(11)顶板灾害防治
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顶板灾害防治
教 案
（十一）
顶板灾害防治
■ 有关概念 ■ 采面冒顶事故浅析 ■ 强化采面初次放顶，杜绝较大顶板 事故
■ 加强科学管理，控制顶板事故 ■ 实施分类指导原则 ■ 冒顶事故处理要点
一、有关概念
1．伪顶、直接顶、老顶(见图一)
伪顶——直接位于煤层之上，厚度不大，一般约 0.2~0.4m，是极易脱落的页岩，随落煤而掉，极难支护。
8．支护系统刚度
从实践上讲，系指采面支架，从支柱扎底量，到过顶材 料、顶梁、支柱、柱鞋可压缩的程度，即，顶底板的移近量， 称支护系统刚度。生产实践表明，其“合理刚度”应为每米 采高＜100mm／m，采煤工作面的顶板将处于良好状态。
二、采面冒顶事故概述
1．分类 采面冒顶事故，按顶板冒落的特点大体可分为： 漏垮型、推垮型、压垮型、其他型四大类。 2．定义、特点、规律、预兆、原因和危害 （1）漏垮型——系指顶板由一点突破，从小到大，直 至此处漏满堵实为止，称之漏垮型。
6．初撑力
系指人们使用升柱工具，给支柱对顶板的主动支撑力叫 初撑力，它是回采工作面顶板管理最重要的一项指标。必须 达标。
7．阻力监控法
系指采用科学方法，对采面支柱的初撑力、工作阻力和 支护质量及顶板动态进行现场测定与监控的方法叫阻力监控 法，它是单体液压支柱工作面的“支护质量与顶板动态监控” 方法的简称。
直接顶——位于伪顶或煤层之上，有一层或几层岩石 组成，较易垮落，一般在回柱后，很快就会垮落 老顶——位于直接顶或煤层上方，厚度大，岩性较坚 硬，呈周期性垮落。 2、复合顶（详见教案十二）
3．离层 系指采面顶板发生层间脱离，从而失去了层间 “控制”和依存关系。离层是采面的重大隐患之一。
4．初压、周压
初次来压——系指老顶第一次断裂垮落，从而 导致采面来压的现象，叫做老顶初次来压。 周期来压——随老顶周而复始的垮落，而引起 采面周期来压的现象，称之为周期压力。
5．初次放顶 初次放顶在此是广义的概念，系指从切眼装面，到初次 来压结束，这一时段，叫采面初次放顶期间。初次放顶期间 是较大顶板事故多发期。务必加强“精细化”管理。
2．监控两项指标
采用阻力监控法，主要监控支柱初撑力
和工作阻力两项指标，其他为辅助指标。
要求初撑力达标，而工作阻力则因面、
因地质条件的不同而异之。
３．单体液压支柱工作面顶板安全评判标准
理论与实践表明，其安全评判标准有三条，也可用一 句话来表述，即：一个达标，两个正常。
⑴ 支柱初撑力和采面工程质量达标——内在质量，是 安全的基础。 ⑵ 支柱工作阻力≥初撑力，二者关系正常——揭示工 作阻力和初撑力的关系。 ⑶ 支柱增阻正常——揭示支护系统刚度合理性及末前 排与其他排支柱阻力的关系。 采面只要能同时达到上述三条标准者，顶板是安全的。
⑺请示汇报——若遇到生产单位或矿井解决 不了的重大隐患或重大技术疑难问题，应立即逐 级向上汇报请示，请求指导。
四、加强科学管理，控制顶板事故
1．坚持初撑力第一的观念 （1）初撑力与顶板安全的关系 我国采面支护改革，大体分为三个阶段： 五十～六十年代为木支护阶段，支柱初撑力为 0～8KN。 七十～八十年代中为摩铰支护，支柱初撑力为 10～30KN。 八十年代中至今为液压支护，支柱初撑力更高。
对四大类型，实施分类指导，收到了良Βιβλιοθήκη Baidu效果。
对 回采工作面支护设计分类指导原则是： ■ “复合顶板” ——要“支、护”兼顾，以 提高“初撑力”为主，中定位布置，确保P初≥20h。
■ “三软煤层” ——要“支、护”兼顾，以 “护”为主，中定位布置，实施“三封闭”管理。 ■ “大倾角采场” ——要“支、护、稳”兼 顾，以“稳”为主，实施“四封闭”管理。 ■ “稳定顶板” ——要“支、切、挑”兼顾， 以“支”为主，后定位布置，适当架设特殊支架，实 施人工强制放顶。
所以采面初次放顶期间必须对支柱初撑力和工 作阻力认真测控，务必达标，切不可搞形式主义。
⑸落实各级安全责任制——采面在初放和正 常生产期间，都要坚持区级干部跟班制度，并要 明确安全责任制，各尽其责。
⑹搞好业务保安，加强安全监督——顶板主 管处、科和安监部门要各司其职，做好检查、指 导、监督工作，与生产单位一道把好初放安全关。
⑵组织上——1983年原煤炭部规定，要成立 “初次放顶领导小组”，加强领导；其主要职责是 ：
★ 检查——采面工程质量、安全隐患、安全 责任制落实情况。 ★ 指导——对查出隐患，提出处理的意见和 建议。 ★ 监督——跟踪监督重大隐患整改情况， 不处理好不得离岗。
⑶管理上——要严格执行三大规程和各项制度， 按章作业，实施“精细化管理”，搞好工程质量， 打好安全的基础，
以上指导原则，对全国煤炭行业，同 类条件的顶板，均有指导和借鉴作用。 采面只要能按上述要求，依靠科技进 步，落实“阻力监控”，实施科学管理， 按“精细化”要求搞好工程质量，消除安 全隐患，就可有效控制顶板事故，实现安 全生产。
六、冒顶事故处理要点
若对冒顶事故的处理及时、得当，就会减少伤亡，降低 事故损失，尽快恢复生产。否则可能会导致大伤亡。 其“处 理要点”是： 1．应立即组织现场抢救，同时按程序汇报，并立即启 动事故应急救援预案。 2．要沉着冷静，统一指挥；采取呼叫、敲击、地音探 测等方法，弄清被埋人员的数量、位置。 3．先加强周边支架，保持后路畅通，并安专人观察顶 板。 4．若有重大人员伤亡，要成立抢救指挥部。 5．处理方案和支护形式应根据现场具体情况确定。
(c)顶板向采空区方向压垮前；
(d)顶板向采空区方向压垮后
（3） 推垮型冒顶
系指支柱初撑力低，稳定性差，支架沿顶板的推力方
向倾倒垮顶。
推垮型冒顶多发生在复合顶、伪顶、煤顶易于离层
的初次放顶工作面。
垮前没有明显预兆，垮时，时间短、速度快、面积 大、来势猛，因而往往伴随着多人伤亡，要严加防范。 它是顶板管理的难点。详见教案十二。
处理方案： 处理方案有多种，应根据现场具体情况优化选用： ■ 大揭盖——适用于处理复合顶板推垮型冒顶。在弄 清“老顶”的前提下，可以采取不支护、或简易支护的方式 处理，而不会威胁抢救人员的安全。时间就是生命；这种方 式处理的快。 ■ 架棚——适用于处理“三软”、煤顶、假顶、直接 顶的采面冒顶事故。可采用沿机道、对准被埋人员、跟顶或 不跟顶、冒茬上下同步协调方式加快处理。 ■ 做小峒——适用于处理硬顶煤底、“三软”煤底、 大倾角采面煤底的冒顶事故。可以对准被埋人员、以采面底 板为顶、沿煤壁实茬、留小煤垛再做横贯等方式处理。 支护形式： 建议采用木梁单体液压支拄的支护形式。其梁长、柱数 可因地制宜，初撑力原则上≮30KN，以增加支架的稳定性。
液压支护工作面，因支架初撑力高、稳定好，顶 板事故较少。
（2）关于初撑力的规定 ①《煤矿安全规程》对支柱初撑力有明 确规定，凡有条件的，要按规程达标。对软 底，支柱初撑力达不到规定的，应编制安全 措施，呈企业技术负责人审批。 ② 淮北矿业集团指令性规定： ■ 复合顶板、三软煤层、大倾角面 ≥50KN ■ 稳定顶板≥70KN 经长期生产实践检验是可行的，供借鉴。
4．把握监控要点
阻力监控法的“实施要点”是其精华所在，可概括为 四句话：
■ 装面、收作期间要棵棵监控 ■ 初次放顶期间要强化监控
■ 正常生产期间可选测监控
■ 异常地段要重点监控
2008年某矿采煤工作面收作时，只剩14棚未回完，发生 冒顶死亡1人。
五、实施分类指导原则
我国早在1996年就已完成了顶板的科学分类， 对指导安全生产起到了重要作用。但现场对这些分 类指标的测试、评判感到较繁、较难，因此在实践 中，淮北“三软矿区”把回采工作面顶板管理大体 分为四大类型： ● ● ● ● “复合顶” “三软煤层” “大倾角采场” “稳定顶板”
⑷科学监控上—— “单体液压支柱采面支护质量和顶板动态监 控”，简称“阻力监控法”，是原淮北矿务局和中 国矿业大学，共同完成的重大科研攻关课题，已获 安徽省科 技进步二等奖，并纳入了行业质量标准 和“中国采煤方法”一书。它是我国采面顶板管理， 从传统的经验型向科学化转变的重大突破。实践表 明它直观简便、易测易控，煤炭行业全面推广应用 后，收到了控制顶板事故“立竿见影”的明显效果。
随着支护改革的进展，支柱初撑力的提高，采 面顶板事故明显减少。因此，坚持“主动支撑”观 念，确保支柱有足够的初撑力，是控制采面顶板事 故的关键，也是“阻力监控法”的核心。 据统计全国煤矿采面发生一次死亡3人及3人以 上的较大顶板事故中：
木支护工作面共发生的起数和死亡人数双居第一
摩擦支柱工作面居第二位。
（4）其他型——
如片帮、“草帽顶”等零星事故。
综上所述，冒顶事故的预兆主要有： 片帮、掉渣、离层，顶板来压、断裂、
断响，支架变形等。
三、强化采面初次放顶，杜绝较大顶板 事故
1．部分矿井初放期间发生顶板事故案例（详见教案十二）。
初次放顶如此重要，应怎样抓好呢？
2．如何抓好采面初放？
事故教训表明，必须做好以下几项工作： ⑴技术上—— 要弄清地质条件和顶板类型，合理设计支护参数，使规程 措施具有科学性、针对性、指导性、可行性，而不是“开工护 照”，从技术上率先把好安全关。
它多发生在“三软”采面煤壁线的采煤工艺过程中， 死者多为采煤工，属零打碎敲的顶板事故。 此类冒顶多因空顶、空帮、片帮或支护不及时所致； 伴有明显的掉渣，片帮等预兆。
（2）压垮型
系指采面总体支护强度不够，在老顶初压或周压时，将工作面压垮。 煤炭行业中此种事故较少。
(a)顶板向煤壁方向压垮前；
(b)顶板向煤壁方向压垮后；
教 案
（十一）
顶板灾害防治
■ 有关概念 ■ 采面冒顶事故浅析 ■ 强化采面初次放顶，杜绝较大顶板 事故
■ 加强科学管理，控制顶板事故 ■ 实施分类指导原则 ■ 冒顶事故处理要点
一、有关概念
1．伪顶、直接顶、老顶(见图一)
伪顶——直接位于煤层之上，厚度不大，一般约 0.2~0.4m，是极易脱落的页岩，随落煤而掉，极难支护。
8．支护系统刚度
从实践上讲，系指采面支架，从支柱扎底量，到过顶材 料、顶梁、支柱、柱鞋可压缩的程度，即，顶底板的移近量， 称支护系统刚度。生产实践表明，其“合理刚度”应为每米 采高＜100mm／m，采煤工作面的顶板将处于良好状态。
二、采面冒顶事故概述
1．分类 采面冒顶事故，按顶板冒落的特点大体可分为： 漏垮型、推垮型、压垮型、其他型四大类。 2．定义、特点、规律、预兆、原因和危害 （1）漏垮型——系指顶板由一点突破，从小到大，直 至此处漏满堵实为止，称之漏垮型。
6．初撑力
系指人们使用升柱工具，给支柱对顶板的主动支撑力叫 初撑力，它是回采工作面顶板管理最重要的一项指标。必须 达标。
7．阻力监控法
系指采用科学方法，对采面支柱的初撑力、工作阻力和 支护质量及顶板动态进行现场测定与监控的方法叫阻力监控 法，它是单体液压支柱工作面的“支护质量与顶板动态监控” 方法的简称。
直接顶——位于伪顶或煤层之上，有一层或几层岩石 组成，较易垮落，一般在回柱后，很快就会垮落 老顶——位于直接顶或煤层上方，厚度大，岩性较坚 硬，呈周期性垮落。 2、复合顶（详见教案十二）
3．离层 系指采面顶板发生层间脱离，从而失去了层间 “控制”和依存关系。离层是采面的重大隐患之一。
4．初压、周压
初次来压——系指老顶第一次断裂垮落，从而 导致采面来压的现象，叫做老顶初次来压。 周期来压——随老顶周而复始的垮落，而引起 采面周期来压的现象，称之为周期压力。
5．初次放顶 初次放顶在此是广义的概念，系指从切眼装面，到初次 来压结束，这一时段，叫采面初次放顶期间。初次放顶期间 是较大顶板事故多发期。务必加强“精细化”管理。
2．监控两项指标
采用阻力监控法，主要监控支柱初撑力
和工作阻力两项指标，其他为辅助指标。
要求初撑力达标，而工作阻力则因面、
因地质条件的不同而异之。
３．单体液压支柱工作面顶板安全评判标准
理论与实践表明，其安全评判标准有三条，也可用一 句话来表述，即：一个达标，两个正常。
⑴ 支柱初撑力和采面工程质量达标——内在质量，是 安全的基础。 ⑵ 支柱工作阻力≥初撑力，二者关系正常——揭示工 作阻力和初撑力的关系。 ⑶ 支柱增阻正常——揭示支护系统刚度合理性及末前 排与其他排支柱阻力的关系。 采面只要能同时达到上述三条标准者，顶板是安全的。
⑺请示汇报——若遇到生产单位或矿井解决 不了的重大隐患或重大技术疑难问题，应立即逐 级向上汇报请示，请求指导。
四、加强科学管理，控制顶板事故
1．坚持初撑力第一的观念 （1）初撑力与顶板安全的关系 我国采面支护改革，大体分为三个阶段： 五十～六十年代为木支护阶段，支柱初撑力为 0～8KN。 七十～八十年代中为摩铰支护，支柱初撑力为 10～30KN。 八十年代中至今为液压支护，支柱初撑力更高。
对四大类型，实施分类指导，收到了良Βιβλιοθήκη Baidu效果。
对 回采工作面支护设计分类指导原则是： ■ “复合顶板” ——要“支、护”兼顾，以 提高“初撑力”为主，中定位布置，确保P初≥20h。
■ “三软煤层” ——要“支、护”兼顾，以 “护”为主，中定位布置，实施“三封闭”管理。 ■ “大倾角采场” ——要“支、护、稳”兼 顾，以“稳”为主，实施“四封闭”管理。 ■ “稳定顶板” ——要“支、切、挑”兼顾， 以“支”为主，后定位布置，适当架设特殊支架，实 施人工强制放顶。
所以采面初次放顶期间必须对支柱初撑力和工 作阻力认真测控，务必达标，切不可搞形式主义。
⑸落实各级安全责任制——采面在初放和正 常生产期间，都要坚持区级干部跟班制度，并要 明确安全责任制，各尽其责。
⑹搞好业务保安，加强安全监督——顶板主 管处、科和安监部门要各司其职，做好检查、指 导、监督工作，与生产单位一道把好初放安全关。
⑵组织上——1983年原煤炭部规定，要成立 “初次放顶领导小组”，加强领导；其主要职责是 ：
★ 检查——采面工程质量、安全隐患、安全 责任制落实情况。 ★ 指导——对查出隐患，提出处理的意见和 建议。 ★ 监督——跟踪监督重大隐患整改情况， 不处理好不得离岗。
⑶管理上——要严格执行三大规程和各项制度， 按章作业，实施“精细化管理”，搞好工程质量， 打好安全的基础，
以上指导原则，对全国煤炭行业，同 类条件的顶板，均有指导和借鉴作用。 采面只要能按上述要求，依靠科技进 步，落实“阻力监控”，实施科学管理， 按“精细化”要求搞好工程质量，消除安 全隐患，就可有效控制顶板事故，实现安 全生产。
六、冒顶事故处理要点
若对冒顶事故的处理及时、得当，就会减少伤亡，降低 事故损失，尽快恢复生产。否则可能会导致大伤亡。 其“处 理要点”是： 1．应立即组织现场抢救，同时按程序汇报，并立即启 动事故应急救援预案。 2．要沉着冷静，统一指挥；采取呼叫、敲击、地音探 测等方法，弄清被埋人员的数量、位置。 3．先加强周边支架，保持后路畅通，并安专人观察顶 板。 4．若有重大人员伤亡，要成立抢救指挥部。 5．处理方案和支护形式应根据现场具体情况确定。
(c)顶板向采空区方向压垮前；
(d)顶板向采空区方向压垮后
（3） 推垮型冒顶
系指支柱初撑力低，稳定性差，支架沿顶板的推力方
向倾倒垮顶。
推垮型冒顶多发生在复合顶、伪顶、煤顶易于离层
的初次放顶工作面。
垮前没有明显预兆，垮时，时间短、速度快、面积 大、来势猛，因而往往伴随着多人伤亡，要严加防范。 它是顶板管理的难点。详见教案十二。
处理方案： 处理方案有多种，应根据现场具体情况优化选用： ■ 大揭盖——适用于处理复合顶板推垮型冒顶。在弄 清“老顶”的前提下，可以采取不支护、或简易支护的方式 处理，而不会威胁抢救人员的安全。时间就是生命；这种方 式处理的快。 ■ 架棚——适用于处理“三软”、煤顶、假顶、直接 顶的采面冒顶事故。可采用沿机道、对准被埋人员、跟顶或 不跟顶、冒茬上下同步协调方式加快处理。 ■ 做小峒——适用于处理硬顶煤底、“三软”煤底、 大倾角采面煤底的冒顶事故。可以对准被埋人员、以采面底 板为顶、沿煤壁实茬、留小煤垛再做横贯等方式处理。 支护形式： 建议采用木梁单体液压支拄的支护形式。其梁长、柱数 可因地制宜，初撑力原则上≮30KN，以增加支架的稳定性。
液压支护工作面，因支架初撑力高、稳定好，顶 板事故较少。
（2）关于初撑力的规定 ①《煤矿安全规程》对支柱初撑力有明 确规定，凡有条件的，要按规程达标。对软 底，支柱初撑力达不到规定的，应编制安全 措施，呈企业技术负责人审批。 ② 淮北矿业集团指令性规定： ■ 复合顶板、三软煤层、大倾角面 ≥50KN ■ 稳定顶板≥70KN 经长期生产实践检验是可行的，供借鉴。
4．把握监控要点
阻力监控法的“实施要点”是其精华所在，可概括为 四句话：
■ 装面、收作期间要棵棵监控 ■ 初次放顶期间要强化监控
■ 正常生产期间可选测监控
■ 异常地段要重点监控
2008年某矿采煤工作面收作时，只剩14棚未回完，发生 冒顶死亡1人。
五、实施分类指导原则
我国早在1996年就已完成了顶板的科学分类， 对指导安全生产起到了重要作用。但现场对这些分 类指标的测试、评判感到较繁、较难，因此在实践 中，淮北“三软矿区”把回采工作面顶板管理大体 分为四大类型： ● ● ● ● “复合顶” “三软煤层” “大倾角采场” “稳定顶板”
⑷科学监控上—— “单体液压支柱采面支护质量和顶板动态监 控”，简称“阻力监控法”，是原淮北矿务局和中 国矿业大学，共同完成的重大科研攻关课题，已获 安徽省科 技进步二等奖，并纳入了行业质量标准 和“中国采煤方法”一书。它是我国采面顶板管理， 从传统的经验型向科学化转变的重大突破。实践表 明它直观简便、易测易控，煤炭行业全面推广应用 后，收到了控制顶板事故“立竿见影”的明显效果。
随着支护改革的进展，支柱初撑力的提高，采 面顶板事故明显减少。因此，坚持“主动支撑”观 念，确保支柱有足够的初撑力，是控制采面顶板事 故的关键，也是“阻力监控法”的核心。 据统计全国煤矿采面发生一次死亡3人及3人以 上的较大顶板事故中：
木支护工作面共发生的起数和死亡人数双居第一
摩擦支柱工作面居第二位。
（4）其他型——
如片帮、“草帽顶”等零星事故。
综上所述，冒顶事故的预兆主要有： 片帮、掉渣、离层，顶板来压、断裂、
断响，支架变形等。
三、强化采面初次放顶，杜绝较大顶板 事故
1．部分矿井初放期间发生顶板事故案例（详见教案十二）。
初次放顶如此重要，应怎样抓好呢？
2．如何抓好采面初放？
事故教训表明，必须做好以下几项工作： ⑴技术上—— 要弄清地质条件和顶板类型，合理设计支护参数，使规程 措施具有科学性、针对性、指导性、可行性，而不是“开工护 照”，从技术上率先把好安全关。
它多发生在“三软”采面煤壁线的采煤工艺过程中， 死者多为采煤工，属零打碎敲的顶板事故。 此类冒顶多因空顶、空帮、片帮或支护不及时所致； 伴有明显的掉渣，片帮等预兆。
（2）压垮型
系指采面总体支护强度不够，在老顶初压或周压时，将工作面压垮。 煤炭行业中此种事故较少。
(a)顶板向煤壁方向压垮前；
(b)顶板向煤壁方向压垮后；