采煤工作面发生冒顶的原因与预防措施方案

采煤工作面发生冒顶的原因及预防措施

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顶板事故是指：在井下采煤过程中，顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏、生产中止等事故。

按冒顶范围可将顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类。

局部冒顶指范围不大，有时仅在3～5支架范围内，伤亡人数不多(1～2人)的冒顶，常发生在靠近煤壁附近、工作面两端以及放顶线附近。在实际煤矿生产中，局部冒顶事故的次数远远多于大型冒顶事故，约占工作面冒顶事故的70％，总的危害比较大。从开采工序与顶板事故发生的地点来看，局部冒顶可分成：靠近煤壁附近的局部冒顶；工作面两端的局部冒顶；放顶线附近的局部冒顶；地质破坏带附近的局部冒顶。

大型冒顶指范围较大，伤亡人数较多(每次死亡3人以上)的冒顶。它包括老顶来压时的压垮型冒顶、厚层难冒顶板大面积冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶、金属网下推垮型冒顶、大块游离顶板旋转推垮型冒顶、采空区冒矸冲人工作面的推垮型冒顶及冲击推垮型冒顶等。

(一)采场局部冒顶的原因分析与防治

1．局部冒顶的预兆

局部冒顶，由于预兆不明显，零打碎敲，易被人忽视，但只要仔细观察，也可以发现一些征兆。对以下异常情况要特别注意：

1)响声。岩层下沉断裂、顶板压力急剧加大时，木支架就会发生劈裂声，紧接着出现折梁断柱现象；金属支柱的活柱急速下缩，也发出很大声响。有时也能听到采空区内顶板发生断裂的闷雷声。

2)掉渣。顶板严重破裂时，折梁断柱就要增加，随后就出现顶板掉渣现象。掉渣越多，说明顶板压力越大。在人工顶板下，掉下的碎矸石和煤渣更多，工人叫“煤雨”，这就是发生冒顶的危险信号。

3)片帮。冒顶前煤壁所受压力增加，变得松软，片帮煤比平时多。

4)裂缝。顶板的裂缝，一种是地质构造产生的自然裂隙，一种是由于采空区顶板下沉引起的采动裂隙。老工人的经验是：“流水的裂缝有危险，因为它深；缝里有煤泥、水锈的不危险，因为它是老缝；茬口新的有危险，因为它是新生的。”如果这种裂缝加深加宽，说明顶板继续恶化。

5)脱层。顶板快要冒落的时候，往往出现脱层现象。

6)漏顶。破碎的伪顶或直接顶，在大面积冒顶以前，有时因为背顶不严和支架不牢出现漏顶现象。漏顶如不及时处理，会使棚顶托空、支架松动，顶板岩石继续冒落，就会造成没有声响的大冒顶。

7)瓦斯涌出量突然增大。

8)顶板的淋水明显增加。

试探有没有冒顶危险的方法主要有：（1）木楔法。在裂缝中打入小木楔，过一段时间，如果发现木楔松动或夹不住了，说明裂缝在扩大，有冒落的危险。（2）敲帮问顶法。用钢钎或手镐敲击顶板，声音清脆响亮的，表明顶板完好；发出“空空”或“嗡嗡”声的，表顶板岩层已离层，应把脱离的岩块挑下来；（3）震动法。

2．局部冒顶的原因与防治

局部冒顶的原因有两类：一类是已破碎了的直接顶板，失去有效的支护而局部冒落；另一类是老顶下沉迫使直接顶破坏支护系统而造成的局部冒落。

从发生地点来看，局部冒顶大致分为煤帮附近局部冒顶、上下出口局部冒顶、放顶线附近局部冒顶、地质构造破坏带局部冒顶。现分述如下：

1)煤帮附近的局部冒顶

由于采动或放炮震动影响，在直接顶中“锅底石”游离岩块式的镶嵌顶板或破碎顶板，因支护不及时而造成局部冒顶；当用炮采时，因炮眼角度或装药量不适当，可能在放炮时崩倒支柱造成局部冒顶；当老顶来压时，煤质因松软而片帮，扩大无支护空间，也可能导致局部冒顶。

目前主要防治措施是：（1）采用能及时支护悬露顶板的支架，如正悬臂支架，横板连锁棚子，正倒悬臂支架及贴帮点柱等；（2）严禁工人在无支护空顶区操作。

2)上下出口的局部冒顶

上下两出口位于采场与巷道交接处，控顶范围比较大，在掘进巷道时如果巷道支护的初撑力很小，直接顶板就易下沉、松动和破碎。有效防止局部冒顶措施如下：（1）支架必须有足够的强度，不仅能支承松动易冒的直接顶，还能支承住老顶来压时的部分压力；（2）支护系统必须能始终控制局部冒顶，且具有一定稳定性，防止老顶来压时推倒支架。实践证明，十字交接顶梁和“四对八梁”支护，效果好。

3)放顶线附近的局部冒顶

采煤工作面放顶线上的支柱受压是不均匀的。当人工回拆承压大的支柱时，往往柱子一倒顶板就冒落，这种情况在分段回柱回拆最后一根时，尤其容易发生。

防止放顶线附近局部冒顶的主要措施是：（1）如果是金属支柱工作面，可用木支柱作替柱，最后用绞车回木柱；（2）为了防止金属网上大块游离岩块在回柱时滚下来，推倒采面支架发生局部冒顶，应在此范围加强支护。

4)地质破坏带附近的局部冒顶

采煤工作面如果遇到垂直工作面或斜交于工作面的断层，在顶板活动过程中，断层附近破断岩块可能顺断层面下滑，推倒支架，造成局部冒顶。另外褶曲轴部或顶板岩层破碎带等部位易冒顶。防止这类事故措施如下：应在断层两侧加设木垛加强支护，并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。加强褶曲轴部断层破碎带的支护。

3．局部冒顶事故的处理

1）当冒顶范围不大时，可采用掏梁窝探大扳梁或支悬臂梁的方法处理。首先要观察顶板动态，加强冒顶区上下部位支架，防止冒顶范围扩大，再掏梁窝、探大板和挂梁。棚梁顶上的空隙要刹严或架小木垛接顶，然后再清除煤浮矸，打好贴帮柱，支好棚梁。

2)工作面局部冒顶范围沿倾斜超过10m时，应从冒顶区上下两头向中间处理，在检查认定冒顶地带的顶板已经稳定的基础上，再加固顶板区上方支架，并准备好材料，清理好人员的安全退路，设专人监视顶板。

3)金属网假顶下的冒顶，如果是小冒顶，可扒出碎矸、铺上顶网，重新架棚后即可安全通过；如果冒顶区沿倾斜超过5m，则必须将支架改为一梁三柱，梁的一端探入煤壁再铺网刹顶，或垂直工作面架双腿套棚用撞楔法通过；如果冒顶范围较大，亦可避开冒顶区沿煤壁重新掘开切眼采煤。

(二)采场大面积冒顶原因分析与防治

1．采场大面积冒顶的预兆