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，并在工作面控顶区围维护困难的顶板。

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。

（4）包裹体锒嵌型

包裹体锒嵌型即坚硬岩块的锅底状包裹体锒嵌在沉积岩层。

（5）采动影响型

采动影响型即受到采掘活动影响，顶板已经发生离层、下沉和破碎。

3.破碎顶板灾害防治的一般技术

（一）减少顶板暴露面积和缩短顶板暴露时间

对单体支柱采煤工作面有下列方法：

（1）及时挂梁或探板，及时打柱；顶板用小板等插严；如果煤壁松软，煤壁一律背好。

（2）挂梁、探板和支柱必须保证质量。

（3）若顶板极度破碎采用在上述方法仍控制不住顶板时，则需要采用撞楔法采煤。

（4）减少放炮对顶板的震动破坏。实现措施是：不放顶眼炮，底眼要稀且少装药，每次同时放炮眼数要