煤矿顶板灾害及防治讲座

煤矿顶板灾害及预防讲座

第一节概述

矿井开采过程的采、掘、维修工作面或者是在已掘成的巷道、采空区等所发生的冒顶、片帮、掉矸等人身伤亡和非生产事故，统称顶板事故。其与矿井瓦斯、矿尘、火灾、水灾一起构成了煤矿通常所说的“五大自然灾害”；顶板事故是煤矿中最容易发生的事故，根据资料统计显示，我国煤矿顶板事故起数和死亡人数，分别占煤矿事故总起数和死亡人数的50%、40%，80%的顶板事故发生在回采工作面。因此，认真分析、研究顶板事故的原因及防治措施具有重要意义。

第二节顶板事故的分类

顶板事故按力源分为压垮型、漏冒型和推垮型三大类。按力源划分的采场顶板事故分类方案，如下：

压垮型冒顶：

老顶来压时的压垮型冒顶

厚层难冒顶的大面积冒顶

直接顶导致的压垮型冒顶

漏冒型冒顶：

大面积漏冒型冒顶

局部漏冒型冒顶

靠煤壁附近的局部冒顶

工作面上下出口的局部冒顶

地质破坏带附近的局部冒顶

放顶线及其附近的局部冒顶

推垮型冒顶：

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

采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶

而煤矿中习惯于将采场事故分为局部冒顶和大型冒顶两大类。

第三节局部冒顶事故的成因及防治措施

一、局部冒顶的分类：

局部冒顶实质上是控制区内已破碎的直接顶失去有效的支护而造成的。从工序与发生的地点，局部冒顶可以分为以下几类：（一）靠近煤壁的局部冒顶；

（二）上下出口的局部冒顶；

（三）放顶线附近的局部冒顶；

（四）地质破坏带附近的局部冒顶。

二、靠近煤壁的局部冒顶

这类事故的发生是由于采煤过程中，裸露的破碎顶板得不到及时支护，或支护不当，支护质量不好造成的。

（一）直接顶破碎的原因

由于原生构造及采动等原因，在一些煤层的直接顶中，存在着许多原生裂隙，这就容易形成具有“人字劈”、“升斗劈”等游离岩块的镶嵌型顶板，如图1。在采煤或爆破落煤后，如果得不到及时支护或支柱打得不紧。这类游离岩块受采动影响后，就会逐渐脱离岩体，无约束的自由下移、冒落，以致造成局部冒顶事故。

当采用爆破法采煤时，如果炮眼布臵不恬当或装药量过多，也可能在放炮时崩倒支架导致局部顶板事故。

此外，当老顶来压时，煤壁附近的直接顶可能破碎，如果煤层本身强度较底，则容易片帮，从而扩大了无支护空间。也会造成局部冒顶。

（二）防治措施

1、采取正确的支护办法。对采煤后露出的顶板要采用及时支护、超前支护的支护方式。在加设支架前，必须敲帮问顶，以防岩块掉落伤人。支架密度和裂隙间距要相适应，裂隙方向与支护方式要合理，同时支柱要有足够的初撑力，支得稳，抗得住，力求控制裂隙的发展，岩块的移动、滑落。

2、防止放炮崩倒棚子。放炮时，炮眼布臵及装药量要适度、合理，采用小范围放炮方式，尽量避免崩倒支架；支柱的质量牢固有劲，不准打在浮煤浮矸上。对机采工作面宜用单滚筒采煤机。

3、对易片帮的煤层，尽量使工作面与煤层的主要节理垂直或斜交，一旦片帮，易掏梁窝超前支护，防止冒顶。

三、上下出口的局部冒顶

（一）上下出口冒顶的原因

1、上下出口位于采煤工作面与顺槽的交结处，控顶范围比较大，加之应力迭加，掘进顺槽时由于巷道支护初撑力一般都很小，很难控制直接顶不下沉、不松动、不破碎，当直接顶是由薄层软弱岩层组成时更是这样。

2、在上下出口处经常要进行工作面输送机头，机尾的拆卸工作，这时难免要替换原来的支护，有时还要碰到本不该替换的棚子，就在老柱拆下或碰倒而新支柱未支上时，已破碎的直接顶可

能局部冒落而造成事故。

3、工作面不断前移，往往要用工作面支护替换原来巷道的支护，出口处始终处于反复支撑状态，在一拆一支间隙中，已破碎的直接顶也可能局部冒落。

4、上下出口处的支护还受到老顶来压的影响，如果直接顶中存在与层面斜交的裂隙组，在老顶积聚下沉的迫使下，直接顶施给支柱的不仅是垂直压力，还有侧压力，可能推倒部分支柱而造成局部冒顶。

5、顺槽和工作面连接处有时会在顶板和底板出现台阶下沉，使得此处难以支护，造成局部冒顶事故。

（二）防治措施

1、合理布臵顺槽，尽可能将顺槽布臵在受地质影响比较小的地段；

2、合理设计顺槽断面，顺槽断面尽量不破坏顶板，不留顶煤，保持巷道顶板的完整性；

3、适当加大工作面上下出口的支护密度，增加特殊支架，可在机头机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬棚支护，每对台棚随机头机尾的推移逐步前移；或在机头机尾处采用双楔铰接顶梁支护，在工作面与巷道相连处，宜用一对抬棚逐步前移，托住原巷道直接的棚架。

4、支架系统必须具有一定的侧抗力，以防老顶来压时推倒支架。推广使用“十字”铰接顶梁端头支架来提高支架的稳定性是防止上下出口局部冒顶比较理想的措施。

四、放顶线附近的局部冒顶

（一）冒顶原因

这类事故的原因：一是回柱操作不合理，由于先回“吃劲”的柱子时，引起周围破碎顶板的冒落。回柱作业人员来不及退到安全地点，就可能被砸着而造成事故；二是当顶板中存在由断层、裂隙、层理等切割而成的大块游离岩块时，回柱后游离岩块就会旋转，从而推倒支架导致冒顶，如图2；三是金属网假顶下回柱放顶时，如果网上有大块游离岩块，也会发生上述的因游离岩块旋转而推倒支架的局部冒顶。

（二）防治措施

1、正确的回柱方法，防止顶板压力向局部支柱集中，造成局部顶板破碎及回柱工作的困难。

2、为保证人工回拆吃劲的柱子及分段回拆最后一棵柱子时的安全，如果工作面用的摩擦支柱，可以在这些柱子的上下多支一棵木支柱作替柱，然后回拆金属支柱，最后用铰车回木替柱。如果工作面用的是木支柱，直接用铰车回柱就可以了。

3、为防止直接顶中或金属网上大块游离岩块时在回柱时旋转推倒采场支架的冒顶事故，应采取下列措施：

第一，加强地质及观察工作，搞清楚大石块的位臵及尺寸；

第二，在大石块范围内用木垛等办法加强支护；

第三，当大岩块沿走向的尺寸超过一次放顶距时，在大石块的局部范围要延长控顶距；

第四，如果工作面使用的是单体金属支柱，采用木支柱替换金属支柱；

第五，待大岩块全部都处在放顶线以外的采空区时再用铰车回木支柱。

五、地质破坏带附近的局部冒顶