煤矿事故应急处置——顶板事故

1、煤矿顶板灾害现状。现阶段开采的主要是第三纪、侏罗纪、石炭二叠纪的煤炭。煤层顶板多样。顶板灾害威胁严重。顶板事故目前是我国煤矿发生频率最高、死亡人数最多的事故类型。顶板组成与分类1.采场顶板的组成与分类煤层顶板是指位于煤层上一定距离内的岩层，有煤层依次向上有伪顶、基本顶和直接顶。基本顶按照初次来压和周期来压分为：1类来压不明显2类来压明显3类来压强烈4类来压极强烈直接顶按照初次垮落布局和强度分为： 1类不稳定顶板 2类中等稳定顶板 3类稳定顶板 4类坚硬顶板巷道顶板分类： 1）锚喷支护围岩分类法 1类稳定岩层（围岩稳定，长期不支护） 2类稳定性较好岩层（围岩基本稳定，长期不支护出现小块掉落） 3

2、类中等稳定岩层（围岩能持续一个月以上稳定，有时会产生局部岩块掉落） 4类稳定性较差岩层（围岩稳定时间仅有几天） 5类不稳定岩层（围岩很容易产生冒顶片帮）按顶板完成度划分为： 1类完整（巨块状整天结构） 2类较完整（块状结构） 3类较破碎（层状结构、块石碎石结构） 4类破碎（碎石角砾架构） 5类较破碎（散体状结构）采场顶板事故灾害分类与特点。 采场顶板事故包括采煤工作面推进及设备安装过程中出现的顶板事故。回采工作面是顶板灾害的主要发生地点。1.按照顶板冒落的范围和可能的危害程度，分为：局部冒顶和大面积切顶事故。2.按照力源分：压垮型、漏冒型和其他类型。1）局部冒顶事故 特点是发生的范围小，容易忽

3、视。易发生的条件和特点： （1）薄层结构的复合顶板，在支撑压力的作用下容易破碎而冒落。 （2）开采煤层的埋藏深度、采高、工作面长度较长时，在采动应力作用下容易破碎冒落。 （3）容易发生的地点主要有煤壁附近区域、放顶线附近、上下端头及附近的工作面巷道内。 （4）发生的高峰从基本顶来压时刻开始至来压过程完成，此时的危险性大大增强。2）压垮型顶板事故 包括向煤壁方向压垮和向采空区方向压垮。 （1）支架阻力不足，不能平衡直接顶大面积运动的作用力，在顶板下沉过程中被压裂、压断，失去支撑能力。 （2）支架阻力能够满足直接顶沉降的作用力，但允许压缩量不能适应顶板下沉的要求，在基本顶和已被迫断裂沉降的直接顶的

4、作用下被压断，从而失去支撑能力。 （3）支架被压入强度低的顶板，失去支撑作用，不能控制顶板下沉，从而引起的顶板垮落。 由于基本顶运动引起的压垮，因其作用力的性质和始动方向不同，可分为以下两类： （1）冲击推垮型。基本顶首先将其作用力施加于靠近处于离层的直接顶上，造成煤层片帮和顶板下切，紧接着快速下沉的顶板把直接顶推垮。 （2）压垮型。支柱刚性较大，而可缩量很小，支柱之间的载荷不均衡，当基本顶来压时集中载荷较大的支柱首先被压断，随着载荷的转移和不断增加，破坏支柱不断增加，最后导致工作面被压垮。3）推垮型顶板事故 煤层顶板产生较大离层，失去层面方向约束，产生较大的推力推到支架造成垮面，根据推力方向

5、的不同，可分为沿倾斜推垮、向煤壁方向推垮、向采空区方向推垮。发生事故条件：（1）直接顶与基本顶分界层间或复合结构的直接顶分层之间出现较大的离层空间。（2）直接顶或其下部分层处于四周割裂的孤岛状态。（3）因断层面等构造影响直接顶被切断。（4）厚煤层分层开采，下分层金属网假定下开采时，金属网上形成悬浮顶板。 4）厚煤层难冒顶板大面积冒顶 当煤层顶板是整体厚层硬岩层时，往往悬浮上千、上万平方米才能冒落，产生强烈冲击力，而且将采空区内的气体瞬间挤出，形成暴风，产生极大破坏力。2.巷道顶板灾害分类与特点（1）局部小范围顶板坠落。巷道掘进后或维修过程中，产生局部空顶或支护强度偏弱，造成局部范围内的危岩冒落

6、。（2）压垮型。因巷道支护体强度低，或受断层、陷落柱、上部老巷或分层开采时上分层矸石胶结程度影响，大范围岩层的下沉运动给支护体造成冲击载荷，支护体不能承受顶板冲击力而引起的较大范围冒顶。（3）推垮型。在倾角较大的倾斜巷道中破顶掘进时，由于顶板岩层沿层面方向的约束条件受到破坏，顶板岩层在自重作用下产生的下滑力超过支架承受极限而推垮。顶板事故灾害的特点（1）突发性。在抢救初期容易出现失误，造成事故的损失扩大。 （2）继发性。发生顶板事故后，由于周边顶板处于不稳定状态，在未能及时采取有效的处理措施时容易再次垮塌，扩大事故范围。 （3）破坏性。矿井各系统破坏，瓦斯等有毒有害气体积聚，容易导致人员中毒和

7、瓦斯爆炸等事故发生。（1）坚持“分工合作、落实责任”的原则。煤矿发生重大事故后，应立即确定应急救援第一责任人及救援领导小组，及时指导灾害应急救援工作。（2）坚持“统一指挥”的原则。抢险救灾工作必须在救灾指挥部的统一组织指挥下迅速有序开展。 （3）坚持“外部救援与自救相结合”的原则。事故发生初期，事故矿井应按照“矿井灾害预防与处理计划”积极组织抢救，并迅速通知、组织遇险人员沿避灾路线撤离，防止事故扩大。（4）坚持“安全抢险防止事故扩大”的原则。在抢险救灾过程中应采取措施防止二次事故发生，确保抢救人员的安全。 （5）坚持“紧急救护”的原则。抢救人员应本着“先重后轻，先活后死”的原则实施抢救措施，尽

8、最大力量减少人员伤亡。 （6）坚持“通讯畅通”的原则。井上下应设专用指挥电话，并保证始终紧跟抢险进度，保持通风通畅。（7）坚持“快速恢复通风、供水等系统”的原则。顶板事故发生后往往容易造成局部地区无法通风，有毒有害气体积聚，必须尽快恢复通风系统，确保受灾人员及救灾人员生命安全，同时积极抢修压风、供水管路，保证遇险人员基本的氧气供应和水供应等生存条件。1.采煤工作面冒顶时避灾自救的主要措施（1）迅速撤退到安全地点。当发现工作地点有即将发生冒顶的征兆，而当时又难以采取措施防止采煤工作面顶板冒落时，最好的避灾措施是迅速离开危险区，撤退到安全地点。（2）遇险时要靠煤帮贴身站立或木剁处避灾。从采煤工作面

9、发生冒顶的实际情况来看，顶板沿煤壁冒落是很少见的，因此，当发生冒顶来不及撤退到安全地点时，遇险者应靠煤帮贴身站立避灾，但要注意煤壁片帮伤人。另外，冒顶时可能将支柱压断或推倒，但在一般情况下是不可能压垮或推倒质量合格的木剁。（3）遇险后立即发出呼救信号，冒顶对人员的伤害主要是砸伤、掩埋或隔堵。冒落基本稳定后，遇险者应立即采用呼叫、敲打物料等方法，发出有规律、不间断的呼救信号，以便救援人员施救。被堵隔人员不要惊慌失措，切忌采用猛烈挣扎的办法脱险。应当有组织地维护好自身安全，构筑脱险通道，配合外部的营救工作。2.掘进工作面冒顶避灾自救措施:（1）遇险人员正视发生灾害，勿惊慌失措，自觉听从领导和有经验

10、老工人指挥。减少体力消耗，有计划使用水、食物、矿灯。（2）如有电话，立即汇报灾情、遇险人数、自救措施，否则，应采取敲击钢轨、管道和岩石方法发出有规律的呼救信号，以便营救人员，了解灾情，组织力量进行抢救。（3）维护加固冒落地点和人员躲避处的支架，并派人检查，以防止冒顶进一步扩大，保障被堵人员避灾时的安全。（4）如人员被困地点有压风管，应打开压风管给被困人员输送新鲜空气，并稀释被隔堵空间的瓦斯浓度，主要保暖。1.回采工作面顶板灾害应急救援技术（1）工作面垮落范围较小，矸石块度小，比较破碎，并且继续下落，矸石扒一点漏一点时，救护人员可采用撞楔法处理，控制住顶板。（2）顶板沿煤壁冒落，矸石块度比较破碎

11、，遇险人员又靠近煤壁位置时，可采用沿煤壁有冒顶区从外向里掏小洞，架设梯形棚维护顶板，边支护边掏洞，直到把遇险人员救出。（3）当遇险者位置靠近放顶区时，可沿放顶区由外向里掏小洞，架设梯形棚子，木板背顶，或用前棚边支护边掏洞，把遇险人员救出。（4）如果底板是岩石，掏不动，遇险人员位置在金属网或条顶板下面，可沿煤壁小洞寻找遇险人员。 （5）当顶板冒落范围不大时，如果遇险人员被大块矸石压住，可采用千斤顶等工具把大块岩石顶起，将遇险人员迅速救出。（6）当冒顶范围不超过15平方米，可采用人工搬运，由外向里，先用双腿套棚，打木剁及开小巷等办法，清理矸石，找人。 （7）如果冒顶范围较大，采用补巷绕过冒顶区。2.掘进工作面顶板灾害应急救援技术1）木剁法（1）“井”字木剁：冒落高度小于5米，垮落稳定。（2）“井”字木剁与小棚结合处理法：冒顶高度超过5米，垮落稳定。2）搭凉棚法：垮落的拱不超过1米，顶板岩石稳定，长度不大，用长料搭在垮落空间两头完好的支架上，在“凉棚”的掩护下，完成人员救护、清理垮落物、架棚等工作。3）撞楔法