顶板管理措施课件

1、云庄煤矿顶板管理措施云庄煤矿2012年8月8日目 录第一节 岩性概述 2第二节 影响矿山压力显现基本因素分析 3第三节 一般顶板冒落灾害的防治措施及装备 11第四节 预防冒顶的探测方法 17第五节 采煤工作面冒顶的预防措施 18第六节 顶板事故的预防 21第七节 顶板事故的应急处置 45第八节 顶板事故的自救互救 51云庄煤矿顶板管理措施第一节 岩性概述1#煤层：位于龙潭组顶部，为主要可采煤层。煤层厚（可采厚度，以下同）1.372.30m，平均1.94m。全区见煤点20个，其中，钻孔见煤点3个（703、805、902）、井巷测煤点17个，全部可采，见煤点可采率100%，面积可采指数100%，为

2、全区可采煤层，属较稳定煤层。煤层结构较简单，含夹石01层，厚0.050.30m，为炭质泥岩。煤层顶板为灰色泥质灰岩（标一），盛产动物化石，局部地段顶板为粉砂质泥岩，亦含动物化石。煤层直接底板为泥岩，含植物根部化石，其下为粉砂岩。1#煤层的厚煤地带，在南东部h5、h14、h12一带，煤厚在2.02.3m左右；由该带向NW、向SE方向，煤层均变薄，一般在1.32.0m左右。1#煤层：顶板岩性为灰色泥质灰岩，较致密坚硬，较稳固，采空区顶板经多年风化后呈大块状垮落，小煤矿开采需支护。底板岩性为灰色、浅灰色薄层状泥岩，其下为粉砂岩。顶板岩性主要为灰色泥质灰岩、灰色、浅灰色薄层状粉砂岩、泥质粉砂岩；煤层底

3、板为细砂岩、泥岩，岩性、厚度及其组合关系具有复杂多变性，且同一岩性的力学强度变化颇大，稳定性也具有复杂多变性。井田内煤层顶底板条件中等，顶板为细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等，可能引起巷道顶板冒顶和片帮，应加强顶板管理和支护；底板为泥岩、细砂岩等，在底板管理中应采取相应措施，消除底板软岩危害。在今后生产过程中，应根据实际情况，编制相应的作业规程，并根据顶板矿压显现和采高调整支护密度，以便更好的保证工作面的生产安全。根据地质报告现场实际，井田内煤层顶底板条件一般。因此，在采掘过程中应加强顶板管理和支护及局部破碎带、节理发育处顶板的管理和支护。在顶板的支护和管理过程中应注意冒顶。第二节 影

4、响矿山压力显现基本因素分析1、煤层顶板岩性、顶底板类别、物理力学性质对可能产生顶板事故的影响分析本矿可采和局部可采煤层直接顶板多为细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，底板多为泥岩、细砂岩，各可采煤层顶、底板力学强度中等，可采煤层的顶、底板稳定性不很好，煤层开采后易于垮落，如果支护不良，可能出现顶板跨塌、片帮、底鼓、支架下陷等工程地质问题，因此，本设计采用锚喷支护，根据国内及省内支护经验，这种方式是可行的。在开采过程中应加强巷道顶、底、帮的支护管理工作，预防不良事故发生。在今后生产过程中，应根据实际情况，编制相应的作业规程，并根据顶板矿压显现和采高调整支护密度，以便更好的保证工作面的生产安全

5、。2、影响矿山压力显现的地质及生产技术因素分析(1)断层岩层在地质变动过程中受拉或挤压，剪切力的作用将岩层切断，形成正断层和逆断层。断层破坏了顶板的完整性，因此断层附近容易发生局部冒顶。断层也能改变初次放顶、初次来压和周期来压的步距，增加了顶板管理的复杂性。工作面遇断层时顶板冒顶的危险程度与断层走向和工作面的交角有关，交角越小越不利，倾斜断层比走向断层危险。工作面由断层下盘向上盘推进遇到倾斜断层时，过断层之前容易发生冒顶，当工作面由断层上盘向下盘推进时，在工作面过断层后一段距离内，也易发生冒顶。工作面遇走向断层时，通常断层面下方是冒顶危险区。地层在地壳运动中受挤压而形成褶曲构造。断层和褶曲等地

6、质构造形迹都必然反映着一定性质的构造应力的作用。构造应力和残余应力都将影响原岩应力场的分布和应力的大小。在一些地质构造复杂的矿区，根据地应力实测，水平应力比垂直应力要大。硬岩的塑性变形能力低于软岩，更容易在背斜和向斜区域聚集大量的弹性能，形成高应力区。高应力区积聚的大量弹性能，在开采过程中出现卸压空间的条件下，能量的突然释放将引发冲击地压，造成灾害。根据各煤层底板等高线图统计，矿区范围内共发现断层4条，其中F42、F43为正断层，F39、F40为逆断层。F39号断层落差为10m，F40、F42、F43号断层落差均大于30m对区内的1#煤层影响大，断层在一定程度上破坏了煤层和顶板的完整性容易发生

7、局部冒顶或垮面，致使初步来压与周期来压步距改变，增加顶板管理的复杂性。实际生产中应注意收集揭露断层的相关资料，并采取相应措施，减小地质构造基本因素对矿山压力显现的影响。(2）褶曲从煤矿生产实践来看，大褶曲构造只是使煤层倾角发生变化，对工作面顶板压力的影响不是很明显。对工作面生产有影响的是小褶曲。小褶曲可能使顶板局部破碎，易于发生局部冒顶。当褶曲倾向和工作面推进方向一致时，工作面忽而采上坡，忽而采下坡，也会造成顶板管理困难。在采下坡时，采空区垮落岩石可能冲向工作面，撞倒支架，引起冒顶；此时必须打斜撑加强支护。该矿没有发现大褶曲，对该矿开采影响小。(3）挤压这是指煤层受挤压作用局部变厚或变薄的地带

8、，挤压在平面图上成圆形或椭圆形，面积有十几平方米到百余平方米不等。工作面通过煤层变薄带，由于顶板岩层下压极易离层和破断，并可能发生顶板短时急剧下沉现象，这些都是造成冒顶的地质因素。(4）破碎带这里是岩石和煤层突然变得破碎的地带。破碎往往与挤压因素有关，也可自然生成。工作面经过破碎带将给顶板管理带来许多困难。(5）冲刷冲刷是成煤后水流侵蚀了岩层或煤体，而后又充填了被侵蚀的地方。冲刷对矿压的影响很大。有些顶板本来是页岩，由于冲刷作用，页岩被坚硬的砂岩所代替，岩性发生了变化，本来容易放顶的岩层成为不易垮落的顶板，采空区大片悬顶对工作面构成了威胁。此外，冲刷后先成岩层和原来顶板接触的边缘地带，由于两种

9、岩石接触面可能离层而容易冒顶，在支护上必须注意，并采取相应措施。(6）节理、裂隙常见的与局部冒顶有关的节理、裂隙有多种：如两组相对倾斜方向相交而成的人字形裂隙；圆的象一顶草帽盖在煤层上的草帽裂隙；节理、裂隙切割的岩块象大锅一样且底面光滑的锅底状裂隙。人字形裂隙切割的三角岩块，煤采出后易脱落造成局部冒顶。草帽裂隙的底面积较人字形裂隙大，其危害性与人字裂隙同。这两种节理、裂隙的长轴处于沿工作面推进方向时，离层后易整体垮落，有时把支架推倒，发生大冒顶。锅底状节理边缘顶板破碎，容易漏矸和局部冒顶。顶板被四周裂隙切割成长方形或菱形等的游离岩块，这种六面体游离岩块，特别是厚度1.0m左右的，最易脱落伤人。

10、发育的直立裂隙有时切割全部直接顶，并可能向上延深到老顶内。煤层采出后，被裂隙切割的一端的顶板下沉，裂缝变宽，易发生掉碴掉粉现象。有时直立裂隙又是岩层水的通道，使工作面产生淋水。直立裂隙不仅能改变直接顶的垮落步距，也可能改变老顶垮落步距。平行工作面的直立裂隙常常在回柱时切断工作面顶板，推倒工作面支架，发生大冒顶。直立裂隙近似直角。具有倾斜角的裂隙称为斜裂隙。斜裂隙倾向采空区时易造成片邦；倾向煤壁时易造成伞檐或探头煤。倾向煤层的斜裂隙易使顶板在控顶距内产生台阶错动，在顶板具有含水层或老塘积水条件下，回采空间淋水增大，恶化工作条件，降低直接顶岩石强度，并使支架受到侧向推力，容易造成冒顶。我国一些矿区

11、的安全经验认为，工作面线与顶板裂隙走向线的夹角不应小于1520。一项专门的研究表明，当节理面走向与工作面线接近平行且工作面推进方向与节理面倾斜方向相反时，煤壁容易片邦，顶板缓慢沉降，工作空间冒顶事故少。当工作面推进方向与节理面倾斜方向一致时，片邦不明显，顶板岩石大块错动，工作空间容易发生冒顶，顶板管理困难。节理面走向与工作面线的夹角大于45时，顶板就如悬臂梁，将沿切顶线垮落，工作空间冒顶可能性很小。在使用走向长壁采煤法工作面线与节理走向接近平行时，煤壁在支承压力作用下，易于大块压出，片邦严重，并且在生产过程中顶板水将沿节理和裂隙流入工作面，使生产条件恶化。(7）陷落柱陷落柱的直径从几米到几十米

12、不等，柱内是由煤块、岩块和其它杂质胶结在一起的松散体。工作面遇陷落柱时，必须采取措施，防止冒顶。(8）层理层理是煤系岩层沉积过程中，由于沉积物成分、粒度和胶结物的变化而形成的岩层分界面。分层面之间的粘结力小，受采动影响容易产生离层裂隙。层理面不仅造成离层，而且在岩层弯曲下沉过程中还会出现层理面错动。错动对工作面支架产生横向推力，易引起支架的歪斜和倾倒，甚至导致冒顶事故。(9）采动裂隙采动裂隙是由煤壁前方的支承压力所引起的，也叫做“压力裂隙”。这种裂隙往往超前于煤壁515m，与工作面平行而倾向于煤壁。裂隙面的倾角与岩石性质软硬有关，软岩石中裂隙面倾角为55，硬砂岩中可达6580。当工作面对着裂隙

13、的倾向推进时，压力裂隙常与节理裂隙互相交切，使顶板中形成楔形岩块，造成局部冒顶事故。如果工作面推进方向与节理倾向一致，在采动影响下可能使节理裂隙进一步扩展，出现张开的裂缝或顶板台阶式下沉。如果不采取措施，会发生大冒顶。(10）顶、底板岩石的物理性质顶底围岩的物理力学性质是影响矿山压力显现的主要因素之一。岩石的厚度、硬度、层理、裂隙等因素决定了岩层性质，而采场覆岩的性质和各岩层的组合情况，对矿压显现起着主导作用。若老顶岩层坚硬，抗压和抗拉强度较高，开采大面积悬露而不垮落，当达到强度极限时，顶板岩层断裂即产生周期来压。若老顶岩层是强度较低的页岩或砂质页岩，随着直接顶板垮落而冒落则周期来压就不明显。

14、据现场实际观测，顶板下沉量与岩石强度关系极大，岩石强度越低，顶板下沉量越大。(11）煤层倾角煤层倾角对矿山压力显现的影响也很大，实践证明，近水平煤层的矿山压力显现比倾斜和急倾斜煤层剧烈。该矿煤层平均倾角为11，煤层倾角对矿山压力显现的影响较小。3、影响矿山压力显现的生产技术因素分析（1）开采深度开采深度直接影响原岩压力大小，同时也影响巷道或工作面周围岩层内支承压力值。开采深度虽然对矿山压力具有绝对的影响，但对矿山压力显现的影响则不全同。开采深度对巷道矿山压力显现的影响比较明显，如在松软的岩层中开掘巷道，随着深度的增加，巷道围岩的“挤、压、膨”现象更为严重。开采深度对回采工作面顶板压力大小的影响

15、并不突出，因而对矿山压力显现的影响也不明显。实践证明，在一般条件下，一定的开采深度是出现冲击地压的一个必要条件。（2）采高与控顶距工作面顶底板移近量是矿山压力显现的一个重要参数，它同采高与控顶距有密切关系。在一定地质条件下，采高是影响上覆岩层破坏状况的最重要因素之一。采高越大，采出的空间越大，必然导致上覆岩层破坏严重，根据现场测定，在单一煤层或厚煤层第一分层开采时，冒落带与导水裂隙带的总厚度与采高基本上成正比关系。工作面顶板下沉量也基本如此。SL=mL式中：SLL范围内的岩层与顶板下沉量L控顶距m采高下沉系数，即每米采高每米推进度的顶板下沉量，一般取0.0250.05。显然采高越高，控顶距越大

16、，在同样位置的老顶可能取得平衡的机率越小，意味着顶板压力越大，直接顶的稳定性也越降低，而且，在支承压力作用下，工作面煤壁容易片邦。因此采高大的工作面中矿压显现严重，采高越低顶板活动越缓和，煤壁也较稳定。但是，控顶距并不是越小越好。有时放顶后，采空区顶板冒不下来，工作面支架载荷就会加大，如果支架阻力不足，支柱稳定性差，也可能造成工作面冒顶事故。最大控顶距与放顶宽度有关，放顶距小，顶板放不下来，会增加压力；放顶宽度太大，采空区垮落面积太大将易撞倒支架，引起冒顶。因此，对于某一煤层顶板究竟采用多大的控顶距和放顶距较为合理，必须通过试验，在总结实践经验基础上，合理地加以确定。（3）工作面推进速度与生产

17、工序许多矿压实测资料已经表明，对工作面顶底板移近速度影响最大的生产工序是落煤和放顶。可以认为，加快工作面推进度可以抑制矿山压力的显现，但不能从根本上改变落煤和放顶两工序对顶底板移近量的影响。推进速度快意味着回采工作面停滞时间短，顶板岩层下沉量小，一般来说，顶板压力也较小。反之，推进速度慢，工作面顶板下沉量大，顶板压力也会较大。所以，为了改善工作面顶板管理，缩短每一循环的间隔时间而加块工作面的推进速度是必要的。观测结果表明，单体液压支柱支护的工作面，由于支护阻力较小，顶底板移近量大，工作面日进2.0m和2天进1.0m的顶板破碎情况有明显差别，所以加快单体支柱工作面的推进速度，可在相当程度上改善顶

18、板状况，保持顶板完整性，有利于顶板管理。此外，由于落煤与放顶两工序是影响顶底板移近量的主要因素，所以在组织工作面生产时，不宜将落煤与放顶两工序同时进行，以避免顶板的剧烈活动，导致顶板下沉速度增大。如果放顶与落煤两工序同时进行时，其错距应保持1015m以上，以防发生冒顶。（4）上部煤层残留煤柱如果煤层间距较小，上部煤层开采时残留的煤柱支承着上覆岩层，形成压力集中。高压力将向底板传递，从力学上说，这是一个布兴湿克问题，可以计算。对巷道掘进及维护影响很大。该矿井采用全部跨落法管理顶板，不留设煤柱。该矿可有煤层1#与17#煤层层间距较大(约114m)，上层煤层留设有煤柱，对下覆煤层造成应力集中不明显。

19、（5）支护方法支架的作用是阻止直接顶离层冒落。使用初撑力小的支架易造成顶板破碎、动压强烈。使用初撑力大而又垣阻力的单体液压支柱，顶板完整，回柱后顶板延迟垮落，呈岩块绞接，煤壁不易片邦，动压显现不明显，顶板下沉量小。应当注意，不同特性，不同特征的支架应避免混合使用。（6）工作面推进方向由于裂隙严重地影响顶板稳定性，当裂隙方向与工作面推进方向平行时，极易造成严重冒顶事故。因此，工作面在过断层，过各种层理或节理裂隙时都要正确选择工作面推进方向，即与裂隙要有一定交角。第三节、一般顶板冒落灾害的防治措施及装备井田内煤层顶底板条件中等，顶板为细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等，可能引起巷道顶板冒顶和

20、片帮，应加强顶板管理和支护；底板为泥岩、细砂岩等，在底板管理中应采取相应措施，消除底板软岩危害。在今后生产过程中，应根据实际情况，编制相应的作业规程，并根据顶板矿压显现和采高调整支护密度，以便更好的保证工作面的生产安全。根据地质报告现场实际，井田内煤层顶底板条件一般。因此，在采掘过程中应加强顶板管理和支护及局部破碎带、节理发育处顶板的管理和支护。在顶板的支护和管理过程中应注意冒顶。一、回采工作面顶板事故安全防范措施1、初次放顶时的冒顶事故原因分析及应采取的防治措施 （1）、初次放顶时发生冒顶事故的原因采矿方法不合理和顶板管理不善，放顶距选择过大，放顶前顶板压力大于支护阻力，易发生压垮工作面的顶

21、板事故；初次放顶面积过大，冲击力大，容易推倒支柱而造成冒顶；初次放顶后，直接顶没有完全冒落，就继续开采，使控顶面积越来越大，容易造成冒顶事故；回柱方法不合理，造成顶板压力向局部支柱集中，造成局部顶板破碎，而容易发生局部冒顶事故；缺乏有效支护。支护方式不当，不及时支护或缺少支柱，支柱的初撑力与顶板压力不相适应，造成工作面支柱撑不住顶板而发生冒顶事故；地质条件不好。断层、褶皱等地质构造所破坏，形成破碎带，或由于节理、层理发育，破坏了顶板的稳定性，容易发生冒顶事故。检查不周和疏忽大意。由于事先缺乏认真、全面的检查，思想麻痹，没有认真执行“敲帮问顶”制度，从而发生冒顶事故。2、初次放顶时冒顶事故的安全

22、防范措施选用合理的采煤方法，制定具体的安全技术操作规程，确定合理的放顶步距；初次放顶时，力争一次放顶成功，使直接顶完全冒落后，才能继续开采；加强支柱的稳定性。支柱要按要求支设，使支柱都能达到设计的初撑力和支护阻力，尽量加打木垛，在不能打木垛的密集支护区，加打木撑。加强切顶线的支护强度和支护密度，保证在切顶线处切顶，同时防止冒落矸石窜入工作面推倒支柱；如果强制放顶，必须严格规定炮眼规格，装药量及放炮步骤，防止崩倒支柱，发生冒顶事故；初次放顶时，必须严格按照安全规程操作，并且有技术人员现场指挥；搞好地质调查工作，通过地质构造带时要采取可靠的安全技术措施。工作面人员，尤其是安全生产管理人员，必须认真

23、检查，一旦发现冒顶预兆，立即组织人员离开现场或迅速采取有效应急措施。3、老顶初次来压和周期来压时的冒顶事故特点、原因分析及应采取的防治措施 （1）、老顶初次来压和周期来压发生冒顶事故的原因来压前，工作面压力较小，当使用增阻支柱时，支柱不牢，来压时极易失稳，造成切顶事故。来压前，由于支护强度不够，造成直接顶与老顶离层，来压时，老顶对直接顶形成冲击引起推垮工作面事故;工作面支护强度不够或刚性支护(如木支柱)，老顶来压时，压垮工作面，造成事故;来压前，支承压力的集中，使老顶断裂线附近顶板破碎，当没有防止冒顶措施时，来压时易发生局部冒顶事故;来压时造成煤壁大量片帮，当开采厚度较大时，片帮煤容易造成埋人

24、、伤人事故。另外，片帮后造成空顶面积增大，易发生漏顶事故。（2）、老顶初次来压及周期来压时冒顶事故的预防措施老顶初次来压时，加强来压的预测预报，掌握老顶初次来压步距。对特别坚硬顶板，采用深孔爆破强迫放顶。加强矿井顶板管理的基础工作。根据顶板具体条件，认真编制合理的作业规程，严格作业规程的实施。通过矿压观测，准确判断周期来压的时间和位置，做好预测顶报工作，及时制定可行的防范措施，可做到有效地控制顶板。做好来压前的支护工作，保证一定的支护密度和支架稳定性。合理缩小控顶距，以利于工作面维护。保证直接顶垮落的质量。采空区冒落的矸石可以减轻老顶的来压强度。加强正规循环，保持工作面推进速度。加强安全、质量

25、日常检查，及时发现现场的不安全隐患，并立即加以整改，达到超前预测预防的目的。加强矿井地质工作。采掘工作面的顶板事故有相当一部分是因遇地质变化而未能及时采取针对性措施引起的，做好地质预报工作。（3）、回采工作面上下出口支护及相关措施根据煤矿安全规程第五十条规定：采煤工作面上下安全出口与巷道连接处20m范围内，必须加强支护。采面上下出口均采用金属铰接顶梁配合单体液压支柱进行支护。采面上、下巷超前支护均为：20m范围内采用双排柱托棚支护。工作面端头支架采用“四对八梁”方式，选用DZ22-30/100型型外注式单体液压支柱和4.4米8根矿用22kg/m工字钢，交错迈步抬棚加强支护，并保持出口畅通。工作

26、面回风顺槽和工作面运输顺槽出口（包括回风巷和工作面运输巷离工作面前20m，）采取加强支护。工作面回风巷和运输巷出口采用金属铰接顶梁配合单体液压支柱进行支护，并保持上下出口畅通。工作面上下出口支护要布置整齐，排、行成直线，接顶及时，防止出现过大伞檐（小于0.2m）。注意观测顶板来压情况和顶板稳定完整情况，过断层和老巷时要制定专门措施。回采工作面出口20m内巷道的净高不得低于2.0m（4）掘进工作面的支护选择、交叉点支护的选择岩巷掘进工作面采用锚喷支护，煤巷掘进工作面采用锚（网）喷支护。根据煤矿安全规程要求，掘进工作面严禁空顶作业，靠近工作面10m内的支护，在爆破前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必

27、须先行修复，之后方可进入工作面作业。修复支架时必须先检查顶、帮，并由外向里逐架进行。在松软的煤、岩层及地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支护或其它措施。交叉点采用同类支架加强支护。（5）其它巷道及硐室的支护结合本矿井的实际情况，考虑巷道的服务年限及层位，在正常情况下，岩层巷道采用锚喷支护，破碎地段可根据情况改用其它有效支护形式。（6）掘进工作面安全措施掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10m内的支护，在爆破前必须加固。实行“敲帮问顶”制度。爆破崩倒、崩坏的支架必须经修复好后，方可进入工作面作业。修复支架时必须先检查顶、帮，并由外向里逐架进行。在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷

28、道时，必须采取前探支护或其他措施。支架间应设牢固的撑木或拉杆，支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。巷道砌碴时，碴体与顶帮之间必须用不燃物充满填实；巷道冒顶空顶部分，可用支护材料接顶，但在破拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度不得小于0.5m。更换巷道支护时，在拆除原有支护前，应先加固临近支护。拆除原有支护后，必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护，必要时还应采取临时支护措施。本矿的两个掘进工作面均在倾斜巷道中，必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。掘进巷道在揭露老空前，必须制定探查老空的安全措施，包括接近老空时必须预留的煤（岩）柱厚度和探明水、火、瓦斯等内容。必须根据探明的情况采取措施，进行处

29、理。在揭露老空时，必须将人员撤至安全地点。只有经过检查，证明老空内的水、瓦斯和其他有害气体等无危险后，方可恢复工作。(7)沿空掘巷的措施根据防治煤与瓦斯突出规定第四十七条,开采保护层区域防突措施中开采保护层要求采空区内不得留有煤(岩)柱。设计在选择开采保护层时，各区段间不留设保护煤柱，在开采下区段时沿着上区段运输巷平行布置下区段回风巷，上区段运输巷与下区段回风巷之间留设23m薄煤柱，用于阻挡采空区矸石。由于受矿山压力作用，下区段回风巷顶板比较破碎，采空区内含瓦斯，在支护和通风方面要采取必要如下的措施，防止冒顶事故和瓦斯积聚。、掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10m内的支护，在爆破前必须加

30、固。、实行“敲帮问顶”制度。爆破崩倒、崩坏的支架必须经修复好后，方可进入工作面作业。修复支架时必须先检查顶、帮，并由外向里逐架进行。、在沿空掘巷时在掘进巷道上帮采用毛石或坚硬的矸石砌500mm厚石墙，并且表面用水泥喷浆，防止采空区漏风。、在松软的煤及地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支护或其他措施。、支架间应设牢固的撑木或拉杆，支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。巷道砌碴时，碴体与顶帮之间必须用不燃物充满填实；巷道冒顶空顶部分，可用支护材料接顶，但在破拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度不得小于0.5m。、更换巷道支护时，在拆除原有支护前，应先加固临近支护。拆除原有支护后，必须及时除掉顶帮活矸和架

31、设永久支护，必要时还应采取临时支护措施。 二、推垮型冒顶的原因漏垮型冒顶是因无支护巷道或支护失效巷道顶部存在游离岩块，这些岩块在重力作用下冒落，形成事故。推垮型冒顶是因为巷道顶板破碎后，在其运动过程中存在平行巷道轴线的分力，如果这部分巷道支架的稳定性不够，可能被推倒而冒顶，从而形成事故。预防推垮型冒顶的主要措施是提高支架的稳定性，可以在巷道的支架之间用撑木或拉杆连接固定，增加支架的稳定性，以防推倒。在倾斜巷道中架设支架，应有一定的迎山角，以抵抗重力在巷道轴线方向的分力。 第四节、预防冒顶的探测方法试探有没有冒顶危险的方法主要有：1、观察预兆法。顶板来压预兆主要有声响、掉渣、片帮、出现裂缝、漏顶

32、、离层等现象。由有经验的老工人，认真观察工作面围岩及支护的变异情况，直观判断有无冒顶的危险。2、木楔探测法。在工作面顶板(围岩)的裂缝中打入小木楔，过一段时间进行一次检查，如发现木楔松动或者脱落，说明围岩(顶板)裂缝受矿压影响在逐渐增大，预示有冒顶险情。3、敲帮问顶法。这是最常用的方法，生产中的一项基本制度即敲帮问顶制。其中又分锤击判断声法和振动探测法两种。前者是用镐或铁棍轻轻敲击顶板和帮壁，若发出的是“当当”的清脆声，则表明围岩完好，暂无冒落危险;若发出“噗噗”的沉闷声，表明顶板已发生剥离或断裂，是冒顶或片帮的危险征兆。后者是对断裂岩块体积较大或松软岩石(或煤层)，用判声法难以判别时进行探测

33、的方法。具体做法是：用一手手指扶在顶板下面，另一手用镐、大锤或铁棍敲打顶板，如果手指感觉到顶板发生轻微震动，则表明此处顶板已经离层或断裂。采用这种操作方式，人应站在支护完好的安全地点进行。4、仪器探测法。大面积冒顶可以用微振仪、地音仪和超声波地层应力仪等进行探测。厚层坚硬岩层的破坏过程，长的在冒顶前几十天就出现声响和其他异常现象，短的在冒顶前几天，甚至几小时也会出现预兆。因此，根据仪器测量的结果，再结合历次冒顶预兆的特征，可以对大面积冒顶进行较准确的预报，避免造成灾害。 第五节、采煤工作面冒顶的预防措施(一)采煤工作面局部冒顶的预防措施1、预防单体支柱工作面靠近煤壁附近局部冒顶措施(1)采用能

34、及时支护悬露顶板的支架，如正悬臂交错顶梁支架、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。(2)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、预防综采工作面的局部冒顶措施主要是发生在靠近煤壁附近的漏冒型冒顶。其预防措施如下：(1)支架设计上，采用长侧护板、整体顶梁及内伸缩式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撑力。(2)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。(3)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

35、防止冒顶。3、预防放顶线附近局部冒顶措施其预防措施如下：(1)加强地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸。(2)在大岩块范围内加强支护。(3)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顶距。4、预防采场两端局部冒顶措施其预防措施如下：(1)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)，每对抬棚随机头机尾的推移迈步前移。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。(2)在超前工作面10m以内，巷道支架应加双中心柱;超前工作面10-20m，巷道支架应加单中心柱，以预防冒顶。(3)综采时，如果工作面两端没

36、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20m内的巷道支架也应用中心柱加强。5、预防地质破坏带附近局部冒顶措施其预防措施如下：(1)为预防这类顶板事故，应在断层两侧加强支护，并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。(2)对于有些综采、高档普采和普采工作面，采煤过程中，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。(3)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。(二)采煤工作面大面积冒顶的预防措施(1)提高单体支柱的初撑力和刚度。由于使用的单体液压支柱初撑力小、刚度差

37、，易导致煤层复合顶板离层，使采煤工作面支架不稳定。(2)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到支架，应采用斜撑、抬棚、等特种支架来增加支架的稳定性。(3)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石的滑动。(4)采煤工作面初采时不要反向开采。第六节 顶板事故的预防顶板事故是指：在井下建设和生产过程中，因为顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏和生产中止等事故。任何一个井下作业人员每时每刻都在和顶板打交道，疏忽了就要挨砸。顶板事故是煤矿五大自然灾害之一。它的特点是：占全国煤矿事故总起数的比

38、例和总死亡人数的比例最高;在特大事故中所占比例较小和一次死亡人数较少。据统计，2005年全国煤矿顶板事故起数占全国煤矿事故总起数的52.92%;顶板事故死亡人数占死亡总人数的33.33%。但是，在一次死亡10人以上特大事故中，顶板事故仅占0.85%;顶板事故一次死亡平均人数为1.13人。一、冒顶原因井下采掘工作面发生冒顶的原因很多，也很复杂。但总的来说主要有以下两方面的原因。1、客观原因(1)采煤过程中因围岩应力重新分布、采煤方法选择不当和巷道布置位置不合理，所需支承压力大于支护的支撑力，从而造成顶板垮落冒顶事故。(2)工作面遇到突然出现的地质构造，在按章作业情况下，因设计时资料不全，也会发生

39、冒顶现象。如采煤工作面出现小断层，工作中没注意分析与观察，采取通常的支护方法往往发生冒顶事故。2、主观原因(1)采掘工作规格质量低劣。作业时不坚持敲帮问顶，发现隐患不及时排除;控顶距离掌握不当;空顶作业;违章放炮;冒险回柱作业。(2)管理不善。煤矿生产管理不同于其他行业，井下生产条件随时有所变化，生产管理者不深入现场，不带班作业，不严格按三大规程办事，盲目开采、违章指挥、纪律松弛等，常常会造成事故。二、矿井顶板事故的分类及危害1、矿井顶板事故的分类随着液压支架的使用及顶板事故的研究和预防技术的逐步完善，顶板事故有所下降，但仍然是煤矿生产的主要灾害之一。按冒顶范围，可将顶板事故分为局部冒顶和大型

40、冒顶两类;按发生冒顶事故的力学原因，可将顶板事故分为压垮型冒顶、推垮型冒顶和漏垮型冒顶三类。(1)局部冒顶是指范围不大，伤亡人数不多(1-2人)的冒顶。实际煤矿生产中，局部冒顶事故的次数远多于大型冒顶事故，约占采场冒顶事故的70%，总的危害比较大。(2)大型冒顶事故是指范围较大，伤亡人数较多(每次死亡3人以上)的冒顶。采煤工作面大型冒顶包括基本顶来压时的压垮型冒顶、厚层难冒顶板大面积冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶、金属网下推垮型冒顶、大块游离顶板旋转推垮型冒顶、采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶及冲击推垮型冒顶。巷道大型顶板事故多发生在局部冒顶附近及地质破坏带附

41、近。2、矿井顶板事故的危害矿井顶板事故的危害表现为以下几个方面：(1)无论是局部冒顶还是大型冒顶，事故发生后，一般都会推倒支架、埋压设备，造成停电、停风，给安全管理带来困难，对安全生产不利。(2)如果是地质构造带附近的冒顶事故，不仅给生产造成麻烦，而且有时会引起透水事故的发生。(3)在有瓦斯涌出区附近发生冒顶事故将伴有瓦斯的突出，易造成瓦斯事故。(4)如果是采掘工作面发生冒顶事故，一旦人员被堵或被埋，将造成人员伤亡。三、冒顶事故的预兆1、局部冒顶的预兆(1)响声。顶板压力急剧增大时，支架或支柱下缩发出很大声响，有时还会出现顶板发生断裂的闷雷声(即煤炮、板炮)。(2)掉渣。顶板严重破裂时，出现顶

42、板掉渣现象，掉渣越多，说明顶板压力越大。在人工顶板下，掉下的碎矸石和煤渣更多，工人叫“煤雨”，这就是发生冒顶的危险信号。(3)片帮。冒顶前煤壁所受压力增加，变得松软，片帮煤比平时多。 (4)裂缝。顶板的裂缝，一种是地质构造产生的自然裂隙，一种是由于采空区顶板下沉引起的采动裂隙。老工人的经验是：流水的裂隙有危险，因为它深;缝里有煤泥、水锈的不危险，因为它是老缝;茬口新的有危险，因为它是新生的。如果这种裂缝加深加宽，说明顶板继续恶化。(5)离层。顶板快要冒落的时候，往往出现离层现象。离层系指采面顶板发生层间脱离，从而失去了层间“控制”和依存关系。(6)漏顶。破碎的伪顶或直接顶，在大面积冒顶以前，有

43、时因为背顶不严和支架不牢出现漏顶现象。漏顶如不及时处理，会使棚顶托空、支架松动，顶板岩石继续冒落，就会造成没有声响的大冒顶。(7)瓦斯涌出量突然增大。(8)顶板的淋水明显增加。2、大面积冒顶的预兆采煤工作面随回柱放顶工作进行，直接顶逐渐垮落，如果直接顶垮落后未能充满采空区，则坚硬的基本顶要发生周期来压。来压时煤壁受压发生变化，造成工作面压力集中，在这个变化过程中工作面顶板、煤帮、支架都会出现基本顶来压前的各种预兆。(1)顶板的预兆。顶板连续发出断裂声，这是由于直接顶和基本顶发生离层，或顶板切断而发出的声音。有时采空区顶板发出像闷雷的声音，这是基本顶和上方岩层产生离层或断裂的声音。顶板岩层破碎下

44、落，称为掉渣。这种掉渣一般由少逐渐增多，由稀而变密。顶板的裂缝增加或裂隙张开，并产生大量的下沉。(2)煤帮的预兆。由于冒顶前压力增大，煤壁受压后，煤质变软变酥而片帮增多。片帮速度比平时快，片帮程度严重。同时由于煤壁片帮，导致顶板裸露，破碎的直接顶失去支撑也会发生冒顶。(3)支架的预兆。采煤工作面冒顶前反应在支架上的预兆有活柱下缩速度加快，下缩量增大，支柱被压折压弯或支柱整体向一侧倾斜。掘进工作面棚子及前探支架被压弯压劈。这些都说明顶板压力极大，而且支架已难以控制顶板，冒顶事故会立刻发生。(4)瓦斯和水的预兆。含瓦斯煤层，瓦斯涌出量突然增加;有淋水的顶板，淋水增加。四、冒顶事故常发的地点及原因(

45、一)采煤工作面局部冒顶事故常发的地点及原因采掘工作面或井下其他工作地点的冒顶事故大多数属于局部冒顶事故。工作面发生局部冒顶的原因主要有两个：一是直接顶被破坏后，由于失去有效的支护而造成局部冒顶;二是基本顶下沉压迫直接顶破坏工作面支架造成局部冒顶。采煤工作面顶板事故常发生在靠近两线(煤壁线、放顶线)、两口(采场两端)及地质破坏带附近。1、靠煤壁附近的局部冒顶。煤层的直接顶中，存在多组相交裂隙时，这些相交的裂隙容易将直接顶分割成游离岩块，极易发生脱落。在采煤后，如果支护不及时，这类游离岩块可能突然冒落砸人，造成局部冒顶事故。2、放顶线附近的局部冒顶。放顶线附近的局部冒顶主要发生在使用单体支柱的工作

46、面。放顶线上支柱受力是不均匀的，当人工回拆“吃劲”的柱子时，往往柱子一倒下顶板就冒落，如果回柱工来不及退到安全地点，就可能被砸中而造成顶板事故。当顶板中存在被断层、裂隙、层理等切割而形成的大块游离岩块时，回柱后游离岩块就会旋转，可能推倒采场支架导致发生局部冒顶。在金属网假顶下回柱放顶时，由于网上有大块游离岩块，也可能会发生上述的因游离岩块旋转而推倒支架的局部冒顶。3、采场两端的局部冒顶。对于单体支柱工作面，采场两端包括工作面两端的机头、机尾附近以及与工作面相连的巷道。在工作面两端机头、机尾处，暴露的空间大，支承压力集中，巷道提前掘进，引发了巷道周边的变形与破坏，因此要经常进行机头、机尾的移置工

47、作。拆除老支柱支设新支柱时，碎顶可能进一步松动冒落。随着采煤工作面的推进，要拆掉原巷道支架的一个棚腿，换用抬棚支承棚梁，在这一拆一支之间，碎顶也可能冒落。4、地质破坏带附近的局部冒顶。地质破坏带及附近的顶板裂隙发育、破碎，断层面间多充以粉状或泥状物，断层面都比较尖滑，使上、下盘之间的岩石无黏结力，尤其是断层面成为导水裂隙时，更是彼此分离。单体支柱工作面如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的断层时，在顶板活动过程中，断层附近破断岩块可能顺断层面下滑，从而推倒工作面支架，造成局部冒顶。(二)采煤工作面大面积冒顶事故常发的地点及原因1、大面积冒顶事故常发的地点(1)开切眼附近。在这个区域，顶板上部硬岩

48、基本顶两边都受煤柱支承，不容易下沉，这就给下部软岩层直接顶的下沉离层创造了有利条件。(2)地质破坏带(断层、褶曲)附近。在这些地点顶板下部直接顶岩层破断后易形成大块岩体并下滑。(3)老巷附近。由于老巷顶板破坏，直接顶易破断。(4)倾角大的地段。这些地段由于重力作用，而使岩石倾斜下滑力加大。(5)顶板岩层含水地段。这些地段摩擦系数降低，阻力大为减少。(6)局部冒顶区附近也有可能导致大冒顶。近几年来，在采煤工作面大面积冒顶事故中，复合顶板下推垮型事故比较多，伤亡也较大。所谓“复合顶板”，其总的概念是：煤层顶板由下软上硬不同岩性的岩层所组成，软硬岩层间夹有煤线或薄层软弱岩层，下部软岩层的厚度一般大于

49、0.5m，而且不大于煤层采高。2、基本顶来压时的压垮型冒顶发生的条件与原因(1)发生压垮型冒顶事故的一般条件如下：直接顶比较薄，其厚度小于煤层采高的2-3倍，冒落后不能充填满采空区。直接顶上面基本顶分层厚度小于5-6m，初次来压步距为20-30m，或更大一些。采煤工作面中，当支柱的初撑力较低时，基本顶断裂在煤壁之内。当工作面推进到基本顶断裂线附近时，顶板出现台阶下沉，这时基本顶岩块的重量全部由采场支架承担。 (2)基本顶来压时的压垮型冒顶事故的原因如下：垮落带基本顶岩块压坏采煤工作面支架，导致冒顶。垮落带基本顶岩块冲击压坏采煤工作面支架导致冒顶。由于采煤工作面支架初撑力不足，在基本顶岩块未明显

50、运动之前，直接顶与基本顶已发生离层。当基本顶岩块向下运动时，采煤工作面支架要受冲击载荷，支架容易被破坏，从而导致冒顶。综采工作面如遇基本顶冲击来压，可能将支架压死、压坏(立柱液压缸炸裂、平衡千斤顶拉坏等)或压入底板，发生顶板事故。3、厚层难冒顶板大面积冒顶发生的条件与原因当煤层顶板是整体厚层硬岩层顶板(如砂岩、砂砾岩、砾岩等)，分层厚度大于5-6m时，它们要悬露几千平方米、几万平方米甚至十几万平方米才冒落。这样大面积的顶板在极短时间内冒落下来，不仅由于重力的作用会产生严重的冲击破坏力，而且更严重的是会把已采空间的空气瞬时挤出，形成巨大的暴风，破坏力极强。关于厚层难垮顶板大面积切冒的机理，有两种

51、解释：一是顶板大面积悬露后，因弯曲应力超过其强度，导致顶板岩层断裂，并大面积垮落;二是顶板大面积悬露后，采空区近边煤柱上方岩层的剪应力超过其极限强度，导致顶板岩层大面积冒落。4、大面积漏垮型冒顶发生原因由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，采场支护系统中如果某个地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，造成支架失稳，导致工作面漏垮型冒顶。5、复合顶板推垮型冒顶的特征与机理推垮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。复合顶板由下软上硬岩层构成，下部软岩层可能是一个整层，也可能是由几个分层组成的分层组。这里的软岩层与硬岩层只是个形象的说法，实际上

52、是指：采动后下部岩层或因岩石强度降低，或因分层薄，其挠度比上部岩层大，向下弯曲得多，而上、下部岩层间又没有多大的黏结力，因此，下部岩层与上部岩层形成离层，从外表看，似乎是下部岩层较软，上部岩层较硬。(1)复合顶板的特征如下：煤层顶板由下软上硬不同岩性的岩层组成。软、硬岩层间有煤线或薄层软弱岩层。下部软岩层的厚度大于0.5m，小于3.0m。(2)复合顶板推垮型冒顶的机理如下：支柱的初撑力小，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。下位软岩断裂出六面体的原因：一是地质构造，即下位软岩层中存在原生的断层、裂隙;二是巷道布置原因，即在工作面开采范围内存在沿走向或沿倾向的旧巷、

53、下沉、断裂;三是由于支柱初撑力低，导致下位软岩层断裂。6、金属网下推垮型冒顶发生的原因回采下分层时，金属网假顶处于下列两种情况时，可能发生推垮型冒顶：(1)当上、下分层开切眼垂直布置时，在开切眼附近，金属网上的碎矸石与上部断裂了的硬岩大块之间存在一个空隙。(2)当下分层开切眼内错布置时，虽然金属网上的碎矸与上部断裂了的硬岩大块之间不存在空隙，但是一般也难以胶结在一起。金属网下推垮型冒顶的全过程，分为以下两个阶段：(1)形成网兜阶段。这是由工作面内某位置支护失效导致的。如果周围支架的稳定性很好，一般不会发展到第二阶段，即不至于发生冒顶事故。(2)推垮工作面阶段。在开切眼附近，金属网碎矸之上有空隙

54、，或者由于支架初撑力小，而使网上碎矸石与上位断裂的硬岩大块离层，这就造成网下单体支柱不稳定。在网兜沿倾斜推力的作用下，网兜下方的支柱由迎山变成反山，最终造成推垮型冒顶。这两个阶段很有可能间隔很短时间。(三)巷道顶部事故常发的地点及原因巷道顶部事故多发生在掘进工作面及巷道交叉点，巷道顶板死亡事故80%以上是发生在这些地点。可见，预防巷道顶板事故，关注事故多发地点是十分必要的。当巷道围岩应力比较大、围岩本身又比较软弱或破碎、支架的支撑力和可缩量又不够时，在较大应力作用下，可能损坏支架，形成巷道冒顶，导致顶板事故。巷道顶板事故形式多种多样，发生的条件也各不相同，但它们在某些方面存在着共同点。根据这些

55、事故发生的原因与条件，可以制定出防范顶板事故发生的相应措施。1、掘进工作面冒顶事故的原因掘进工作面冒顶的原因有以下两类：(1)掘进破岩后，顶部存在将与岩体失去联系的岩块，如果支护不及时，该岩块可能与岩体失去联系而冒落。(2)掘进工作面附近已支护部分的顶部存在与岩体完全失去联系的岩块，一旦支护失效，就会冒落造成事故。在断层、褶曲等地质构造破碎带掘进巷道时顶部浮石的冒落，在层理裂隙发育的岩层中掘进巷道时顶板冒落等，都属于第一类型的冒顶。因爆破不慎崩倒附近支架而导致的冒顶，因接顶不严实而导致岩块砸坏支架的冒顶，则属于第二类型的冒顶。这两种类型的冒顶有可能同时发生。例如，掘进工作面无支护部分片帮冒顶推倒附近支架，导致更大范围的冒顶。2、巷道交叉处冒顶的原因巷道交叉处冒顶事故往往发生的巷道开岔的时候，因为开岔口需要架设扣棚替换原巷道棚子的棚腿，如果开岔处巷道顶部存在与岩体失去联系的岩块，并且围岩正向巷道挤压，而新支设抬棚的强度不够或稳定性不够，就可能造成冒顶事故。3、压垮型冒顶的原因压垮型冒顶是巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大，损坏了支架，导致巷道顶部的岩块冒落，从而形成事故。巷道支架所受力的大小，与围岩受力后所处的力学状态关系极大。若围岩受力后仍