浅谈对顶板灾害的防治

浅谈对顶板灾害的防治集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

浅谈对顶板灾害的防治在煤矿生产过程中，矿井五大灾害为水、火、瓦斯、粉尘、顶板灾害。顶板事故是指在地下采煤过程中，因为顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损害、生产终止等事故。顶板事故是矿井的几大灾害之一。经过几个月的驻矿联系所学的专业知识，在驻矿工作中对煤矿的顶板管理有了新的认识。

普鑫煤矿设计生产能力为十五万吨，采煤方式为炮采。工作面的主要支护方式为单体液压支柱支护，巷道主要采用锚杆锚网支护，破碎地段和矿山压力较大地段采用工字钢支护。普鑫煤矿现在主采煤层为9号煤层，该矿采区范围内地质构造比较复杂，断层较多，同时巷道长，顶板管理难度大。通过不断的实践，根据普鑫煤矿的地质条件和实际生产情况，结合顶板管理的理论知识，简单谈谈对顶板管理的认识。顶板事故按照发生地点可以分为采煤工作面顶板事故和巷道顶板事故。

一、采煤工作面冒顶事故的防治

采煤工作面顶板事故按照冒顶范围大小分为局部冒顶和大型冒顶两类；大型冒顶指范围较大，伤亡人数较多的冒顶。局部冒顶指范围不大，伤亡人数不多的冒顶。当前普鑫煤矿进行回采的工作面为9206工作面和9202工作面。

（一）采煤工作面大面积冒顶事故的防治

采煤工作面大面积冒顶按发生冒顶事故的力学原因进行分类，可将顶板事故分为压垮型冒顶、漏跨型冒顶和推跨型冒顶三类。

1、老顶来压时压跨型冒顶事故的防治

压垮型冒顶是指因工作面支护强度不足和顶板来压引起支柱大量压坏而造成的冒顶事故。导致老顶来压时压垮型冒顶的原因主要有垮落带老顶岩块压坏采煤工作面支柱导致冒顶，还有就是垮落带老顶岩块冲击压坏采煤工作面支柱导致冒顶。由于采煤工作面支柱初撑力不足。在老顶岩块未明显运动之前，直接顶与老顶已发生离层；当老顶岩块向下运动时，采煤工作面支柱要承受冲击载荷，支架容易被损坏，从而导致冒顶。发生压垮型冒顶事故的一般条件是直接顶比较薄，厚度小于煤层采高的2～3倍，直接顶冒落后不能直接充填采空区。普鑫煤矿9煤的直接顶约为0.8～0.9米，能随工作面的回采自行垮落充填采空区，平均采高为1米，因此发生压垮型冒顶的可能性不大，但是在地质条件遇到特殊情况时应采取相应措施预防发生压垮型冒顶事故的发生。

其主要措施有：一、煤工作面支柱的支撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层的重量；二、采煤工作面的支柱的初撑力应能保证直接顶与老顶

之间不离层；三、采煤工作面的支柱的可伸缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求；四、当遇到平行工作面的断层时，在断层范围内要及时加强工作面的支护，不得采用正常办法回柱。

2、厚层难跨顶板大面积切冒事故的防治

大面积切冒是指采空区内大面积悬露的坚硬顶板在短时间内突然塌落而造成的大型顶板事故。当煤层顶板是整体厚层硬岩（如砂岩、砂砾岩、砾岩等，其分层厚度大于5~6米）时，要悬很大面积才会冒落。这样大面积的顶板在极短时间内冒落下来，不仅由于重量的作用会产生严重的冲击破坏力，而且更严重的是会把采空区的空气瞬时挤出，形成巨大的风暴，破坏力极强。普鑫煤矿的直接顶为灰岩，厚度为0.8～0.9米，随着工作面的回采可自行垮落充填采空区，老顶为粉砂岩，随着直接顶的垮落发生弯曲变形下沉。在工作面初采时，直接顶需要一定距离才会垮落，所以在回采中也要加强对厚层难跨顶板大面积切冒事故的预防。

大面积切冒顶发生前都会有相应的征兆，其主要征兆有：一、顶板断裂声响的频率和音响增大；二、煤帮有明显受压片帮现象；三、底板出现底鼓或沿煤柱附近的底板发生裂缝；四、巷道（上、下）平巷超前压力较明显；五、工作面中支柱载荷和顶板下沉速度明显增大；六、有时采空区顶板发生裂缝或淋水加大，向顶板中打的钻孔原先流清水后变为流白糊状的液体，这是断裂岩块互相摩擦形成的岩粉与水的混合

物。大面积切冒顶可以用威震仪、地音仪和超声波地层应力仪等进行预测。可以采取相应的措施使顶板垮落充填采空区，如采用顶板高压注水使顶板岩石疏散，裂隙增加、强度变低后在重力作用下自行垮落；或者使用爆破的方法人为地将顶板切断强制放顶，使顶板冒落一定厚度形成矸石垫层。从而避免厚层难跨顶板大面积切冒事故的发生。

3、大面积漏跨型冒顶事故的防治

由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，采煤工作面支护系统中如果某个点失效发生局部漏冒，破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空，照成支柱失稳，导致漏跨型失稳。现阶段普鑫煤矿所采的9煤煤层其倾角较小，属于缓倾斜煤层，9煤煤层顶板相对稳定。所以发生大面积漏跨型的可能性不大。但当工作面遇到褶曲等构造且顶板比较破碎时，也应采取相应的技术措施加强工作面的支护，避免大面积漏跨型冒顶。

预防大面积漏跨型冒顶的主要措施有：一、选用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力与可缩量；二、顶板必须背严实；三、严禁放炮、移溜等工序弄到支柱，防治出现局部冒顶。

4、复合顶板推跨型冒顶事故的防治

复合推跨型冒顶是指因水平推力作用使工作面支架大量倾斜而造成的冒顶事故。复合推跨型冒顶的机理是由于支柱的初撑力小，在顶板下位软岩层的自重作用下，软岩层与支柱同时下沉或下缩，而顶板上位硬岩层未下沉或下沉较慢，也就是软硬岩层下沉不同步，软快而硬慢，从而导致软岩层与其上部硬岩层离层。下位软岩在其地质构造、巷道布置、支柱初撑力低等条件的影响下断裂而出现六面体，游离的六面体在力的作用下会产生水平推力，水平推力作用使工作面支柱大量倾斜而造成复合顶板推跨型冒顶事故。

根据普鑫煤矿的实际情况，9煤的直接顶与老顶的岩性相近，煤层倾角较小，发生大面积复合型顶板推跨型冒顶的概率较小。预防推跨型冒顶的主要措施有：一、掘进上下平巷时不破坏复合顶板；二、工作面初采时不要反推；三、控制采高，使软岩层冒落后能超过采高；四、尽量避免上下平巷与工作面斜交；五、灵活地应用戗柱戗棚，使它们迎着岩体可能推移的方向支设；六、在开切眼附近于控顶区内，系统地布置锚杆；七、用拉钩式连接器把每排支柱从工作面上端至工作面下端连接起来，形成整体的支柱；八、必须提高单体支柱的初撑力。

（二）采煤工作面局部冒顶事故的防治

在煤矿实际生产过程中，局部冒顶发生的次数较多，总的危害比较大。从回采工序与顶板事故发生地点看，局部冒顶可分成：“靠近煤壁附近