安全基础知识4

1、鄂尔多斯市煤炭安全技术培训中心教案课 程安全基础知识教法/ 教具多煤体授课章节顶板事故防治本章培训与考核要点顶板事故防治教学重点顶板事故发生的预兆教学难点顶板事故发生的原因使用登记使用时间授课课时教学后记鄂尔多斯煤炭技工学校培训教案（副页）教 学 过 程【本章导入】顶板事故无论在发生起数还是死伤人数都是五大事故之首，这节课我们来共同学习。【新授内容】 一、矿井顶板事故类型及其危害1矿井顶扳事故分类a.按冒顶范围可将顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类。b.按发生冒顶事故的力学原因进行分类，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。2矿井顶板事故危害 矿井顶板灾害的危害有以下几个方面

2、： (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顶板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顶板事故，一旦人员被堵或被埋，将造成人员伤亡。二、冒顶事故的预兆 1局部冒顶的预兆 (1)响声。 (2)掉渣。 (3)片帮。 (4)裂缝。 (5)离层。 (6)漏顶。 (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(1)顶板的预兆：顶板连续发出断裂声。(

3、2)煤帮的预兆：冒顶前压力增大，煤壁受压后，煤质变软变酥，片帮增多。使用电钻打眼时，钻眼省力。(3)支架的预兆：使用木支架，支架大量被压弯或折断，并发出响声。使用金属支柱时，耳朵贴在柱体上，可听见支柱受压后发出的声音，支柱破顶、钻底。当顶板压力继续增加时，活柱迅速下缩，连续发出“咯咯”的声音，或工作面支柱整体向一侧倾斜。工作面使用铰接顶梁时，在顶板冲击压力的作用下，顶梁楔子有时弹出或挤出。(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。三、冒顶事故常发的地点及原因(一)采煤工作面局部冒顶事故常发的地点及原因1.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

4、，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。2.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。 (2)放顶线附近的局部冒顶。 (3)采场两端的局部冒顶。 (4)地质破坏带附近的局部冒顶。(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。 (2)地质破坏带(断层、褶曲)附近。 (3)老巷附近。 (4)倾角大的地段。 (5)顶板岩层含水地段。 (6)局部冒顶区附近也有可能导致大冒顶。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

5、顶事故的一般条件： 直接顶比较薄，其厚度小于煤层采高的23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56 m，初次来压步距为2030 m，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成因： 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作用，支架容

6、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（1）条件：当煤层顶板是整体厚层硬岩顶板(如砂岩、砂砾岩、砾岩等)，分层厚度大于56 m时，悬露面积可达几千平方米、几万平方米甚至十几万平方米（2）原因：关于厚层难垮顶板大面积切冒的机理，有两种解释：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

7、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特征与机理(1)复合顶板的特征： 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0.5 m，小于3.0 m。(2)复合顶板推垮型冒顶的机理：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、裂隙或尖灭构造；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斜的旧巷、下沉、断裂；三是

8、由于支柱初撑力低，导致下位软岩层断裂。6金属网下推垮型冒项发生的原因 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，即还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，或者由于支架初撑力

9、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，使网兜下方的支柱由迎山变成反山，最终造成推垮型冒顶，这两个阶段有可能间隔很短时间。(三)巷道顶板事故常发的地点及原因巷道顶板事故多发生在掘进工作面及巷道交叉点，80以上的巷道顶板死亡事故发生在这些地点。可见，预防巷道顶板事故，关注事故多发地点是十分必要的。1掘进工作面冒顶事故的原因 掘进工作面冒顶的原因有两类： 第一类是掘进破岩后，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。 第二类是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

10、冒落造成事故。2巷道交岔处冒项的原因 巷道交岔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 压垮型冒顶是由于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。巷道围岩受力后所处的力学状态，由两方面因素决定：一是岩体本身的强度以及受到层理裂隙等构造破坏的情况；另一个是所受力的大小。巷道围岩受力的大小，也有两方面因素：一是由巷道所处

11、位置决定的自重应力和构造应力；另一个是由采掘引起的支撑压力。4漏垮型冒顶的原因 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。5推垮型冒顶的原因 推垮型冒顶是因为巷道顶帮破碎后，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。四、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。 (2)木楔探测法。 (3)敲帮问顶法。 (4)仪器探测法。五、冒顶的预防措施 (一)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： 采用能及时支护悬露顶板的支架，如正悬

12、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。 炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽量避免崩倒支架。 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： 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。 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°。 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

13、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： 加强地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸。 在大岩块范围内用木垛等加强支护。 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。 如果工作面用的是单体金属支柱，在大岩块范围内要用木支架替换金属支架。 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)，每对抬棚随机头、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

14、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 m以内，巷道支架应加双中心柱；超前工作面1020 m，巷道支架应加单中心柱以预防冒顶。 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 m内的巷道支架也应以中心柱加强。(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维护，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

15、固的效果不佳时，可采用注入法，将较多的树脂注人大量的煤岩裂隙中，进行预加固。5.金属网上推垮型冒顶的预防措施 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，也可附加其他一些措施： (1)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。 (2)提高支柱初撑力，增加支架稳定性，防止发生高度超过150 mm的网兜。 (3)用整体支架增加支护的稳定性。 (4)采用伪俯斜工作面，增加抵抗下推的阻力。 (5)初次放顶时要把金属网下放到底板。(三)巷道顶板事故的预防措施 1预防掘进工怍面冒顶事故的措施 (1)掘进工作面严禁空顶作业，严格控制空顶距。 (2)严格执行敲帮问顶制度。

16、 (3)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。 (4)掘进工作面炮眼布置及装药量必须与岩石性质、支架与掘进工作面距离相适应，以防止因爆破而崩倒棚子。 (5)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。 (6)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。2预防巷道开岔处冒顶的措施 (1)开岔口应避开原来巷道冒顶的范围。 (2)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。 (3)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，切忌先拆棚腿后支护抬棚。 (4)注意选用抬棚材料的质量与规格，保证抬棚有足够

17、的强度。 (5)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。 (6)交岔点锚喷支护时，使用加长或全锚式锚杆。 (7)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： (1)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。 (2)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。(3)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

18、而冒顶。根据冒顶的原因，有如下几条预防措施： (1)巷道应布置在稳定的岩体中，尽量避免采动的不利影响。 (2)巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。 (3)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。 (4)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背实问题，杜绝支架与围岩间的空顶、空帮现象。(5)凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工。 (6)巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆老支架。 (7)锚喷巷道成巷后要定期检查危岩并及时处理。 (8)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，其架棚问拉撑件的强度要适当加大。4压垮型冒顶的防治措拖 (1)巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的不利影响。(2)巷道支架应有足够的支撑强度以抵抗围岩压力。(3)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。(4)尽可能做到支架与围岩共同承载。5预防垮落型冒顶的措施 (1)掘进工作面爆破后应立即进行临时支护，严禁空顶作业。 (2)凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工。 (3)巷道替