采煤工作面顶板事故及顶板管理

企业技术开发２０１２年１１月摘

要：顶板事故是煤矿重大灾害之一，对顶板进行及时合理、科学有效的控制和管理至关重要。文章首先简要介绍了煤

层顶板分类以及顶板事故的发生和原因等，然后结合笔者多年实践经验对我处某井田煤层顶板管理和支护进行探讨。

关键词：采煤工作面；事故；顶板管理中图分类号：TD327.2

文献标识码：A

文章编号：1006-8937（2012）31-0038-02

Discussion of roof accident and roof management in coal mining working face

ＣＨＥＮＧＳｈｕａｎｇ－ｍｉｎｇ

（ＹｏｎｇａｎＣｏｏｌＭｉｎｅｏｆＱｉｎｈｅＥｎｅｒｇｙＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｓｈｕｉ，Ｓｈａｎｘｉ０４８２０５，Ｃｈｉｎａ

）Abstract:Ｒｏｏｆａｃｃｉｄｅｎｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｊｏｒｄｉｓａｓｔｅｒｓｉｎｃｏａｌｍｉｎｅ，ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｍａｎａｇｅｔｈｅｒｏｏｆｔｉｍｅｌｙ，ｒｅａｓｏｎａｂｒｙ，ｓｃｉ－ｅｎｔｉｆｉｃｌｙａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌｓｅａｍｒｏｏｆ，ｒｏｏｆａｃｃｉｄｅｎｔｓ，ｒｅａｓｏｎｓａｎｄｓｏｏｎ，ｔｈｅｎｃｏｍ－

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采煤工作面顶板事故及顶板管理的探讨

程双明

（沁和能源集团有限公司永安煤矿，山西沁水048205）

收稿日期：2012-09-16作者简介：程双明（１９８０—），男，山西长治人，大学本科，助理工程师，

研究方向：采矿技术。

企业技术开发TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE

第３１卷第３１期Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．３１

２０１２年１１月

Ｎｏｖ．２０１２

煤层顶板是位于煤层之上的若干岩层，通常根据顶板坚硬程度和距煤层的距离，将顶板分为伪顶、直接顶和老顶三层。伪顶是在煤层之上、紧贴煤层的松软岩层，会在煤层被采落时同时下落，混入煤中并影响煤质；直接顶是位于伪顶之上或煤层之上的顶板，具有一定的稳定性，煤层被采落时，直接顶在工作面上方悬露一定的时间才垮落。直接顶是采掘工作面支护的对象，如果支护好就不会冒顶，否则将会造成严重事故；老顶是由坚硬岩层组成，在直接顶上方。老顶在采空区上方悬露一定面积后才会垮落。老顶的垮落会给采煤工作面带来很大的压力，如果工作面支护不好，就会发生大冒顶伤人事故。

1顶板事故及成因

采煤工作面顶板事故中，一种是由直接顶运动造成

冒顶事故，一种是由老顶运动造成的顶板冒落。煤矿采煤工作面顶板长期统计结果表明：采煤工作面顶板事故约有90%发生在松散顶板、再生顶板或不稳定的顶板；工作面两端头（上、下顺槽）、煤壁线和放顶线最容易发生冒顶；工作面重大顶板事故多发生在初次放顶和工作面结束期间，前者占了将近60%的事故比例；近80%的顶板事故发生在采煤和回柱放顶工序上，其中回柱放顶更加突出。

顶板事故发生的客观原因有地质构造的因素和矿

山压力的作用。主观原因包括工作人员麻痹大意，检查不周；管理不严，违章操作；操作错误，处理不当等。从支护原因来看有以下几种：第一是支护工作不及时。采煤机的跟机支柱支护不及时，移输送机的机头机尾时，撤出支架，未及时支护，放炮移输送机等碰到和崩到支护后，未及时进行支护。第二是支护质量不好。如支柱迎山不够，支护不牢固，顶板留有顶煤，或支柱支在浮煤或浮研上，使支柱的初撑力严重降低。第三是支柱密度不够。抵抗不住顶板岩的压力，往往会引起冒顶，甚至还会引起工作面的大面积冒顶事故，因此，应特别注意架设足够数量的支柱。

此外，假顶铺设不好、回柱放顶不彻底、再生顶板质量差、工作面走不上正规循环等，都是引起冒顶事故的直接原因。

2

顶板管理和支护

2.1

工作面顶板管理方法

沁和能源集团有限公司永安煤矿位于山西省晋城市

沁水县嘉丰镇境内永安村附近，距沁水县嘉丰镇10km 。井田内可采煤层为山西组的3号煤层和太原组的15号煤层，3号煤层厚度大且稳定，

结构简单，为全区稳定可采煤层。3号煤层直接顶板一般为粉砂岩或泥岩，老顶为细砂岩。直接顶板为粉砂岩，开采后成片或成层冒落，老顶较稳定，一般不易冒落，直接顶板一般在开采后3~5d 冒落，底板为黑色泥岩、砂质泥岩。据以往测试资料，直接顶板岩石硬度系数f 为2～4；底板为2～3；煤层硬度为1～3。据2003年煤矿地质报告中3号煤顶、底板岩石力学性质采样分析，顶板粉砂岩自然抗压强度38.9MPa/m 2，抗剪

第３１卷第３１期

程双明：采煤工作面顶板事故及顶板管理的探讨4.42MPa ，

抗拉3.68MPa/cm 2；底板砂质泥岩自然抗压强度20.6MPa/m 2，抗剪4.35MPa 。

处理采空区的顶板管理方法可根据顶板性质以及煤层的厚度等条件分为四类：即垮落法（也叫陷落法）、充填法、煤柱支撑法和缓慢下沉法。目前，我国煤矿回采工作面大多采用垮落法。

根据3号煤的顶板岩性特征，应采用自然垮落法管理顶板。垮落法就是随着工作面的向前推进，将工作面靠近采空区的支架撤出，使得直接顶自行垮落或者强制垮落。岩块垮落后将采空区填充，使得工作面的压力减小。2.2

支护

第一，端头支护。工作面端头ZH2600/16/24Z 型配套的端头支架支护。第二，工作面支护。3210回采工作面设计选用ZH2600/16/24Z 型支护顶板，全部垮落法管理顶板。设计循环进度0.6m ，工作面梁端距为300mm ，最大控顶距4.4m ，最小控顶距3.8m 。工作面端头采用ZH2600/16/24Z 配套的组合支架支护，

工作面顺槽超前支护采用DZ25型单体液压支柱配合3.0m π型钢梁双排支护，支护距离20m 。

第三，特殊支护。初次和周期来压时，或预计来压的地段，在梁下加打单体柱，均匀布置，间距为15～20m ；当落山角的顶板冒落不充分超过8m 时，应在支架后部加打单体柱支护。2.3

初、末采的顶板管理

第一，初采初放。对工作面所有设备进行全面检查，确保设备性能良好，顺槽超前20m 内均超前支护完好；将工作面煤壁刷直，煤溜顶至工作面煤壁，使溜子保持平、直、稳；顶板压力较大时，架后端可增加3根单体液压柱。初采时，按从机尾到机头的顺序，按架逐架支设，顶梁要垂直工作面，前后梁端分别对齐成直线，支柱要在梁上柱窝的位置，排成直线，遇到软底时，要穿鞋，支架前后柱要垂直顶梁。

支架与顶板接触处，必须用垫板接顶垫平。架与架之间用托梁连接，保证支架不同方向的稳定

性。当工作面推进至采空区悬顶积>10m 2时，必须采区强制放顶。放顶前要打好密集柱和戗柱。

第二，末采末放。当工作面推进至距停采线的最后十个循环时，要控制采高，采用菱形金属网，短边搭接20cm ，长边搭接10cm ，每20cm 距离一扭接，采用10号铁丝。此时，仅出帮煤，不出顶煤。当采到最后一个循环时，所有支护必须升紧、支牢，煤溜不得紧靠煤壁，要留有0.3m 的间隙，靠工作面煤壁打好帖帮柱，每米一根，将工作面多余的材料及时运出，加强机头机尾的支护，确保两个安全出口的畅通。撤架前，详细检查工作面顶板煤壁及支架等，在确保安全的情况下，由机尾向机头方向撤溜，回柱撤架，撤架时不得堵塞安全出口，影响通风和行人。撤架时，按照从机尾至机头的方向进行。首先把工作面的浮煤清理干净，不必要的设备全部撤出，保证人员退路畅通，然后在机尾打一木垛，不少于3架的木棚，配合木点柱进行支护。当第一架支架撤下时，要及时运出工作面，然后及时在已撤架间空档假设一架木棚，木梁长度为2.6m ，棚架高度根据采高确定。然后按照顺序撤出组合支架，每隔10m 加打一木垛。顶板破碎时，加大木垛。回撤到机头时，要打1～2个木垛，以保证机头的安全回撤；回撤期间所有人员操作均应注意安全。

工作面全部设备撤出后，封闭顺槽口，顺槽口密闭应在顺槽内距胶带下山、

轨道下山不大于5m 。参考文献：

[1]曹佐勇.加强顶板管理有效遏制顶板事故[J].煤矿安全，

2009，（8）：122-124.

[2]杨玉龙.浅谈回采工作面顶板事故及控制[J].煤炭工程，

2009，（3）：48-50.

[3]乔双树，

张龙，安红喜，等.柳湾煤矿下分层综采工作面的顶板管理[J].煤炭技术，2008，（2）：61-63.

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科技信息

南非成功开发矿物断层扫描仪用于钻石探测

南非约翰内斯堡大学（UJ ）与金山大学和贝特曼工程公司合作，成功开发出矿物正电子断层摄影机（Mineral Positron Emission Tomography ———MineralPET ），用于钻石矿石中钻石的识别。

该技术借鉴了医用正电子扫描技术。开发项目负责人西蒙·康奈尔教授说：“我们已经能够利用核和粒子技术获得含有钻石的岩石里的钻石图像。”钻石是由碳组成的，但不同的煤或石墨的碳原子分布不同，这种机器可以区分出钻石和不同于钻石的材料。在南

非著名的金伯利钻石矿场里，技术人员将矿石切割为直径10m 左右的矿石块，并用所开发的断层扫描机对其进行扫描，以确定是否含有钻石。

这项技术的应用具有诸多优势，主要有三：一是大大降低了钻石的开采成本；二是有利于环境；三是有利于大钻石的开采和保护。据康奈尔教授说，该产品已经申请了专利，现正试图进行商业化开发。

（摘自科技部网站）

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