圍巖本身又比較軟弱或破碎、支架的支撐力和可縮量又不夠時，在較大應(yīng)力

17、作用下，可能損壞支架，形成巷道冒頂，導(dǎo)致頂板事故。 巷道頂板事故形式多種多樣，發(fā)生的條件也各不同，但它們在某些方面存在著共同點。根據(jù)這些事故發(fā)生的原因與條件，可以制定出防范頂板事故發(fā)生的相應(yīng)措施。 1掘進工作面冒頂事故的原因 掘進工作面冒頂?shù)脑蛴幸韵聝深悾?(1)掘進破巖后，頂部存在將與巖體失去聯(lián)系的巖塊，如果支護不及時，該巖塊可能與巖體失去聯(lián)系而冒落。 (2)掘進工作面附近已支護部分的頂部存在與巖體完全失去聯(lián)系的巖塊，一旦支護失效，就會冒落造成事故。 在斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造破碎帶掘進巷道時頂部浮石的冒落，在層理裂隙發(fā)育的巖層中掘進巷道時頂板冒落等，都屬于第一類型的冒頂。 因爆破不慎崩倒附近

18、支架而導(dǎo)致的冒頂，因接頂不嚴實而導(dǎo)致巖塊砸壞支架的冒頂則屬于第二類型的冒頂。 此外，兩種類型的冒頂可能同時發(fā)生，如掘進工作面無支護部分片幫冒頂推倒附近支架，導(dǎo)致更大范圍的冒頂。 2巷道交叉處冒頂?shù)脑?巷道交叉處冒頂事故往往發(fā)生的巷道開岔的時候，因為開岔口需要架設(shè)扣棚替換原巷道棚子的棚腿，如果開岔處巷道頂部存在與巖體失去聯(lián)系的巖塊，并且圍巖正向巷道擠壓，而新支設(shè)抬棚的強度不夠或穩(wěn)定性不夠，就可能造成冒頂事故。 3壓垮型冒頂?shù)脑?壓垮型冒頂是巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過大，損壞了支架，導(dǎo)致巷道頂部的巖塊冒落，從而形成事故。 巷道支架所受力的大小，與圍巖受力后所處的力學狀態(tài)關(guān)系極大。若圍巖受

19、力后仍處于彈性狀態(tài)，本身承載能力大而且變形小，巷道支架感受不到多大的壓力，當然也不會被損壞。如果圍巖受力后處于塑性狀態(tài)，本身有一定的承載能力但也會向巷道空間伸展，巷道支架就會感受較大的壓力，若巷道支架的支撐力或可縮性不足，就可能被壓壞。當圍巖受力后呈破碎狀態(tài)，本身無承載能力，并且大量向巷道空間伸展，這時巷道支架就會受到強大的壓力，很難不被損壞。 巷道圍巖受力后所處的力學狀態(tài)，由兩方面因素決定：一是巖體本身的強度以及受到層理裂隙等構(gòu)造破壞的情況；另一個是所受力的大小。巷道圍巖受力的大小，也有兩方面因素：一是由巷道所處位置決定的自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力；9-+是由采掘引起的支撐壓力。 4漏垮型冒頂?shù)脑?/p>

20、 漏垮型冒頂是因無支護巷道或支護失效巷道頂部存在游離巖塊，這些巖塊在重力作用下冒落，形成事故。 一1 79 5推垮型冒頂?shù)脑?推垮型冒頂是因為巷道頂幫破碎后，在其運動過程中存在平行巷道軸線的分力，如果這部分巷道支架的穩(wěn)定性不夠，可能被推倒而冒頂，從而形成事故。 預(yù)防推垮型冒頂?shù)闹饕胧┦翘岣咧Ъ艿姆€(wěn)定性，可以在巷道的支架之間用撐木或拉桿連接固定，增加支架的穩(wěn)定性，以防推倒。在傾斜巷道中架設(shè)支架應(yīng)有一定的迎山角，以抵抗重力在巷道軸線方向的分力。 四、冒頂?shù)奶綔y方法 試探有沒有冒頂危險的方法主要有： (1)觀察預(yù)兆法。頂板來壓預(yù)兆主要有聲響、掉渣、片幫、出現(xiàn)裂縫、漏頂、離層等現(xiàn)象。由有經(jīng)驗的老工

21、人，認真觀察工作面圍巖及支護的變異情況，直觀判斷有無冒頂?shù)奈ｋU。 (2)木楔探測法。在工作面頂板(圍巖)的裂縫中打入小木楔，過一段時間進行一次檢查，如發(fā)現(xiàn)木楔松動或者掉渣，說明圍巖(頂板)裂縫受礦壓影響在逐漸增大。預(yù)示有冒頂險情。 (3)敲幫問頂法。這是最常用的方法，其中又分錘擊判斷聲法和振動探測法兩種。前者是用鎬或鐵輥輕輕敲擊頂板和幫壁，若發(fā)出的是“當當”的清脆聲，則表明圍巖完好。暫無冒落危險；若發(fā)出“噗噗”的沉悶聲，表明頂板已發(fā)生剝離或斷裂，是冒頂或片幫的危險征兆。后者是對斷裂巖塊體積較大或松軟巖石(或煤層)，用判聲法難以判別時進行探測進行探測的方法。具體做法是：用一手手指扶在頂板下面，另

22、一手用鎬、大錘或鐵棍敲打硬板。如果手指感覺到頂板發(fā)生輕微振動，則表明此處頂板已經(jīng)離層或斷裂。這種操作方式人應(yīng)站在支護完好的安全地點進行。 (4)儀器探測法。大面積冒頂可以用微振儀、地音儀和超聲波地層應(yīng)力儀等進行預(yù)測。厚層堅硬巖層的破壞過程，長的在冒頂前幾十天就出現(xiàn)聲響和其他異常現(xiàn)象，短的在冒頂前幾天，甚至幾小時也會出現(xiàn)預(yù)兆。因此，根據(jù)儀器測量的結(jié)果，再結(jié)合歷次冒頂預(yù)兆的特征，可以對大面積冒頂進行較準確的預(yù)報，避免造成災(zāi)害。五、冒頂?shù)念A(yù)防措施(一)采煤工作面局部冒頂?shù)念A(yù)防 (I)預(yù)防單體支柱工作面靠近煤壁附近局部冒頂?shù)拇胧┤缦拢翰捎媚芗皶r支護懸露頂板的支架，如正懸臂交錯頂梁支架、正倒懸臂錯梁直線

23、柱支架等；提高支柱的初撐力，在金屬網(wǎng)下，可以采用長鋼梁對棚邁步支架。炮采時，炮眼布置及裝藥量應(yīng)合理，盡量避免崩倒支架。盡量使工作面與煤層的主要節(jié)理方向垂直或斜交，避免煤層片幫。煤層一旦片幫，應(yīng)掏梁窩超前支護，防止冒頂。 (2)綜采工作面的局部冒頂主要是發(fā)生在靠近煤壁附近的漏冒型冒頂，其預(yù)防措施如下：支架設(shè)計上，采用長側(cè)護板，整體頂梁，內(nèi)伸縮式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撐力。工藝操作上，采煤機過后，及時伸出伸縮梁，及時擦頂帶壓移架，頂梁的俯視角不超過7。 一1 80當碎頂范圍較大時(比如過斷層破碎帶等)，則應(yīng)對破碎直接頂注入樹脂類黏結(jié)劑使其固化，以防止冒頂。 (3)預(yù)防放頂

24、線附近局部冒頂?shù)拇胧┤缦拢杭訌姷刭|(zhì)及觀察工作，記載大巖塊的位置及尺寸。在大巖塊范圍內(nèi)用木垛等加強支護。當大巖塊沿工作面推進方向的長度超過一次放頂步距時。在大巖塊的范圍內(nèi)要延長控頂距。如果工作面用的是單體金屬支柱，在大巖塊范圍內(nèi)要用木支架替換金屬支架。待大巖塊全部都處在放頂線以外的采空區(qū)時，再用絞車回木支柱。 (4)預(yù)防采場兩端局部冒頂?shù)拇胧┤缦拢?為預(yù)防采場兩端發(fā)生漏冒，可在機頭機尾處各應(yīng)用四對一梁三柱的鋼梁抬棚支護(即四對八梁支護)，每對抬棚隨機頭機尾的推移邁步前移；或在機頭機尾處采用雙楔鉸接頂梁支護。在工作面巷道相連處，宜用一對抬棚邁步前移，托住原巷道支架的棚梁。此外，在采場兩端還可以采用

25、十字鉸接頂梁支護系統(tǒng)以防漏冒。 在超前工作面lOm以內(nèi)，巷道支架應(yīng)加雙中心柱；超前工作面1020m，巷道支架應(yīng)加單中心柱，以預(yù)防冒頂。 綜采時，如果工作面兩端沒有應(yīng)用端頭支架，則在工作面與巷道相連處，需用一對邁步抬棚。此外，超前工作面20m內(nèi)的巷道支架也應(yīng)以中心柱加強。 (5)預(yù)防地質(zhì)破壞帶附近局部冒頂?shù)拇胧┤缦拢?為預(yù)防這類頂板事故，應(yīng)在斷層兩側(cè)加設(shè)木垛加強維護，并迎著巖塊可能滑下的方向支設(shè)戧棚或戧柱。 對于有些綜采工作面、高檔普采和普采工作面，回采過程中，煤壁的前方頂板和煤層特別破碎，為保證正常割煤，不漏矸石，可采用全楔式木錨桿。當斷層處的頂板特別破碎、用錨桿錨固的效果不佳時，可采用注入法

26、，將較多的樹脂注入大量的煤巖裂隙中。進行預(yù)加固。(二)采煤工作面大面積冒頂?shù)念A(yù)防措施 1采煤工作面大面積冒頂?shù)囊话泐A(yù)防措施 (1)提高單體支柱的初撐力和剛度。由于使用的木支柱和摩擦金屬支柱初撐力小、剛度差，易導(dǎo)致煤層復(fù)合頂板離層，使采煤工作面支架不穩(wěn)定，所以有條件的礦要推廣使用單體液壓支柱。 (2)提高支架的穩(wěn)定性。煤層傾角大或在工作面仰斜推進時，為防止頂板沿傾斜方向滑動推倒支架，應(yīng)采用斜撐、抬棚、木垛等特種支架來增加支架的穩(wěn)定性。在摩擦金屬支柱和金屬鉸接頂粱采面中，用拉鉤式連接器把每排支柱從工作面上端頭至下端頭連接起來，形成穩(wěn)定的“整體支架”。 (3)嚴格控制采高。開采厚煤層第一分層要控制采

27、高，使直接頂冒落后破碎膨脹能充滿采空區(qū)。這種措施的目的在于堵住冒落大塊巖石的滑動。 (4)采煤工作面初采時不要反向開采。有的礦為了提高采出率，在初采時向相反方向采幾排煤柱，如果是復(fù)合頂板，開切眼處頂板暴露日久，已離層斷裂，當在反向推進范圍內(nèi)初次放頂時，很容易在原開切眼處誘發(fā)推垮型冒頂事故。一1 8】一 (5)掘進回風、運輸巷時不得破壞復(fù)合頂板j挑頂掘進回風、運輸巷，就破壞了復(fù)合頂板的穿整性，易造成推垮冒頂事故。 (6)高壓注水和強制放頂。對于堅硬難冒頂板可以用微振儀、地音儀和超聲波地層應(yīng)力儀等進行監(jiān)測，做好來壓預(yù)報，避免造成災(zāi)害。具體可以采用頂板高壓注水和強制放頂?shù)却胧﹣砀淖儙r體的物理力學性質(zhì)

28、，以減小頂板懸露及冒落面積。 (7)加強礦井生產(chǎn)地質(zhì)工作，加強礦壓的預(yù)測預(yù)報。 此外，還可以改變工作面推進方向，如采用偽俯斜開采，防止推垮型大冒頂。 2預(yù)防基本頂來壓時的壓垮型冒頂事故的措施 (1)采場支架的初撐力應(yīng)能保證直接頂與基本頂之間不離層。 (2)采場支架的可縮量應(yīng)能滿足裂隙帶基本頂下沉的要求。 (3)普采工作面遇到平行工作面的斷層時，在斷層范圍內(nèi)要加強工作面支護(最好用木垛)，不得采用正常辦法回柱。 (4)采場支架的支撐力應(yīng)能平衡垮落帶直接頂及基本頂巖層的重量。 (5)普采要擴大控頂距，并用木支柱替換金屬支柱，待斷層進到采空區(qū)后再回柱。 (6)遇到平行工作面的斷層時：如果工作面支護是

29、單體支柱，當斷層剛露出煤壁時，在斷層范圍內(nèi)就要及時加強工作面支護(最好用木垛)，不得采用正?；刂ǎ灰獢U大控頂距，并用木支柱替換金屬支柱，待斷層進到采空區(qū)后再回柱；如果工作面支護是液壓自移支架，若支架的工作阻力有較大的富余，則工作面可以正常推進，若支架的工作阻力沒有太大的富余。則應(yīng)考慮使工作面與斷層斜交或在采空區(qū)挑頂?shù)拇胧┻^斷層。 3預(yù)防厚層難冒頂板大面積冒頂事故的措施 (1)頂板高壓注水。如圖47所示，從工作面平巷向頂板打深孔，進行高壓注水，注水泵最大壓力l5MPa。頂板注水可起弱化頂板和擴大巖層中的裂隙及弱面的作用。其主要機理是，注水溶解頂板巖層中的膠結(jié)物和部分礦物，削弱層間黏結(jié)力；高壓水

30、可以形成水楔，擴大和增加巖石中的裂隙與弱面。因此，注水后巖石的強度將顯著降低。 (b) 圖47頂板高壓注水布孔方式 (a)單側(cè)布置；(b)雙側(cè)布置 (2)強制放頂。所謂強制放頂，就是用爆破的方法(主要有三種方法：平行工作面深孔強制放頂、鉆孔垂直工作面的強制放頂、超前深孔爆破預(yù)松頂板)人為地將頂板切斷，使頂板冒落一定厚度形成矸石墊層。切斷頂板可以控制冒落面積，減弱頂板冒落時產(chǎn)生的沖擊力，形成矸石墊層則可以緩和頂板冒落時產(chǎn)生的沖擊波及暴風。為了形成墊層，挑頂?shù)母叨瓤砂葱枰纬蓧|層的厚度進行計算。據(jù)大同礦區(qū)的實踐經(jīng)驗，采空區(qū)中矸石充滿程度達到采高和挑頂厚度之和的z3，就可以避免過大的沖擊載荷和防止形

31、成暴風。 強制放頂方法主要有：在工作面內(nèi)向頂板放頂線處進行鉆孔爆破放頂；對手綜采工作面，由于在工作面內(nèi)無法設(shè)置鉆頂板炮眼的設(shè)備，可分別在上下平巷內(nèi)向頂板打深孔，在工作面未采到以前進行爆破，預(yù)先破壞頂板的完整性；對于歷史上有大面積冒頂?shù)牡貐^(qū)，目前又無法從井下采取措施時，可在采空區(qū)上方的地面打垂直鉆孔，達到已采區(qū)頂板的適當位置，然后進行爆破，將懸露的大面積頂板崩落。 對厚層難冒頂板來說，不論是采取高壓注水還是強制放頂，不論是在采空區(qū)處理還是超前工作面處理，所應(yīng)處理的頂板厚度均應(yīng)為采高的23倍(包括直接頂在內(nèi))，從而保證安全生產(chǎn)。 4復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)念A(yù)防措施 (1)應(yīng)用偽俯斜工作面并使垂直工作面

32、方向的向下傾角達4。6。 (2)掘進上下順槽時不破壞復(fù)合頂板。 (3)工作面初采時不要反推。 (4)控制采高，使軟巖層冒落后能超過采高。 (5)盡量避免上下順槽與工作面斜交。 (6)靈活地應(yīng)用戧柱戧棚，使它們迎著六面體可能推移的方向支設(shè)。 (7)在開切眼附近于控頂區(qū)內(nèi)，系統(tǒng)地布置樹脂錨桿。但是，在采用這個措施時應(yīng)考慮采場中打錨桿鉆孔的可能性和頂板硬巖層折斷垮落時，由于沒有已垮落軟巖層作墊層，來壓是否會過于強烈。 在使用摩擦支柱和金屬鉸接頂梁的回采工作面中，用拉鉤式連接器把每排支柱從工作面上端至工作面下端連接起來。由于在走向上支架已由鉸接頂梁連成一體，這就在采場中組成了一個穩(wěn)定的可以阻止六面體下

33、推的“整體支架”。必須提高單體支柱的初撐力，使初撐力不僅能支承住頂板下位軟巖層，而且能把軟巖層貼緊硬巖層，讓其間的摩擦力足夠阻止軟巖層下滑，從而支架本身也能穩(wěn)定。 5金屬網(wǎng)上推垮型冒頂?shù)念A(yù)防措施生產(chǎn)實踐表明，由于支柱初撐力低導(dǎo)致產(chǎn)生高度超過150mm的網(wǎng)兜時，有可能引發(fā)網(wǎng)下推垮型冒頂。防止這類冒頂事故的主要措施是提高支柱初撐力及增加支架的穩(wěn)定性，也可附加其他一些措施： (1)回采下分層時用內(nèi)錯式布置切眼，避免金屬網(wǎng)上碎矸之上存在空隙。 (2)提高支柱初撐力，增加支架穩(wěn)定性，防止發(fā)生高度超過l50mm的網(wǎng)兜。 (3)用整體支架增加支護的穩(wěn)定性。如金屬支柱鉸接頂梁加拉鉤式連接器的整體支護，金屬支柱

34、鉸接頂梁加傾斜木梁對接棚子的整體支護，金屬支柱與十字鉸接頂梁組成的整體支護。 (4)采用偽俯斜工作面，增加抵抗下推的阻力。 (5)初次放頂時，要把金屬網(wǎng)下放到底板。一183(三)巷道頂板事故的預(yù)防措施 1預(yù)防掘進工作面冒頂事故的措施 (1)掘進工作面嚴禁空頂作業(yè)，嚴格控制空頂距。當掘進工作面遇到斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造破壞帶或?qū)永砹严栋l(fā)育的巖層時，棚子支護時應(yīng)緊靠掘進工作面，并縮小棚距，在工作面附近應(yīng)采用拉條等把棚子連成一體防止棚子被推垮，必要時還要打中柱。 (2)嚴格執(zhí)行敲幫問頂翻度，危石必須挑下，無法挑下時應(yīng)采取臨時支撐措施，嚴禁空頂作業(yè)。 (3)掘進工作面冒頂區(qū)及破碎帶必須背嚴接實，必要時要

35、掛金屬網(wǎng)防止漏空。 (4)掘進工作面炮眼布置及裝藥量必須與巖石性質(zhì)、支架與掘進工作面距離相適應(yīng)，以防止因爆破而崩倒棚子。 (5)采用“前探掩護式支架”，使工人在頂板有防護的條件下出渣、支棚腿，以防止冒頂傷人： (6)根據(jù)頂板條件變化，采取相應(yīng)的支護形式，并應(yīng)保證支護質(zhì)量。架棚支護冒頂區(qū)及破碎帶必須背嚴接實，必要時要掛網(wǎng)防止漏空。 2預(yù)防巷道開岔處冒頂?shù)拇胧?(1)開岔口應(yīng)避開原來巷道冒頂?shù)姆秶?(2)交叉點抬棚的架設(shè)應(yīng)有足夠的強度，并與鄰近支架連接成一個整體。 (3)必須在開口抬棚支設(shè)穩(wěn)定后再拆除原巷道棚腿，不得過早拆除，切忌先拆棚腿后支護抬棚。 (4)注意選用抬棚材料的質(zhì)量與規(guī)格，保證抬棚

36、有足夠的強度。 (5)當開口處圍巖尖角被擠壓壞時，應(yīng)及時采取加強抬棚穩(wěn)定性的措施。 (6)交叉點錨噴支護時，使用加長或全錨式錨桿。 (7)全錨支護的采區(qū)巷道交叉點應(yīng)縮小錨桿間距，并使用小孔徑錨索補強。 3支架支護巷道冒頂事故的一般防治措施 支架支護巷道的冒頂，可分為壓垮型、漏垮型和推垮型。 (1)壓垮型冒頂是因巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過大，損壞了支架，導(dǎo)致巷道頂部已破碎的巖塊冒落。 (2)漏垮型冒頂是因無支護巷道或支護失效(非壓壞)巷道頂部存在游離巖塊，這些巖塊在重力作用下冒落。 (3)推垮型冒頂是因巷道頂幫破碎巖石，在其運動過程中存在平行巷道軸線的分力，如果這部分巷道支架的穩(wěn)定性不夠，

37、可能被推倒而冒頂。 根據(jù)冒頂?shù)脑?，有如下幾條預(yù)防措施： (1)巷道應(yīng)布置在穩(wěn)定的巖體中，盡量避免采動的不利影響。 (2)巷道支架應(yīng)有足夠的支護強度以抗衡圍巖壓力。 (3)巷道支架所能承受的變形量，應(yīng)與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng)。 (4)盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時，盡可能采用有初撐力的支架，支架施工時要嚴格按工序質(zhì)量要求進行，并特別注意頂與幫的背嚴背實問題，杜絕支架與圍巖間的空頂與空幫現(xiàn)象。 (5)凡因支護失效而空頂?shù)牡攸c，重新支護時應(yīng)先護頂，再施工。一1 84 (6)巷道替換支架時，必須先支新支架，再拆老支架。 (7)錨噴巷道成巷后要定期檢查危巖并及時處理。 (8)在易

38、發(fā)生推垮型冒頂?shù)南锏乐幸岣呦锏乐Ъ艿姆€(wěn)定性，可以在巷道的架棚之間嚴格地用拉撐件連接固定，增加架棚的穩(wěn)定性，以防推倒。傾斜巷道中架棚被推倒的可能性更大，其架棚間拉撐件的強度要適當加大。 此外，在掘進工作面lOm內(nèi)，斷層破碎帶附近各lOre內(nèi)，巷道交叉點附近各lOm，冒頂處附近各lOm內(nèi)，這些都是容易發(fā)生頂板事故的地點，巷道支護必須適當加強。 4壓垮型冒頂?shù)姆乐未胧?(1)巷道應(yīng)布置在穩(wěn)定的巖體中，并盡量避免采動的不利影響。采區(qū)回采巷道雙巷掘進時，護巷煤柱的寬度應(yīng)視其圍巖的穩(wěn)定程度而定：圍巖穩(wěn)定時，護巷煤柱的寬度不得小于15m；中等穩(wěn)定時，應(yīng)不小于20m；軟弱時，應(yīng)不小于30m。不用護巷煤柱時，

39、最好是待相鄰區(qū)段采動穩(wěn)定后，再沿空掘巷。 (2)巷道支架應(yīng)有足夠的支撐強度，以抵抗圍巖壓力。 (3)巷道支架所能承受的變形量，應(yīng)與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng)。 (4)盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時，盡可能采用具有初撐力的支架。支架施工時，要嚴格按工程質(zhì)量要求進行，并特別注意頂與幫的背嚴背實問題，杜絕支架與圍巖的空頂與空幫現(xiàn)象。 5預(yù)防垮落型冒頂?shù)拇胧?(1)掘進工作面爆破后應(yīng)立即進行臨時支護，嚴禁空頂作業(yè)。 (2)凡因支護失效而空頂?shù)牡攸c，重新支護時，應(yīng)先護頂再施工。 (3)巷道替換支架時，必須先支新支架，再拆舊支架。 (4)錨桿支護巷道應(yīng)及時施工，施工前應(yīng)先清除危石，成巷后

40、要定期檢查危石，并及時處理。 (四)煤壁片幫的防治 采煤工作面的煤壁，在礦山壓力作用下，發(fā)生自然塌落的現(xiàn)象叫片幫，也叫滾幫或塌幫等。片幫發(fā)生的條件主要有：工作面采高越大越發(fā)育就越容易片幫，工作面來壓越嚴重、頂板越破碎、片幫越嚴重，因此，在采高大、煤質(zhì)松軟、頂板破碎、礦山壓力大的工作面容易發(fā)生片幫，薄煤層和煤質(zhì)堅硬的工作面一般不容易發(fā)生片幫現(xiàn)象。 片幫的危害主要有：工作面煤壁片幫后，使頂板的懸露面積突然增大，頂板會隨之大量下沉，容易引起冒頂事故。同時，片幫時下落的大塊煤炭也容易砸傷工作面的作業(yè)人員，造成人身傷亡事故。 預(yù)防煤壁片幫的安全措施主要有： (1)使用爆破落煤的工作面，要合理布置炮眼，打

41、眼時嚴格控制炮眼角度，頂眼距頂板不要太近，炮眼裝藥量要適當。 (2)工作面煤壁要采直采齊，對有片幫危險的煤壁，應(yīng)及時打好貼幫柱，減少頂板對煤壁的壓力。 (3)采高大于2m、煤質(zhì)松軟時，除了及時打好貼幫支柱外，還應(yīng)在煤壁與貼幫柱間加橫撐。 (4)在片幫嚴重的地點，煤壁上方垮落，應(yīng)在貼幫支柱上加托梁或超前掛金屬鉸接頂梁。 (5)工作面落煤后要及時挑梁刷幫，使煤壁不留傘檐活矸。 (6)綜采工作面頂板破碎或支架梁端距較大時，可采取及時支護的方法。若及時支護后梁端距仍超過規(guī)定值或不能超前移架而梁端距超過規(guī)定值時，可在支架頂梁上垂直煤壁力打板梁，以防止煤壁片幫和冒頂。 六、冒頂?shù)奶幚?1工作面局部冒頂?shù)奶?/p>

42、理方法 處理采煤工作面冒頂時，應(yīng)根據(jù)工作面的采煤方法、冒落高度、冒落塊度、冒頂位置及影響范圍來決定采用何種方法。煤礦常用下列方法來處理冒頂： (1)探板法。當采煤工作面發(fā)生局部冒頂?shù)姆秶。敯鍥]有冒嚴，頂板巖層已暫時停止時，應(yīng)采取掏梁窩、探大板木梁或掛金屬頂梁的措施，即探板法來處理。具體處理步驟為：處理冒頂前，先觀察頂板狀況，在冒頂區(qū)周圍加固支架，控制冒頂范圍擴大；然后掏梁窩、探大板梁，板梁上的空隙要用木料架設(shè)小木垛接到頂部；架設(shè)小木垛前應(yīng)先挑落浮矸，小木垛必須插緊背實，接著清理冒落矸石，及時打好貼幫柱，支柱打板的另一端，加固支架；并要根據(jù)煤幫情況，采取防片幫措施。 (2)撞楔法。當頂板冒落矸石塊度小，冒頂區(qū)頂板碎矸停止下落或一動就下落時，要采取撞楔法來處理，如圖48所示。具體操作是：處理冒頂時先在冒頂區(qū)選擇或架設(shè)撞楔棚子，棚子方向應(yīng)與撞楔方向垂直；把撞楔放在棚架上，尖端指向頂板冒落處，末端墊一方木塊；然后用大錘擊打撞楔末端，使它逐漸深入冒頂區(qū)將碎矸石托住，使頂板碎矸不再下落；之后，立即在接楔保護下架設(shè)支架。撞楔的材料可以是木料、荊笆條、鋼軌等。圖48撞楔法處理工作面冒頂 (3)小巷法。如果局部冒頂區(qū)已將工作面冒嚴堵死，但冒頂