矿井顶板事故的防治_煤矿顶板事故防治
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矿井顶板事故的防治(安全资格证培训教材）
1、采煤工作面局部冒顶的预防
1)单体支柱工作面预防靠近煤壁附近局部冒顶的措施： a)采用能及时支护悬露顶板的支架，如正悬臂交错顶梁支架、正倒悬臂错梁直线柱支架等；提高支柱的初撑力，在金属网下，可以采用长钢梁对棚迈步支架。b)炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽量避免崩倒支架。
c)尽量使工作面与煤层的主要节理方向垂直或斜交，避免煤层片帮。煤层一旦片帮，应掏梁窝超前支护，防止冒顶。
2)综采工作面的局部冒顶，主要是发生在靠近煤壁附近的漏冒型冒顶，其预防措施为： a)支架设计上，采用长侧护板、整体顶梁、内伸缩式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撑力。
b)工艺操作上，采煤机过后，及时伸出伸缩梁，及时擦顶带压移架，顶梁的俯视角不超过7度。
c)当碎顶范围较大时（比如过断层破碎带等），则应对破碎直接顶注入树脂类黏结剂使其固化，以防止冒顶。
3)放顶线附近的局部冒顶预防措施：
a)加强地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸。b)在大岩块范围内用木垛等加强支护。
c)当大岩块沿工作面推进方向的长度超过一次放顶步距时，在大岩块的范围内要延长控制顶距。
d)如果工作面用是单体金属支柱，在大岩块范围内要用木支架替换金属支架。e)待大岩块全部都处在放顶线以外的采空区时，再用绞车回木支柱。4)采场两端局部冒顶预防措施。
为预防采场两端发生漏冒，可在机头、机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬棚支护（即四对八梁支护），毎对抬棚随机头、机尾的推移迈步前移；或在机头、机尾处采用双楔铰接顶梁支护。在工作面巷道相连处，宜用一对抬棚迈步前移，托住原巷道支架的棚梁。此外，在采场两端还可以采用十字铰接顶梁支护系统以防漏冒。
在超前工作面10米以内，巷道支架应加双中心柱；超前工作面10～20米，巷道支架应加单中心柱以防冒顶。
综采时，如果工作面两端没有应用端头支架，则在工作面与巷道相连处，需用一对迈步抬棚。此外，超前工作面20米内的巷道支架也应中心柱加强。5)地质破坏带附近局部冒顶预防措施。
为预防这类顶板事故，应在断层两侧加设木垛加强支护，并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。
对于有些综采、高档普采和普采工作面，回采过程中，煤壁的前方顶板和煤层特别破碎，为保证正常割煤、不漏矸石，可采用全楔式木锚杆。
当断层处的顶板特别破碎，用锚杆锚固的效果不佳时，可采用注入法，将较多的树脂注入大量的煤岩裂隙中进行预加固。
2、采煤工作面大面积冒顶的预防措施
1)采煤工作面大面积冒顶的一般预防措施： a)提高单体支柱的初撑力和刚度。由于使用的木支柱和摩擦金属支柱初撑力小、刚度差，易导致煤层复合顶板离层，使采煤工作面支架不稳定，所以有条件的矿要推广使用单体液压支柱。
b)提高支架的稳定性。煤层倾角大或在工作面仰斜推进时，为防止顶板沿倾斜方向滑动推倒支架，应用斜撑、抬棚、木垛等特种支架来增加支架的稳定性。在摩擦金属支柱和金属铰接顶梁采煤工作面中，用拉钩式连接器把毎排支柱从工作面上端头至下端头连接起来，形成稳定的“整体支架”。c)严格控制采高。开采厚煤层第一分层要控制采高，使直接顶冒落后破碎膨胀能充满采空区。这种措施的目的在于堵住冒落大块岩的滑动。d)采煤工作面初采时不要反向开采。有的矿为了提高采出率，在初采时向相反方向采几排煤柱，如果是复合顶板，开切眼处顶板暴露日久，己离层断裂，当在反向推进范围内初次放顶时，很容易在原开切眼处诱发推垮型冒顶事故。
e)掘进回风、运输巷时不得破坏复合顶板。挑顶掘进回风、运输巷破坏了复合顶板的完整性，易造成推垮型冒顶事故。f)高压注水和强制放顶。对于坚硬难冒顶板可以用微振仪、地音仪和超声波地层应力仪等进行监测，做好来压预报，避免造成灾害。具体可心用顶板高压注水和强制放顶等措施来改变岩体的物理力学性质，以减小顶板悬露及冒落面积。g)加强矿井生产地质测量和矿压的预测预报工作。
此外，还可以改变工作面推进方向，如采用伪俯斜开采，防止推垮型大面积冒顶。2)预防基本顶来压时的压垮型冒顶事故的措施：
a)采场支架的初撑力应能保证直接顶与基本顶之间不离层。b)采场支架的可缩量应能满足裂隙带基本顶下沉的要求。c)普采工作面遇到平行于工作面的断层时，在断层范围内要加强工作面支护（最好用木垛），不得采用正常办法回柱。
d)采场支架的支撑力应能平衡垮落带直接顶基本顶岩层的重量。
e)普采要扩大控顶距，并用木支柱替换金属支柱，待断层进到采空区后再回柱。f)遇到平行于工作面的断层时，如果工作面支护是单体支柱，当断层刚露出煤壁时，在断层范围内就要及时加强工作面支护（最好用木垛），不得采用正常回柱法；要扩大控顶距，并用木支柱替换金属支柱，待断层进到采空区后再回柱；如果工作面支护是液压自移支架，若支架的工作阻力有较大的富余，则工作面可以正常推进，若支架的工作阻力没有太大的富余，则应考虑使用工作面与断层斜交或在采空区挑顶的措施过断层。3)预防厚层难冒顶板大面积冒顶事故的措施：
a)顶板高压注水。从工作面平巷向顶板打深孔，进行高压注水，注水泵最大压力为15MPa。顶板注水可起弱化顶板和扩大岩层中的裂隙及弱面的作用。其主要机理是：注水溶解顶板岩层中的胶结物和部分矿物，削弱层间粘结力；高压注水可以形成水楔，扩大和增加岩石中裂隙与弱面。因此，注水后岩石的强度将显著降低。
b)强制放顶。所谓强放顶，就是用爆破的方法（主要有三种方法：平行工作面深孔强制放顶、钻孔垂直工作面的强制放顶、超前深孔爆破预松顶板）人为地将顶板切断，使顶板冒落一定厚度形成矸石垫层。切断顶板可以控制冒落面积，减弱顶板冒落时产生的冲击力，形成矸石垫层则可以缓和顶板冒落时产生的冲击波及暴风。为了形成垫层，挑顶的高度可按需要形成垫层的厚度进行计算。据大同矿区的实践经验，采空区中矸石充满程度达到采高和挑顶厚度之和的2/3，就可以避免过大的冲击栽荷和防止形成暴风。
强制放顶方法主要有：在工作面内向顶板放顶线处进行钻孔爆破放顶；对于综采工作面，由于在工作面内无法设置钻顶板炮眼的设备，可分别在上下平巷内向顶板打深孔，在工作面未采到以前进行爆破，预先破坏顶板的完整性；对于历史上有大面积冒顶 2 的地区，目前又无法从井下采取措施时，可在采空区上方的地面打垂直钻孔，达到已采区顶板的适当位置，然后进行爆破，将悬露的大面积顶板崩落。
对厚层难冒顶板来说，不论是采取高压注水还是强制放顶，不论是在采空区处理还是超前工作面处理，所应处理的顶板厚度均应为采高的2~3倍（包括直接顶在内），从而保证安全生产。
4)复合顶板推垮型冒顶的预防措施：
a)应用伪俯斜工作面并使垂直工作面方向的向下倾角达4~6。b)掘进上下顺槽时不破坏复合顶板。c)工作面初采时不要反推。
d)控制采高，使软岩层冒落后能超过采高。e)尽量避免上下顺槽与工作面斜交。
f)灵活地应用戗柱、戗棚，使它们迎着六面体可能推移的方向支设。
g)在开切眼附近，于控顶区内系统地布置树脂锚杆。但是，在采用这个措施时应考虑采场中打锚杆钻孔的可能性和顶板硬岩层折断垮落时，由于没有已垮落软岩层作垫层，来压是否会过于强烈。
在使用摩擦支柱和金属铰接顶梁的采煤工作面中，用拉钩式连接器把毎排支柱从工作面上端至工作面下端连接起来。由于在走向上支架已由铰接顶梁连成一体，这就在采场中组成了一个稳定的可以阻止六面体下推的“整体支架”。必须提高单体支柱的初撑力，使初撑力不仅能支承住顶板下位软岩层，而且能把软岩层贴紧硬岩层，让其间的摩擦力足够阻止软岩层下滑，从而支架本身也能稳定。5)金属网上推垮型冒顶的预防措施。
生产实践表明，由于支柱初撑力低导致产生高度超过150mm的网兜时，有可能引发网下推垮型冒顶。防止这类冒顶事故的主要措施是提高支柱初撑力及增加支架的稳定性，也可附加其它一些措施：
a)回采下分层时用内错式布置切眼，避免金属网上的碎矸之上存在空隙。b)提高支柱初撑力，增加支架稳定性。防止发生高度超过150mm的网兜。
c)用整体支架增加支护的稳定性。如金属支柱铰接顶梁加拉钩式连接器的整体支护，金属支柱铰接顶梁加倾斜木梁对接棚子的整体支护，金属支柱与十字铰接顶梁组成的整体支护。
d)采用伪俯斜工作面，增加抵抗下推的阻力。e)初次放顶时要把金属网下放到底板。
3、巷道顶板事故的预防措施
1)预防掘进工作面冒顶事故的措施：
a)掘进工作面严禁空顶作业，严格控制空顶距。当掘进工作面遇到断层、褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子支护时应紧靠掘进工作面，并缩小棚距，在工作面附近应采用拉条等把棚子连成一体以防止棚子被推垮，必要时还要打中柱。b)严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。
c)掘进工作面冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时要挂金属网防止漏空。d)掘进工作面炮眼布置圾装药量必须与岩石性质、支架与掘进工作面距离相适应，以防止因爆破面崩倒棚子。
e)采用“前探掩护式支架”，使工人在顶板有防护的条件下出渣、支棚腿，以防止冒顶伤人。f)根据顶板条件变化，采取相应的支护形式，并应保证支护质量。架棚支护冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时要挂网防止漏空。2)预防巷道开岔处冒顶的措施：
a)开岔口应避开原来巷道冒顶的范围。
b)交岔点抬棚的架设应有足够的强度，并与邻近支架连接成一个整体。
必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿，不得过早拆除，切忌先折棚腿后支护抬棚。
c)注意选用抬棚材料的质量与规格，保证抬棚有足够的强度。
d)当开口处围岩尖角被挤压坏时，应及时采取加强抬棚稳定性的措施。e)交叉点锚喷支护时，使用加长或全锚式锚杆。
f)全锚支护的采区巷道交岔点应缩小锚杆间距，并使用小孔径锚索补强。3)支架支护巷道冒顶事故的一般防治措施：
支架支护巷道的冒顶可分为压垮型、漏垮型和推垮型。
a)压垮型冒顶是因巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大，损坏了支架，导致巷道顶部已破碎的岩块冒落。
b)漏垮型冒顶是因无支护巷道或支护失效（非压坏）巷道顶部存在游离岩块，这些岩块在重力作用下冒落。
c)推垮型冒顶是因巷道顶帮破碎岩石，在其运动过程中存在平行于巷道轴线的分力，如果这部分巷道支架的稳定性不够，可能被推倒而冒顶。
根据冒顶的原因，有如下几条预防措施：
a)巷道应布置在稳定的岩体中，尽量避免采动的不利影响。b)巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。
c)巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。
d)尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时，尽可能采用有初撑力的支架，支架施工时要严格按工序质量要求进行，并特别注意顶与帮的背严实问题，杜绝支架与围岩间的空顶、空帮现象。
e)凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工。f)巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆老支架。g)锚喷巷道成巷后要定期检查危岩并及时处理。
h)在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性，可以在巷道的架棚之间严格地用拉撑件连接固定，增加架棚的稳定性，以防推倒。倾斜巷道中架棚被推倒的可能性更大，其架棚间拉撑件的强度要适当加大。
此外，在掘进工作面10m内，断层破碎带附近各10m内，巷道交岔点附近各10m内，冒顶处附近各10m内，这些都是容易发生顶板事故的地点，巷道支护必须适当加强。4)压垮型冒顶的防治措施：
a)巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的不利影响。采区回采巷道双巷掘进时，护巷煤柱的宽度应视其围岩的稳定程度而定——围岩稳定时，护巷煤柱的宽度不得小于15m；中等稳定时，应不小于20m；软弱时，应不小于30m。不用护巷煤柱时，最好是待相邻区段采动稳定后再沿空掘巷。
b)巷道支架应有足够的支撑强度以抵抗围岩压力。
c)巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。
d)尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时，尽可能采用具有初撑力的支架。支架施工时，要严格按工程质量要求进行，并特别注意顶与帮的背严背实问题，杜绝支架与围岩的空顶、空帮现象。5)预防垮落型冒顶的措施：
a)掘进工作面爆破后应立即进行临时支护，严禁空顶作业。b)凡因支护失效而空顶的地点重新支护时应先护顶，再施工。c)巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆旧支架。
d)锚杆支护巷道应施工，施工前应先清除危石，成巷后要定期检查危石并及时处理。
