普采工作面顶板事故的防治

1、普采工作面顶板事故的防治摘 要：冒顶事故为煤矿五大灾害之一，其中普采工作面尤为严重，主 要发生在初次放顶和老顶来压期间。对普采工作面冒顶事故发生的特 点、原因及其防治措施进行了阐述。 关键词：普采工作面；冒顶事故；安全生产 煤矿冒顶事故对矿井安全生产危害极大，据煤矿事故统计，我国煤矿 顶板事故占3 0%4 0%,大多数顶板事故又发生在回采工作面，约占7 5%8 5%，而回采工作面冒顶事故多发生在顶板来压期间，约占顶板总事故的60%70%。其中，直接顶初次放顶占3 0 %4 0%，老顶来压时占6 0%7 0%。从上述数据分析可以看出,回采工作面初次放顶、老顶初次来压和周期来压时所占 比例较大。而

2、回采工作面又以普采工作面较为严重：一是普采工作面 数量多；二是由于普采工作面机械化水平较综采工作面低,抗灾能力 差，发生顶板事故概率是综采的102 0倍。因此，分析掌握普采 工作面发生冒顶的原因、规律,研究有效防治措施,以降低煤矿顶板 事故的发生,保证煤矿安全生产。1 直接顶初次放顶时的冒顶事故原因分析和预防11 初次放顶特点煤层在开采之前, 它同岩层在各个方向受力是平衡的, 掘出开切眼后,岩层受力平衡状态遭到破坏,围岩移动变形,寻求新的应力平衡,在顶板上方形成了暂时平衡的岩石松动圈，这时工作面支架主要支撑的 是松动圈内岩石重量。工作面开始回采，向前推进，松动圈逐渐扩大， 支架受力很快增加，这

3、时如不采取措施，岩层就会压垮支架，以致发 生冒顶事故。因此，一般在开切眼推进6m2 0 m后，就及时撤回采空区支架，直接顶随回柱而垮落，这就是初次放顶。如果顶板岩 石不自行垮落，要向采空区顶板打眼放炮进行 强制放顶”。直接顶初次 放顶的特点有：一是工作面控顶面积较大，支柱较多，承受的压力也 较大；二是初次放顶时，一次回柱范围较大，顶板冒落范围也较大； 三是回柱时人工操作量大，时间较长。1.2初次放顶时发生冒顶事故的原因(1) 放顶距选择不合理，选择过大时，放顶前顶板压力大于支护阻力，易发生压垮工作面的顶板事故；(2) 初次放顶面积过大，冲击力大，容易推倒支柱而造成冒顶；(3) 初次放顶后，直接

4、顶没有完全冒落，就继续采煤，使控顶面积 越来越大，容易造成冒顶事故；(4) 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；(5) 支柱未按要求支设，初撑力不足，造成顶板下沉量过大或支护 阻力较小，回柱后造成工作面支柱撑不住顶板而发生冒顶事故；(6) 回柱一般均为工人直接操作，因此发生伤人事故的机率较大。1.3事故案例案例1:南桐某矿，6号煤层厚度0.2m1.8 m,直接顶为含黄铁矿的钙质页岩，厚度1.9m4.86 m,老顶为坚硬的石灰岩，厚度2. 4 m。煤层倾角3 0。4 5 °使用金属摩擦支柱， 该面直接顶平行工作面煤壁方向的裂隙发育，将

5、顶板分割成大块。回 采后裂缝扩展，回柱时发生大块顶板向煤壁或倾斜方向的推垮事故。 事故原因为：回柱时一次垮落顶板范围较大，形成冲击力，推倒支柱， 减小支护阻力引发大面积冒顶。案例2:某矿2 3 0 3普采工作面，直接顶为石灰岩，厚2m3 m,节理发育，老顶为石灰岩粉砂岩互层。事故经过为，出完一刀煤后， 工作面正从机头向机尾回柱，回到工作面中段接近老巷处，发现几棵 支柱钻人底板5 0 cm,改用铰车拉柱，支柱刚拉倒，整个顶板(长 18 m,宽7.2 m,厚6 m),将支柱推倒(倒向煤壁)，发生在 冒顶，造成4人死亡。事故原因：一是顶板支护质量低劣，在煤壁侧 发现顶板矿压显现有裂缝痕迹，未采取及时

6、有效措施，仍盲目组织放 顶，造成工作面大面积推垮型冒顶；二是组织措施不力，措施编制针 对性不强，工作面单体液压支柱有个别漏液现象；三是初米初放责任 制不落实，违章指挥、违章作业。1.4初次放顶时冒顶事故的预防措施(1) 针对具体直接顶条件，确定合理的直接顶初次放顶步距；(2) 初次放顶时，力争一次放顶成功，使直接顶完全冒落后，才能 继续采煤；(3) 支柱要按要求支设，保质保量，使支柱都能达到设计的初撑力 和支护阻力；(4) 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；(5) 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

7、冒顶事故；(6) 初次放顶时，选择有经验的工人操作，并且有技术人员现场指挥；(7) 工作面工人，尤其是班组长必须掌握工作面顶板冒顶的预兆，一旦发现冒顶预兆，现场人员应迅速采取有效应急措施。2老顶初次来压和周期来压时的冒顶事故2.1初次来压和周期来压的特点直接顶初次放顶后，如果直接顶垮落不能填满采空区，老顶就像梁一样架在两边煤层上，并支撑着上面的岩石重量，当工作面继续推进， 老顶悬露面积越来越大，当超过它本身强度，梁的平衡受到破坏，老 顶折断垮落，它给工作面一个很大的突然压力，即老顶的初次来压。老顶初次垮落后，随工作面继续推进，老顶呈悬梁状态存在，当悬臂 长度达到一定长度时，折断垮落。随工作面推

8、进，这种垮落有规律， 周期性地发生，称老顶的周期来压。老顶在初次来压和周期来压时，垮落步距较大、面积大、强度高，并 且可能伴随发生动压冲击，矿压显现较强烈，一般具有以下特点：一 是由于老顶的剧烈活动，使工作面顶板下沉量和下沉速度急剧增加； 二是支架受力猛增，出现顶板破碎、裂缝、片帮甚至工作面出现台阶 下沉等现象；三是老顶折断垮落时，在采空区深处先产生沉闷雷声， 继而采空区出现掉碴，垮落时伴有暴风。2.2老顶初次来压和周期来压发生冒顶事故的原因(1) 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。(2) 来压前，由于支护强度不够，造成直接顶与老顶离层，来压时

9、， 老顶对直接顶形成冲击引起推垮工作面事故；(3) 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；(4) 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；(5) 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、伤人事故。另外，片帮后造成空顶面积增大，易发生漏顶事 故。2.3事故案例案例1:某矿2 2 3 3炮采工作面，10#煤层厚1.8 m,老顶为 白色石英砂岩，厚8 m,底板为铝土页岩，木支柱支护。当工作面推 进距开切眼4 8 m时，老顶初次来压，从煤壁处强迫直接顶下切，压 断支柱，造成大冒顶

10、，死亡4人，伤2人。事故原因：支护能力不足，造成直接顶和老顶的离层，来压时老顶对直接顶形成动压冲击作用， 发生冲击砸垮型事故； 没有根据实际情况制定针对性的安全技术措施。 案例2:某矿高档普采工作面，直接顶为灰黑色砂质页岩，厚0.8 m 1 m,老顶为灰白色中细粒砂岩，厚5m8 m,初次放顶后，老顶明显不下沉，造成工作面内直接顶与老顶离层，当老顶初次来压 时,沿煤壁切断直接顶。由于工作面沿伪斜向上推进,离层断裂岩层 带动支柱向下滑动,推倒支柱(均沿倾斜向下并偏向采空区倒伏) ,形 成恶性冒顶事故。事故原因:一是支柱阻力小,造成直接顶和老顶离 层,以及来压时切断直接顶, 使直接顶成为独立的 “六

11、面体 ”；二是没有 防止老顶向下滑动的措施。2.4老顶初次来压及周期来压时冒顶事故的预防措施(1) 加强矿井顶板管理的基础工作。认真编制合理的作业规程，严 格作业规程的实施。编制作业规程时,应充分利用地质预防和矿压观 测得到的基础资料,做好工作面的支护设计和制定顶板管理措施,并 切实贯彻执行有关技术政策和先进技术,保证其科学性和针对性,同 时还要根据生产条件和地质变化及时制定相应补充措施。组队要认真 学习作业规程,并按规定进行考核,按作业规程作业。(2) 支护设计应做到: 第一,支架的支护特性与顶底板条件相适应。急增阻摩擦支柱适用于顶板下沉量小于10 0 mm、高度1.3 m 以下的缓斜煤层；

12、微增阻摩擦金属支柱可用于顶板下沉量小于400 mm的缓斜或倾斜中厚煤层；单体液压支柱可用于顶板下沉量小于600 mm的缓斜或倾斜煤层.另外不同工作特性的支柱不能在同一工 作面混用或分段使用。第二，确定合理的支护参数和布置方式。支护 强度和支护密度是单体支柱工作面最重要的支护参数。支护强度较小,会引起大面积冒顶或顶板台阶下沉，易引发顶板事故。支护强度过大 也带来支架成本高，支设和回柱工作量大等缺点。有些情况下，过大 的支护强度使支柱对老顶处于 限定变形”的工作方案下，老顶来压时给 直接顶较大的压力，从而使直接顶破碎而引起冒顶。因此必须针对每 个工作面，根据顶板具体条件，通过计算确定合理的支护强度和支护 密度。单体支柱工作面基本支护的布置方式应根据顶板条件确定：不 稳定顶板采用齐梁齐柱加临时