煤矿顶板事故预防和处理方法

预防和处理煤矿事故的方法

一、事故的定义

顶板事故：指冒顶、片帮、顶板掉矸、顶板支护垮倒、冲

击地压、露天煤矿边坡滑移垮塌等。底板事故视为顶板事故。

二、顶板灾害基础知识

1.煤层的顶底板

煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层，按照沉积顺序，在正常情况下，位于煤层之下，

先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形

成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板岩层性质和厚度各不相同，在开采过程中破碎，

冒落的情况也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管

理和巷道支护方式均有重要意义。

（1）煤层的顶板

伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3m～0.5m,多由页岩，炭质页岩等组成。

直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上

岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一般在1m～2m,多

由泥岩、页岩、粉砂岩等较易垮落的岩石组成。

基本顶：又叫老顶，是位于直接顶之上或直接位于

煤层这上（此时无直接顶和伪顶）的厚而坚硬的岩层。

常在采空区上方悬露一段时间，直到达到相当面积之后

才能垮落一次，通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石

的组成。

（1）煤层底板

伪底：直接位于煤层之下的薄层软弱岩层，多为炭

质页岩或泥岩，厚度一般为0.2m～0.3m。

直接底：直接位于煤层之下硬度较低的岩层，厚度

一般由几十厘米到1米左右，通常由泥岩、页岩或粘土岩。若直接底为粘土岩，则遇水后易膨胀，可能造成巷

道底鼓与支架插底现象，轻者影响巷道运输与工作面支护，重者可使巷道遭爱严重破坏。

老底：指位于直接底之下，比较坚硬的岩层，多为

砂层，石灰岩等。

2.采煤工作面顶板的分类

根据工作面顶板冒落的难易程度，将顶板分为五类。

（1）易冒落的松软顶板

该类顶板的特点是煤层顶板是易垮落的松软岩层，回柱后顶板能立即冒落，且能填满采空区。这类顶板由于冒落比较充分，使位于裂隙带的老顶岩层，在回采过程中，很容易取得平衡，因而老顶的开裂，弯曲下沉，对工作面几乎没有什么影响，工作面来压比较缓和，无明显的周期压力，靠采空区一侧的顶板下沉量较稳定，顶板容易管理。

（2）中等冒落性的顶板

该类顶板的特点是直接顶，厚度一般小于煤层平等的6～8倍，其上部为比较坚硬的老顶，虽然回柱后直接顶随之垮落，但因厚度不大，不能填满采空区，老顶则置于悬露状态，当工作面推进一段距离后老顶才开始垮落，此时因采空区落差较大，致使工作面呈现周期来压状态，严重时可使采场切顶垮面。对于这类顶板应注意老顶的活动规律。

（3）难冒落的坚硬顶板

这类顶板的特点是老顶直接赋于煤层之上，或有一伪顶，无直接顶，由于老顶垮时采空区的落差太大，使工作面呈现明显的周期来压，工作面平时的下沉量及下

沉速度较小，而当周期来压时下沉速度急剧增加，工作

面顶板情况迅速恶化，应当注意及时采取措施。

（4）极难冒落的坚硬顶板

这类顶板的特点是煤层板为极其坚硬的整体性厚岩层，在采空区能悬露上万平方米而不垮落，当垮落时则

能形成暴风，致使工作面造成垮面和严重破坏。

（5）可塑性弯曲的顶板

该类顶板的特点是直接顶，虽是具有一定厚度的坚

硬岩层（如砂岩、石灰岩），但由于其中存在有平行于

工作面的节理裂隙，采煤后顶板下沉，在移动过程中断

裂成块，但仍互相挤在一起具有传递水平力的能力，就

像“砌体梁”一样，各岩块互相牵制而成平衡，随工作

面推进顶板弯曲下沉接触底板。

三、坚硬难冒顶板的防治

1.坚硬难冒顶板的主要特点

坚硬坚硬冒顶板指的是直接顶岩层比较完整、坚硬（固），回柱后顶板不能立即垮落的顶板。一般为砂岩、砂岩和石灰岩。坚硬难冒顶板具有整、厚、硬的性质。

开采坚硬难冒顶板的煤层，采空区易形成大面积悬顶。使用刀柱法开采时，悬顶面积高达几万平方米到几

十万平方米；长壁垮落法开采时，老顶初次来压与垮落

面积出可达1万m2以上。在超过极限面积后，顶板就会突然冒落，造成剧烈的动力现象。大面积的顶板在极短

时间内冒落，不仅对回采工作面支护产生严重的破坏，

而且把已采空间的空气瞬时压迫排出，形成巨大的暴风，对附近巷道甚至矿井破坏极大。

2.坚硬难冒顶板灾害的防治方法

防治顶板大面积来压和冒落的基本原则是，采取有

力措施不使采空区旋顶过大。其主要方法是提前强制爆

破顶板。

（1）提前强制爆落顶板

（2）合理选择支柱类型

为了减少顶板的离层，降低顶板对支柱的冲击力，

应尽量采用初撑力高的支柱，如单体液压支柱。

（3）控制悬顶面积

作业规程中要明确规定正常推进过程中允许的悬顶

面积，超过规定时必须强制放顶，超过规程规定的悬顶

距离时，必须停止采煤，采取措施进行处理。

四、破碎顶板灾害的防治

1.破碎顶板的主要特点

破碎顶板指的是岩层的强度低、节理裂隙十分发育、整体性差、自稳能力低，并在工作面控顶区范围内维护

困难的顶板。

破碎顶板容易发生避部漏垮型冒顶现象。漏垮型冒

顶也是主要顶板灾害之一。所以防治破碎顶板漏垮型冒

顶是采煤工作面顶板管理的重要内容之一。

2.破碎顶板的主要类型

破碎顶板根据其岩性的不同可分为五种类型：

（1）构造破碎型

构造破碎型即受复杂地质构造影响，如节理裂隙发育、断层及褶皱、冲刷带、陷落柱附近等。

（2）复合松软型

复合松软型即顶板由松软的页岩、泥质页岩及砂页

岩等组成。

（3）离层型

离层型即顶板由下软上硬的薄层页岩、砂页岩、砂

岩组成，层间粘结力很低或有煤线。