煤矿采掘技术

采掘安全技术讲座煤矿职工培训中心孙祖河矿井开采安全管理（一）开采顺序

1．一般开采顺序

开采顺序一般采用“采区前进，区内后退”，即先采靠近井筒的采区，逐渐向边界推进；在每个采区内，采煤工作面从采区边界向采区上山方向后退式开采。各水平间及采区内务区段的开采顺序一般采用下行式，即沿倾斜方向由上向下依次回采。以上的开采顺序主要是便了生产接替和尽快出煤，同时采用下行式开采顺序还可避免或减少对下个工作面或下层煤的影响。2．煤层群开采顺序

开采煤层群时，各煤层的开采顺序有下行式和上行式两种。先采上煤层后采下煤层称下行式开采顺序，反之称上行式开采顺序。

(1)下行式开采。开采缓斜及倾斜煤层，通常用开采简单、对下层煤影响甚小、有利于下层煤的开采和巷道维护的下行式开采顺序。但是当煤层间距较小时，上层煤开采后形成的支承压力有可能传递到下层煤中，为此上层煤回采时应尽量不留或少留煤柱。必须留煤柱时也要将下层煤的巷道布置在支承压力区之外。

(2)上行式开采。在某些情况下，煤层或煤层组之间也可能采用上行式开采，采用上行开采的基本条件是，层间距较大，先采下层煤不会破坏上层煤，不给上层煤开采造成困难3．开采顺序的安全管理

为保证矿井正常的既经济又安全的生产，矿井的开采必须选择经济合理的开采顺序。采用下行开采顺序时，近距离煤层群可以同区段上下层同采。但上下层工作面的错距应满足以下要求：①下层煤开采引起的岩层移动不波及和影响上层煤工作面。②上层煤工作面放顶煤不影响下层煤工作面开采。③上层和下层采掘怍业相互没有影响和于扰。开采急斜煤层时，如果层间距较小，既要考虑下煤层开采对上煤层的影响，又要考虑上煤层开采对下煤层的影响。当上部煤层有煤和瓦斯突出危险，或上部煤层有冲击地压，或有剧烈周期来压危险，或上部煤层含水量大等情况时也可考虑采用上行开采顺序。开采急斜煤层群时，采用上行开采，应避免下层煤开采后对上层煤的影响，应根据具体开采条件分别采取合理减小区段高度、同一区段内上下煤层同采、将两个相距很近的煤层作为复合煤层一次开采及采用全部充填采空区的方法开采等措施。（二）常用采煤方法的安全管理

1.采煤方法与工艺

采煤方法包括采煤系统和回采工艺两项主要内容，是采煤系统与采煤的综合及其在时间和空间上的相互配合。地质条件与开采技术条件的不同，直接影响采煤方法的选择。按回采工艺、采场支护、采空区的处理等特点，采煤方法可分为壁式体系与柱式体系两大类。由于我国煤层赋存条件的复杂性、开采技术的多样性，因而导致采煤方法的多样性。我国在采煤方法的应用上是以壁式体系为主的国家，主要有单一走向长壁采煤法、单一倾斜长壁采煤法、放顶煤长壁采煤法和倾斜分层长壁上行充填采煤法。采煤工艺有炮采、普采和综采3种。炮采工艺的主要工序为打眼放炮、人工装煤、刮板输送机运煤、移输送机、顶板支护和回柱放顶。普采工艺的特点主要是落煤和装煤采用杉[械(采煤机或刨煤机)，其他工序和炮采工艺相似。综采工艺的特点是除了落煤与装煤采用采煤机或刨煤机完成外，支护采用自移式液压支架，加上刮板输送机运煤，采煤工作面可实现全部综合机械化生产。

2.采煤工艺的安全管理（1）炮采

根据炮采工艺的特点及对围岩影响的大小等，在安全管理上应注意各主要工序相互间安排时间与顺序的合理性。由于放炮与回柱对顶板的影响比较大。因此，当炮采工作面采用全线分段依次放炮时，应合理确定一次循环的进度。爆破落煤进度为o．8～1．0m时，一般放炮的影响涉及范围沿工作面倾斜上、下各为12—17m，而剧烈影响的范围是上下各5—7m。放炮后，顶板下沉速度会突然增大，但延续时间较短。回柱放顶产生的剧烈下沉影响范围沿倾斜约30m，而15m以内影响剧烈。影响范围在回柱地点前方15～20m，10m内影响剧烈。影响范围在回柱地点后方10—15m，5m以内影响剧烈。回柱地点沿走向距煤壁越近，下沉量越大。炮采工作面的回柱放顶及放炮落煤两道工序对顶板下沉量影响比较大，所以这两道工序，在空间和时间上应保持一定间隔，否则有可能造成顶板压力的叠加，导致支架损坏甚至发生片帮、冒顶等事故。支护与回柱两工序平行作业时，也应错开一定距离进行。一般情况下，回柱放顶应滞后支护的距离不小于10一15m。移输送机与回柱工序应避免相互干扰，最好在不同班中完成。如必须在同—班中完成，也应在时间上错开最少2h，以利于顶板和工作曲生产的安全管理。（2）普通机械化采煤

普通机械化采煤在工序安排上，应注意避免各道工序相互干扰或造成工作面顶板应力的叠加。一般情况下，要紧跟采煤机及时支护，保证挂梁的及时性，一般距离为5～15m。移输送机后应及时打立柱支撑顶梁，滞后移输送机距离一般不应超过15m。沿工作面方向，两工序之间一般应错开15—20m，严禁在一处同时进产作业，否则顶板将出现应力叠加现象，不利于顶板的管理。为避免发生冒顶事故最好采用回柱放顶在前、割煤在后的方式安排工序。普采工作面应根据来压和正常生产具体情况，合理有效地确定支护密度，正常生产期间，支柱密度不宜过大，应有足够的排距以保证人行道的畅通，并加快推进速度。工作面接近来压时，在合理选择普通支架和特种支架的同时，还必须保证支架架设的质量。（3）综合机械化采煤

综合机械化采煤应做到跟机及时移架，如果煤壁发生片帮，应采取超前支护方式。综采工作面安全管理工作还应注重上下端头的支护与作业安全。在上下端头进行支护及挂网时，要与采煤机割煤位置在空间上错开，避开采动的影响。此外还要正确选择端头支护形式，使端头支护具有一定稳定性和适应性，防止端头顶板发生局部漏冒。

煤矿采掘技术一、矿山压力基本知识㈠矿山压力与矿山压力显现1．矿山压力

矿山压力系指地下煤层开采后，破坏了原岩体应力的平衡状态，引起了岩体内应力的重新分布。在重新分布过程中，促使围岩产生运动，从而导致围岩发生变形、断裂、位移、直至垮落，我们把煤层上覆岩层在运动过程中，对支架、围者所产生的作用力，称为矿山压力。

2．矿山压力显观

在矿山压力的作用下，引起一系列的自然现象，例如顶板下沉和垮落、底板的鼓起、片帮、支架变形和损坏、充填物下沉压缩、煤岩层和地表移动、露天矿边坡滑移、冲击地压、煤与瓦斯突出等，这一系列现象统称为矿山压力显现。矿山压力与矿山压力显现的关系（1）矿压是矿压显现的原因，矿压显现是矿压作用的结果。（2）矿压存在是绝对的、不可控制的，矿压显现是相对的、有条件的、可以控制的。（3）矿压显现与矿压大小并不成比例四、影响矿山压力显现的基本因素5）断层与褶曲6）挤压与破碎带4）节理、裂隙3）煤层倾角2）开采深度7）上部煤层残留煤柱5）工作面推进速度6）采高与控顶距1.地质因素2.开采技术因素1）岩石力学性质1）巷道位置2）开采程序3）支护方法4）顶板控制方法煤矿采掘技术

3．支承压力及其分布规律

当煤层中开掘切眼后，位于开切跟上方岩石的支承点发生移动，上部岩层的重量将向巷道两侧转移，我们把这种由于支承条件改变而使巷道两侧载荷增加形成的集中应力称为支承压力。

切眼两侧集中应力的形成煤矿采掘技术

开切眼两侧的煤体，呈单向受力状态，节理比较发育，因此，其承载能力小，在集中压力的作用下，煤帮破裂变形失去支撑能力，形成减压区，承载能力降低，高峰压力向煤帮深部转移，煤体内单向应力状态逐步过渡到三向受力状态，其抗压强度也将逐渐增加.

煤壁内的支承压力A-减压区；B-增压区；C-稳压区煤矿采掘技术从上图中可以看出：在A区域内比原始应力(rH)小；故称为减压区；B区域的比原始应力大，故称为增压区；而C区域与原始应力没有区别，故称为稳压区。随着回采工作面的推进，支承压力又将按上述方式转移，所引起的采动压力是连续的，并以相同的压力波形随工作面前移，这就是采场围岩支承压力分布的轨迹。在回采工作面周围同样也产生支承压力，工作面前方煤壁支承压力大，后方采空区支承压力小，工作面上方回风侧煤壁中支承压力小，下方进风侧煤壁中支承压力大。

采煤工作面矿压显现规律及顶板控制

一、采煤工作面矿压显现规律主要包括三项内容

（一）全部垮落法控制顶板时矿压显现规律

1）工作面直接顶的初次垮落。2）工作面老顶的初次来压。3）工作面老顶的周期来压。

（二）分层开采时的矿山压力显现的基本规律（三）放顶煤工作面矿山压力显现特征

煤矿采掘技术(二)采煤工作面矿山压力显现规律

１、采煤工作面前后方压力分布规律根据现场观测和对巷道受采动压力影响后破坏情况的研究，采煤工作面前后方压力分布如下图所示，为了在生产中应用方便，可将压力分布曲线划分为如下8个区域。

采煤工作面前后方压力分布煤矿采掘技术

(1)不受采动压力影响区(A以外)该区距工作面较远，通常在60～150m以外。

(2)前支承压力影响区(A-B)该区在采煤工作面前方25～150m范围，受采动压力影响矿压显现轻微，仅局部地点发生支架折断。(3)前支承压显现区(B—C)该区距采煤工作面较近，一般为8—35m，工作面回采时，受采动影响，巷道有明显的压力显现，断梁折柱逐渐增多。

(4)最大压力区(C—D)该区在采煤工作面前方1～20m范围之内，回采时受采动影响较大，且支承压力集中，因而支架破坏较严重。(5)压力下降区(D—E)当接近采煤工作面煤壁时，由于支承压力作用将煤壁压松产生裂隙，使得传递压力减弱，煤壁推过后形成采空区，因此，压力急剧下降，这个区域的范围在采煤工作面前方5m至工作面后方7m。

(6)卸压区(E—F)采煤工作面推过后，直接顶垮落，老顶暂时承受上覆岩层的重量，并将其重量传递到工作面前方煤壁和后方采空区冒落的矸石上，使得在工作面后方5～50m范围内采空区处于卸压状态。

(7)后支承压力区(F—G)由于上覆岩层砌体梁的形成，一端作用在采煤工作面前方煤壁，另一端作用于采空区冒落的矸石上，使采空区后方压力再次升高。该区处于工作面后方20—100m范围内。但在上覆岩层坚硬时，一般不会出现后支承压力。

(8)压力稳定区(G以外)随着工作面推进，支承压力不断前移，上覆岩层也缓慢下沉，于是在采空区50～100m以远压力逐渐趋于稳定。对于任何一个采煤工作面，前后方压力分布都有上述规律。只不过分区的范围不同，为掌握压力变化的确切范围与大小，一般应进行矿压的现场实测。煤矿采掘技术煤矿采掘技术2．采煤工作面上下两侧压力的分布规律采空区上覆岩层重力除转移到工作面前后之外，还向上下两侧转移。因此，在采空区上下两侧煤柱内同样会形成应力升高区，并随工作面推进向前传递。但工作面上下两侧的影响范围要比前后方小，且向煤层深部逐渐收敛

采煤工作面上下两侧压力分布

一般情况下，支承压力高峰点距煤壁3～8m，采动影响范围为15—85m左右。采煤工作面上下两侧压力分布表明，支承压力高峰区并不是紧靠采煤工作面上、下顺槽，而是与顺槽有一定的距离，要使巷道避开工作面上、下顺槽压力高峰区，就要将巷道布置在远离工作面的压力稳定区；或者是紧贴工作面的压力降低区。煤矿采掘技术

直接顶初次垮落A-初次垮落步距

3．采煤工作面的初次来压及其特点直接顶的初次垮落:当采煤工作面由切眼开始推进，将直接顶岩层象双支承梁一样支在前后方煤壁上。随着采空区的面积逐渐增大，梁的垮度也随之逐渐加大，由于直接顶岩层的层理与裂隙，在其自身重力及上部岩层的作用下，将产生弯曲下沉，到一定程度后，直接顶就会断裂并垮落的种现象。这时老顶作为上覆岩层支承体，支承其上部岩层荷重，并将压力转移于两侧煤柱之上，形成两侧煤柱上支承压力，从开切眼煤壁到直接顶初次垮落的距离称为直接顶的初次垮落步距

图2-1工作面直接顶的初次垮落

《规程》规定：采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。直接顶不能任其自然垮落。当工作面推进距离达到初次垮落距时，要进行初次放顶。采煤工作面初次放顶时必须制定安全措施，采煤区（队）长要亲临现场进行指挥。

2）初次放顶的安全措施对于单体支柱支护工作面，制定初次放顶安全措施时，应该遵循以下原则（1）适当加大控顶距，防止直接顶回转推垮工作面支架；（2）使用切顶支柱，密集放顶；（3）加强支柱的稳定性。尽量加打木垛，在不能打木垛的密集支护区，加打斜撑。老顶初次垮落L1-初次垮落步距老顶初次来压（顶初次垮落）

当工作面继续推进，直接顶呈悬臂梁状态，并随着回柱而随采随冒落；老顶则呈双支承梁状态。随其跨度和面积不断增加至上覆岩层负荷超过其极限强度时，老顶则急剧弯曲，下沉，直至断裂而垮落。通常把老顶第一次大面积垮落面造成工作面压力突然增大的现象叫做老顶初次来压或者顶初次垮落老顶初次来压步距老顶初次来压时，采煤工作面距开切眼煤壁的距离。初次来压特征：老顶初次来压比较突然。来压前回采工作空间上方的顶板压力比较小。因而往往容易使人疏忽大意。初次来压时，老顶垮距比较大，影响的范围也比较广，工作面易出现事故。老顶初次来压对工作面的影响较大，因此必须掌握初次来压步距的大小，以便及时采取对策。在来压期间，必须加强支架的支撑力，尤其要加强支架的稳定性。一般可以采用木垛、斜撑等特种支架加强回采工作空间的支护。

初次来压是工作面矿山压力显现的重要现象，衡量其指标是来压强度和初次来压步距，顶板坚硬、直接顶薄的工作面初次来压强度大、来压步距大。

老顶来压前，回采工作面的顶板压力并不大。但煤壁内的支承压力却达到了这种情况下的最大值。所以，煤帮的变形与塌落（片帮），常常是预示工作面顶板来压的一个重要标志。2）.初次来压及来压时的安全措施1）加强来压的预测预报，掌握老顶初次来压步距；2）适当缩小控顶距；3）提高支护质量，增加初撑力和增加和支架稳定性；4）对某些特别坚硬顶板，采用深孔爆破强迫放顶。5）一般可以采用木垛、斜撑等特种支架。煤矿采掘技术采煤工作面初次来压时有以下特点：(1)由于老顶的剧烈运动，使工作面顶板下沉量和下沉速度急剧增加；(2)工作面支架受力猛增，顶板破碎，并出现平行煤壁的裂缝，甚至出现工作面顶板台阶下沉；(3)煤壁片帮严重；(4)老顶由折断而垮落时，在采空区深处先发出沉闷的雷鸣声，而后发生剧烈的响动，垮落有时还伴有暴风并扬起大量煤尘。煤矿采掘技术

周期来压h-直接顶厚度；m-煤层厚度；L2-周期垮落步距

4．采煤工作面的周期来压周期来压（周期垮落）周期来压步距3.工作面老顶的周期来压及来压时的安全措施

1）工作面老顶的周期来压。随着回采工作面的推进，在老顶初次来压以后，裂隙带岩层形成的结构，将始终经历“稳定-失稳-再稳定”的变化，这种变化将呈现周而复始的过程。由于结构的失稳导致了工作面顶板的来压。这种来压也将随着工作面的推进而呈周期性出现。因此，由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压。

周期来压的主要表现形式是：顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱所受的载荷普遍增加；有时还可能引起煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象。如果支柱参数选择不合适或者单体支柱稳定性较差，则可能导致局部冒顶、甚至顶板沿工作面切落等事故。

2）工作面周期来压时的安全措施

（1）通过矿压观测，准确判断周期来压的时间和位置，做好预测预报工作。（2）做好来压前的支护工作，保证支架的规格质量，保证一定的支护密度和支架稳定性。（3）合理缩小控顶距，以利于工作面维护。（4）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。（5）加强正规循环，保持工作面推进速度。

由于在第一分层回采时顶板岩层已经历了一次悬露、破裂、折断和垮落的过程，完整性受到了破坏；因此，下分层工作面的老顶来压将会显著减弱或者不再显现，即通常所说的在回采顶分层时可能出现“动压”，而在回采下分层时则主要表现为“静压”。

其基本表现为老顶来压步距小；强度小；支架载荷变小；顶板下沉量变大。（三小一大）（二）分层开采时的矿山压力显现的基本规律

图2-2放顶煤开采技术由于放顶煤开采的支架上方存在一层厚而破碎且随采随放的顶煤，因而与分层开采相比，其矿压显现也有一些其自身的特点（三）放顶煤工作面矿山压力显现特征支承压力冒落的松散顶煤损伤和破坏的顶煤煤层放顶煤开采时，一次性采出厚度增大，直接顶的垮落高度成倍增加，并且与煤层的采出厚度显著相关。综放开采时，采场上方仍可形成稳定的砌体梁式老顶结构，但其形成的位置相对远离采场，其稳定性也发生了相应的变化。顶煤运移规律及对矿压显现有显著影响。支架上方的顶煤经过了支承压力作用发生了破碎，刚度降低，但破碎程度与顶煤强度，裂隙分布和支承压力分布情况等有关，坚硬顶煤的运移始动点距煤壁距离较小，累计位移量较小，顶煤的破碎效果较差，传递上覆岩层作用的能力较强，则表现出的矿压显现明显。支承压力分布区前移。放顶煤开采时，工作面前方的支承压力区距煤壁距离较大，发生前移。对软煤而言，支承压力峰值点距煤壁距离较硬煤的大，峰值小，分布平坦。支架工作阻力变化不大。放顶煤工作面的支架阻力不大于单一煤层或分层开采的顶分层开采的工作面的。来压的动载系数也没有明显变化，支架以初撑和一次增阻工作状态为主。前柱工作阻力普遍大于后柱的，一般为10-15%，对于软顶煤而言，顶煤的破碎和放出较充分，支架顶梁后部上方的顶煤较少，不利于传递上覆岩层的作用，因此相对硬顶煤而言，支架前柱的工作阻力大于后柱的工作阻力这一特点表现的更明显。二、采煤工作面顶板控制方法采煤工作空间的直接维护对象是直接顶，直接顶的好坏将对安全生产有直接影响。而直接顶的完整性又受到老顶平衡特征的影响从一定意义讲控制采煤工作面矿山压力显现主要是控制老顶的活动规律，使其不危及到工作面的安全。工作面支护的直接对象是直接顶。通过直接顶间接地对老顶的活动起一定的控制作用采煤工作面顶板控制实质是控制采煤工作面矿山压力显现。

（一）.采煤作业时的采空区顶板处理方法刀柱法充填法缓慢下沉法全部垮落法（二）.单体支柱支护工作面顶板控制1.木支柱。2.摩擦式金属支柱3.单体液压支柱（三）综采工作面顶板控制综采工作面顶板主要是通过液压自移支架来控制的。液压支架按照支架的支撑特点和结构特点分为1）支撑式2）掩护式3）支撑掩护式（四）特殊条件下采煤工作面顶板控制1采煤工作面初采时的顶板控制2采煤工作面过旧巷时的安全措施3采煤工作面过小地质构造时的安全措施4采煤工作面收尾时预防冒顶的安全措施

(三)掘进工作面矿山压力显现规律

掘进工作面矿山压力既来自地下岩层，又来自巷道本身。地下岩层是造成掘进工作面矿山压力的根本原因，但是如果不开凿巷道再高的原岩压力也无从释放，所以掘进工作面的开凿是造成矿山压力的直接原因。巷道的开凿(指每一次爆破后)打破了原岩的平衡状态，刚刚掘出的巷道顶板及其上部岩层，突然失去了支撑的同时，将其岩体重量转嫁给两侧巷帮和掘进迎头，使得巷帮和掘进迎头的压力急剧升高，形成尖峰负荷，继而随着巷帮的酥松和剥落，及时支护以及时间推移，负荷的尖峰逐渐变成了高峰，并使作用点移向巷帮内，这就是巷道会出现矿山压力的简单解释。

掘进工作面矿山压力显现规律：

从“开口’’第一次爆破后开始的压力突然集中显现在巷道壁上，是原岩压力的几倍至几十倍。用压力曲线图表示，巷壁压力呈尖峰状态，如图中初始压力曲线所示。

随时间推移，巷壁在高压作用下，逐渐酥碎了，压力则由尖峰变成了高峰并小了许多，其峰值作用点还逐渐向巷壁里面移动。如图所示。由此可以看出，及时进行支护，用以支撑刚刚失去支撑的顶板，分担巷壁上的尖峰压力，对于缓和工作面压力显现和减少片帮，冒顶都是有利的。特别是在集中压力区域或较软的岩层里掘进，更应注意支架的及时性和架设质量。

由于围岩性质的不同，在岩体内开掘巷道后，围岩的变化形式也不一样。

1.围岩为比较稳定的坚硬岩石：巷道开掘后，在巷道两侧形成支撑压力既是加上回采形成的支撑压力，由于岩石强度高，巷道围岩仍在弹性变化范围内，此时巷道甚至不用支护，极易维护。

2.围岩为中等稳定的坚硬岩石：巷道开掘后，在巷道两侧形成支撑压力和回采影响形成的支撑压力的作用下，顶板及两帮可能形成局部破碎和片落，支撑压力的最高点外移,巷道上方可以形成自然平衡拱。此时用支架对围岩进行维护，由于支架具有一定的工作阻力，使巷道变形稳定下来。

3.围岩为不稳定的岩石：巷道开掘后，由于围岩比较软弱，很快便会发生变形、移动和破坏，甚至可能发生冒落，底版也可能发生底臌，在支架支撑下，围岩可以处于极限平衡状态。有时虽有支架支撑也难以阻止其变形，如再受到采动的影响，变化将更剧烈，这时用一般的支架是无法维护的。

二、巷道掘进与支护

巷道掘进和支护是按照设计要求从岩体中把岩石破碎下来，并对所形成的空间进行支护，防止围岩继续破坏和垮落，其中心问题是破岩和支护。支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制围岩运动的发展速度，以维护安全的工作空间。巷道掘进方法有机掘和炮掘两种，而炮掘占绝大多数，对顶板的管理影响也以炮掘最大，采用钻爆法掘进的岩石巷道必须采用光面爆破技术。机掘与炮掘相比，巷道成型规整，围岩免遭炮震影响，对巷道围岩稳定性影响小，有利于顶板的管理。对炮掘作业，为减小爆破与支护对围岩的影响，保证巷道符合设计要求，必须做到以下几点：1.合理布置炮眼并正确打眼。2.合理确定爆破参数和爆破顺序。3.按规定质量标准进行支护.掘进机掘进破岩技术1、选择截割煤岩的原则

1）有利于顶板维护。

2）有利于钻进开切，截割阻力小。

3）截割工作效率高。

4）截齿损耗小，震动小。

5）避免出现大块，利于装载转运。2、截割质量要求

1）按设计对断面形状，支架规格和间距要求，截割时要一次达到够高、够深、够宽。

2）截割出的巷道断面周边轮廓规整，不欠挖、不超挖。

3）截割功率消耗低、截割损耗少。

巷道支护支护的作用：改善围岩稳定状况和控制围岩运动的发展速度，以维护安全的工作空间。支护的分类：根据支护对围岩的作用形式不同支：以抵抗围岩变形为主的各种支架形式。如棚式支架、砌碹等。护：以提高围岩自身支撑能力和稳定性为主的各种维护形式。如锚杆支护、锚喷支护和注凝固剂等。巷道支护的方式：木支架金属支架锚杆支护锚喷支护料石混泥土砌碹支护方式的选择，决定与围岩稳定状况，动压小的巷道，可采用沉缩量小的刚性支架，动压大的不稳定巷道，应选用可缩性支架。

1）具有一定的支撑力。

2）具有一定的可缩性。

3）具有一定的适应性。巷道支架应具备的性能3.锚杆支护锚杆支护是一种快速、安全、经济的的巷道支护方式。

1）锚杆支护理论

⑴悬吊理论：锚杆支护的作用是将巷道顶板较软弱的岩层悬吊在上部坚固的岩层上，控制和减弱岩层的下沉和离层，保持顶板的稳定。顶板锚固的总体强度应大于软弱岩层的重量，并保持1.5~3.0的安全系数。（2）组合梁理论：通过锚杆的支护作用，将顶板中不稳固的若干较薄的层状岩层锁紧成一个较厚的岩层，由叠合梁变成组合梁，显著提高岩梁抗弯曲能力并减小跨度。（3）紧固理论：在块状围岩中，锚杆可将巷道周围的危岩彼此挤紧，从而加固成能承受载荷的整体结构。（4）压缩（组合）拱理论：在松软岩层中，各个锚杆形成的压应力圆锥体交错重叠，形成一个连续的均匀压缩（组合）拱，以承受其外部破碎岩石施加的径向载荷。

2）锚杆的种类及适用范围按锚杆的种类很多，现在普遍使用的有：木锚杆、压缩木锚杆、金属楔缝式锚杆、金属倒楔式锚杆和钢筋旧钢丝绳锚杆。（1）木锚杆：结构简单、制造容易、成本低。但锚固力小（1吨左右），使用期短。一般用于围岩压力不大、服务年限不长（一年左右）的巷道。如经防腐处理，可以服务2~3年。（2）压缩木锚杆：这种锚杆安装后，逐渐吸收空气中的水分，整体膨胀，挤压孔壁，形成整体锚固。因此其锚固力比普通木锚杆大，如进行防腐处理，使用期限可达，使用期可达5年以上。（3）金属楔逢式锚杆：结构简单，工作可靠。但使用后一般不能回收，岩层较软时不能使用。（4）金属倒楔式锚杆：锚固力可达4吨以上。适用于服务年限3年以上的巷道。（5）钢筋沙浆锚杆：结构简单、制造容易、成本低、锚固力大。但不能立即实现初锚力。如配合喷浆使用，可用在服务年限较长1的主要巷道和硐室，此外还可用来防止巷道底臌。3）锚杆支护的优缺点（1）优点：坚固、耐用、安全、可靠，巷道维护量小、施工工程简单、劳动强度低，可紧跟掘进工作面，便于组织掘进、支护平行作业和一次成巷。有利于实现快速掘进和支护机械化。可缩小巷道掘进面的10%~20%，节省大量建筑材料，掘进费用低。（2）缺点：打顶眼困难。4、喷浆支护能够防止围岩风化，充填围岩裂隙，补平围岩凹凸，防止围岩裂隙的发育和围岩表面应力的集中，提高围岩的稳定性和支撑能力。1）优点：工艺简单、机械化程度高、速度快、效率高、成本低和应用范围广等。2）缺点：粉尘大，回弹物多。矿井顶板灾害防治

采煤工作面顶板事故的防治

我国煤矿工作面顶板伤亡事故占煤矿伤亡事故的比例较大，其中绝大多数发生在采煤工作面。据统计资料证明，采煤工作面每年因顶板事故而影响的产量变化在5％～10％之间，因此有必要深入地总结和分析常见顶板事故的原因和条件，认真地研究防止发生顶板事故的办法。工作面顶板事故发生的原因不外乎两个方面：一是对采场顶板、底板情况及活动规律(包括可能运动的范围、方向及时间)不够清楚；二是缺乏针对性的控制措施。只要能用正确的理论和手段实现对顶板的监测，掌握顶板情况及其活动规律，并提前采取针对性的控制措施，把顶板控制建立在科学的基础上，绝大部分事故是可以避免的。五、顶板事故的产生原岩应力重新分布掘进过程支护不及时支架强度不足顶板事故支架不适应围岩的变形与破坏类型变形的时间效应空洞围岩破坏特殊地质条件采矿岩石开挖开挖空洞周边应力集中

顶板事故的统计分析常见顶板事故的分类

(一)局部冒顶事故局部冒顶事故的特点是范围小，每次伤亡人数较少，很容易被人忽视，以致于这类事故不断发生。统计分析证明，每年因局部冒顶事故造成的死亡人数比重占60％一70％，重伤事故比重高达80％以上。局部冒顶就其触发的原因主要有两个方面：一是已破碎的顶板未能及时支护而局部冒落；二是老顶下沉迫使直接顶破坏支护系统，而造成局部冒落。这类事故就其发生的时间和地点而言，存在着一定的规律性，即绝大部分发生在临近断层、褶曲轴部等构造带范围。在正常顶板条件下，则多数发生在老顶宋压前后，特别是发生在直接顶是巾强度较低、分层厚度较小的岩层组成的条件下。(二)大面积切顶事故(俗称垮面事故)

1．直接顶运动造成的垮面事故

(1)推垮型事故当顶板运动时，在煤层的层面方向产生较大的推力，推倒支架，造成采煤工作面垮面事故。从推力方向来看，有三种形式：第一种是沿倾斜方向推垮支架，大都发生在沿走向推进的工作面；第二种是向煤壁方向推垮支架，大都发牛在采空区有悬顶的条件下；第三种是向采空区方向推垮支架，最易发生在倾斜推进的工作面。

(2)压垮型事故按压垮的方向不同，压垮型事故有向煤壁方向压垮和向采空区方向压垮两种形式。这类事故发生时，支架首先被来自顶板方向的作用力压弯、压断或压入松软底板而失去支撑作用，引起顶板垮落。

2．老顶运动所引起的垮面事故

(1)冲击推垮型事故这类事故发生时，老顶首先将其作用力施加在靠近煤壁处已离层的直接顶上，造成煤壁片帮、切顶，随后高速下沉的老顶把直接顶推垮。(2)压垮事故这类事故多发生在木支柱工作面，木支柱属刚性支柱，叫·缩量小，工作面支柱的受力不均匀。在老顶来压过程中，受力大的支柱首先被压断，其载荷转移到其他支柱上，其他受力大的支柱也被压断，结果使支柱被“各个击破”，最后连直接顶也支撑不住，造成垮面事故。采煤工作面常见的顶板事故类型

常见顶板事故的统计事故发生的时间及地点采煤工作面从开切眼推进到停采线为止，按顶板运动和矿压显现特征可分为两个阶段，其一是老顶的初次来压阶段；其二是老顶的周期来压阶段。

煤矿重大事故统计结果表明，77．4％的顶板事故发生在初次来压阶段，其中有71％的顶板事故发生在老顶来压之前，只有29％的事故发生在老顶来压时刻。

老顶岩梁在初次来压前，其两端有煤壁支撑，顶板下沉极少。此时工作面如果采用初撑力较低的增阻式支柱支护时，初次来压前支架支撑力较小，来压时支架极易失稳，很容易被突然运动的直接顶所推倒，引起推垮型事故。尽管工作面在正常推进阶段中，无论是推进时间还是推进距离，都要比老顶初次来压阶段长得多。但是，由表可知，发生重大冒顶事故的比重只占22．6％，其中老顶来压前，发生的事故比例只有29％。这说明进入正常推进阶段后，由于顶板周期来压步距仅为初次来压步距的1／2～1／4，老顶岩梁处在不等高支撑的条件下，因此只要支护强度高于直接顶的作用力强度，工作面支架也就有可能支撑部分老顶的作用力，避免了直接顶与老顶的离层，支架保持了本身的稳定性。在正常周期来压阶段中，老顶来压时垮面事故占71％，其原因除了周期来压比较频繁，发生事故概率增大外，主要还有两方面原因。

(1)周期来压前，顶板下沉量处于较小的状态，由于支架的工作阻力小，造成直接顶与老顶离层，结果老顶来压时，对直接顶形成动压冲击而推垮工作面。

(2)采用木支架等刚性支护的工作面，在老顶来压时刚性支架逐个被压断，最后支护系统失去支撑直接顶的能力，而造成压垮工作面的事故。

在老顶初次来压阶段的0～30m范围内，发生的顶板事故中有56．2％在工作面推进到距开切眼不到10m范围内，也就是工作面刚刚推进的地段。多数事故发生在工作面进行初次放顶期间，说明该地段老顶或强度高的直接顶上部的悬梁跨度小，挠曲下沉量小，支架工作阻力很小，很容易在其下部岩层切断时出现推垮型事故。沿工作面倾斜方向距上出口10m范围内，发生的顶板事故是临近下出口部位的两倍多，其主要原因是上出口上侧是采空区、支撑压力集中在工作面上出口处，顶板的完整性易于受到破坏。事故的类型及作用力来源

统计分析表明，所有重大切顶事故都是由直接顶来压或老顶来压所引起的，由表可知，其中直接顶来压所造成的事故占61％，而老顶来压所造成的事故仅占39％。由此可知，准确预报直接顶来压和老顶来压的时间和位置，提前采取措施，用正确的采煤方法、合理的支护方式及特殊的支护形式，是完全可以避免重大事故发生的。

工作面推垮型事故占71％。在直接顶运动造成的垮面事故中，推垮型事故占79％。这说明在单体支柱工作面，首先应使支架稳定，撑住顶板的压力。为此，必须提高支架的初撑力，采用合理的支护形式，来防止顶板运动椎垮工作面。关于发生的压垮型事故，在老顶来压事故中占42％，所占比例较大。这类事故一般常发生在采用木支柱的采煤工作面，其主要原因是木支柱的刚性大、可缩量小、易折断、不能适应顶板下沉和支撑顶板压力。实践证明，目前采用单体液压支柱的工作面，由于支架初撑力高、可缩量大，可大大地降低垮面事故。事故的范围

通过对30多次工作面切顶垮面事故的分析，由表可知，绝大部分垮面事故的范围是有限的，全工作面塌垮的严重事故极少。除直接顶和老顶来压可能分段进行外，事故的发生与工作面的生产工艺过程、各过程的操作情况以及工作面有关部位的支护状况有关。例如，直接顶在煤壁附近断裂时，采煤机盲目高速向前推进，造成大面积空顶，极易在直接顶和老顶来压时造成推垮工作面事故。所以，应掌握顶板来压的规律，事前掌握顶板活动的信息，从操作工艺、支护方式上采取正确的措施，多数事故是可以避免的。事故发生的煤层统计对30次顶板事故发生的煤层厚度条件统计分析的结果。由表可知，80％的冒顶事故发生在中厚及厚煤层条件下；薄煤层的采高小，顶板允许活动的空间小，顶板事故仅占20％；开采厚煤层下分层时所发生的顶板事故占58％，其主要原因是工作面人工顶板胶结不好，很容易发生局部冒顶，导致发生大面积推垮工作面事故。

由表可知，有52％的顶板事故发生在倾角超过20°的煤层条件下。其主要原因是煤层倾角越大，顶板沿倾斜方向下滑的危险性越大，如不设抬棚、木垛等特殊支护来加强控制，很容易发生沿倾斜方向推垮工作面的事故。

由表知，在13次大型推垮型事故中，53％是发生在岩层强度差别较大的复合顶板条件下。第一类顶板是由低强度的直接顶与高强度的老顶组成的；第二类是由软硬相间岩层组成的直接顶复合顶板。高强度的岩层需悬露较大面积才会有明显的下沉，如这时支架的初撑力较低，不能有效支撑直接顶的重量，处于悬露状态的低强度的直接顶或直接顶中的下部岩层很容易与老顶离层，且沿煤壁切断，造成推垮工作面事故。其中在第一类复合顶板条件下，由于直接顶冒落高度较大，能够充填采空区，较好地阻止了直接顶向采空区运动。因此，一般只在煤层倾角较大时才有可能发生沿倾斜方向推垮工作面的事故。而第二类复合顶板即直接顶本身是下软上硬的复合顶时，很容易发生沿倾斜及向采空区方向推垮工作面事故。因此，它是最危险的顶板组合条件。

由表可知，13次重大推垮型顶板事故中有47％是在人工顶板条件下发生的。而这类事故发生的地点大多数在开切眼附近。其主要原因是在开切眼附近的人工顶板多数处在与老顶离层状态。人工顶板不承受老顶的压力，一般人工顶板胶结程度也不好，易在采煤、放顶过程中发生局部冒顶。当煤层倾角较大时，容易诱发沿倾斜推垮工作面的重大事故。在老顶坚硬的人工顶板条件下，工作面仰斜推进是危险的。在这种情况下，只有把开切眼布置在采上分层的老顶断裂线以外，即初次来压步距L。的一半以外，否则向采空区方向推垮工作面的事故是很容易发生的。事故发生的工艺技术条件

由表可知，采煤工作面使用不同支护类型支架对顶板事故发生有很大影响。采用金属摩擦支柱的工作面占66．7％，其主要原因是金属摩擦支柱初撑力小，支护质量难以保证，而单体液压支柱初撑力高，可缩量大，呈恒阻特性，能适应顶板下沉和作用力的要求，很少出现工作面垮面现象。

木棚支护的工作面的顶板事故占33．3％，是因为木材存在初撑力小、稳定性差，既不能克服直接顶与老顶的离层，又不能很好地阻止顶板沿倾斜方向的运动。所以在复合顶板的条件下，特别是在煤层倾角较大时，很容易被直接顶的运动所推垮，造成垮面事故.另外，木支柱的可缩量很小，在老顶来压时，先将受力大的支柱压断，顶板压力转移集中到其他支柱上，然后逐个被压断，最后将支撑不住直接顶，造成垮面事故。从统计分析可以看出，绝大部分压垮型事故都发生在木支柱支护的工作面，且其80％是由老顶来压造成的。顶板控制的理论和实践证明，单体液压支柱的初撑力大，可以防止直接顶与老顶的离层，有利于保护支架的稳定性。由于这种支柱町缩量大，且具有恒阻性，既可及时对老顶让压，又可按设计要求保证对顶板的控制，能较好地实现对顶板“顶得紧、让得快、撑得住”的基本控制要求。

由表可知，回柱放顶引起的顶事故占52％，说明工艺操作引起的顶板支撑条件的改变是顶板大面积运动的一个重要因素，因此，通过矿压观测，掌握顶板活动规律，在回柱、放顶、采煤、支护、移溜和放炮等工艺过程前，采取有针对性措施，对防止顶板事故的发生是非常重要的。通过上述统计分析可以看出，减少顶板事故的关键在于以下几点。

(1)进行矿压观测，掌握顶板的活动规律，预测顶板的活动范围、方向及时间。

(2)对不同的煤层和顶板条件，正确选择工作面的支护方式。如果煤层倾角大或工作面仰斜推进时，为防止顶板沿倾斜方向滑动推倒支架，可通过架设抬棚、木垛和打斜撑等特殊支护增强支架的稳定性。

(3)采用正确的支护手段。木支柱、摩擦式金属支柱都存在着初撑力小、可缩量小等缺点，应大力推广单体液压支柱、滑移顶梁支架和自移式液压支架。

局部冒顶事故的防治

据统计，采煤工作面冒顶事故中，局部冒顶事故约占70％左右。由于这类事故范围较小，有时仅为1～2架或3～5架支架的范围，每次伤亡为1—2人，因而没有引起人们的足够重视。局部冒顶的原因有两类：一类是由于直接顶被破坏后失去有效的支护而造成局部冒落；另一类是老顶下沉迫使直接顶破坏工作面支架而造成局部冒顶。从事故发生的地点来看，局部冒顶町分为靠近煤壁附近的局部冒顶、上下出口局部冒顶、回柱放顶线附近的局部冒顶和断层带附近的局部冒顶。工作面局部冒顶事故的预兆1）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试探冒顶危险的方法2）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、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掉渣，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，其中又分锤击判断声法和震动探测法两种。前者是用稿或铁辊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的方法。具体做法是：用一手手指扶在顶板下面，另一手用指用稿、大锤或铁辊敲打顶板。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。这种操作方式人应站在支护完好的安全地点进行。靠煤壁附近的局部冒顶

由于原生裂隙及采动影响，在一些煤层的直接顶中，有两组相交的裂隙，容易形成所谓“草帽花”、“锅底面”、“驴槽面”等游离岩块的镶嵌型顶板，如图所示。由于受采煤机割煤或放炮落煤震动的影响，如支护不及时，直接顶中的游离岩块或破碎顶板将冒落伤人，造成局部冒顶事故。

当采用爆破法采煤时，如炮眼的角度布置不恰当，就有可能在放炮时崩倒支架而导致局部冒顶。当老顶来压时，煤层本身强度低，煤质软，易片帮，扩大了无支护空间，也可能导致局部冒顶。防止靠近煤壁附近的局部冒顶的措施有以下几点：

(1)采用能及时支护悬露顶板的支架，如横板连锁棚子、正悬臂交错金属顶梁支架，正倒悬臂梁支架和贴帮支柱等。

(2)在架设支架前必须敲帮问顶，以防落矸伤人，严禁工人在无支护空顶区内进行操作。(3)炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽可能避免崩倒支柱。

(4)工作面采用液压控制的滑移顶梁支护。

(5)尽量使工作面与煤层的主节理方向垂直或斜交，避免煤壁片帮。一旦煤壁片帮，应及时掏梁窝超前支护，防止冒顶。(6)综采时，对破碎直接顶可注入树脂粘结剂，使顶板固化，以防冒顶发生。综采工作面煤壁附近的局部冒顶事故的预防措施

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：①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；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粘结剂使其固化，以防止冒顶。

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，就可能被砸着而造成顶板事故。

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。防止放顶线上局部冒顶的主要措施有：

(1)加强地质观察工作，记载大块岩块的位置及尺寸。

(2)如果工作面采用的金属摩擦支柱支护，可在这些支柱上各支一根木支柱作为替柱，然后回撤金属支柱，最后用绞车回掉木支柱。

(3)为了防止直接顶中或金属网卜大块游离岩块在回柱时旋转而推倒工作面支架，造成冒顶事故，应在大岩块下采用打木垛等特殊支护手段加强支护。当大岩块长度沿走向超过一次放顶步距时，要加大控顶距，当大岩块全部处于放顶线以外时，再用绞车回掉支柱。

(4)在放顶线上架设具有液压操纵移置的切顶支架，能防止大块游离岩块旋转推倒支架的冒顶事故。尤其是当采空区悬顶时，效果更加明显。断层带附近的局部冒顶

断层带附近往往顶板裂隙发育、破碎。断层面间多含有层状或泥状物，断层面间比较光滑，上、下盘的岩石无粘结力，当断层面存在导水裂隙时，彼此分离更加严重。所以，断层带附近时常发生局部冒顶，必须加强对断层带附近的顶板控制。1．过断层的方法

如果断层落差小于采高的三分之一，断层附近顶板较为完整时，工作面可以硬推过断层。

对于断层落差不太大、能推过丁作面输送机时，可采用挑顶挖底或用顶柱支撑过断层的方法，如图所示。遇到走向断层且影响范围较小的可直接过；遇到倾斜断层、且范围较大的可调整工作面的方向，使其与断层斜交逐步推过。当工作面遇到断层落差较大、影响范围也较大时，可开探巷探明断层的范围，绕过断层带，采用另掘进开切眼或补巷过断层方法。过断层常用的支护方法

当断层的落差较小，顶板、底板或断层面比较平整，而且断层带附近顶板不破碎时，一般可用带帽点柱、棚子支护等支护方式。当断层附近的顶板较破碎时，顶板压力较大，可以采用一梁二柱或一梁三柱的棚子，并将断层带支护好，以防冒顶。棚子与棚子要连成整体，顶板与棚梁之间要刹紧背实。

当工作面遇到较大的断层，采高在2．5m～3．0m时，打垂直顶板的支柱有困难，可以留底煤，在底煤上铺底梁，再在底梁上架设支柱。底煤的侧面用拦板或笆片挡好，以防底煤塌落，并可在挡板或笆片外面加打木垛，如图(b)所示。如不留底煤，可先打超前托梁，然后由下向上架好木垛，如图（c）)。

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、下盘之间的岩石无粘结力,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。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。

对于有些综采工作面，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，不漏矸子，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。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。经常要进行机头机尾的移置工作，拆除老支柱支设新支柱时，碎顶可能进一步松动冒落。随着回采工作面的推进，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。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。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20m内的巷道支架也应以中心柱加强。陷落柱附近的局部冒顶

过陷落柱的方法和过断层一样，可以绕过，也可以硬过。采用硬过的方法时，根据陷落柱破碎程度的差别，可采用套棚、木垛、撞楔法过陷落柱，如图所示。

大型冒顶事故的防治工作面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，则坚硬的老顶要发生周期来压。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、支架都会出现老顶来压前各种预兆。1）顶板的预兆顶板连续发出断裂声，这是由于直接顶和老顶发生离层，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，这是老顶和上方岩层产生离层或断裂的声音。顶板岩层破碎下落，称之为掉渣。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，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，支架大量的被压弯或折断，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。2．按顶板垮落类型可把采煤工作面大冒顶分为压垮型、推垮型、漏垮型三种。压垮型冒顶事故是由于坚硬直接顶或老顶运动时，垂直于顶板方向的作用力，压断、压弯工作阻力不够、可缩量不足的支架，或使支柱压入抗压强度低的底板，造成大面积切顶垮面事故。实践表明，压垮型冒顶是在老顶来压时发生的，老顶来压分为断裂下沉和台阶下沉2个阶段。这2个阶段都有可能发生压垮型冒顶。推垮型冒顶事故是由直接顶和老顶大面积运动造成的，因此，发生的时间和地点有一定的规律性，多数情况下，冒顶前采煤工作面直接顶已沿煤壁附近断裂；冒顶后支柱没有折损只是向采空区倾倒，或向煤帮倾倒，但多数是沿煤层倾向倾倒.漏垮型冒顶的原因如下：由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，采煤工作面支护系统中如果某个地点开始沿工作面往上全部漏空，造成支架失稳，导致漏垮型事故发生。

采煤工作面中容易发生大冒顶的地点1）开切眼附近。在这个区域顶板上部硬岩老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岩石倾斜下滑加大。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。1）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，又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。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倒支架，应采用斜撑、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面中，用拉钩式连接器把每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”。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。采煤工作面大面积冒顶的预防措施4）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已离层断裂，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。5）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，就破坏了复合顶板的完整性，易造成推垮冒顶事故。6）高压注水和强制放顶。对于坚硬难冒顶板可以用微震仪、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。具体可以采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。7）加强矿井生产地质工作，加强矿压的预测预报。此外，还可以改变工作面推进方向，如采用伪俯斜开采，防止推垮型大冒顶。工作面大冒顶的处理措施

冒顶影响的范围不大，冒落下来的矸石块度不大，用人工或采取一定措施后能够搬得动时，一般采取恢复工作面的方法处理冒顶。1)恢复冒顶区工作面的方法（1）从冒顶地点的两端。由外向里进行，先用双腿套棚维护好顶板，保护退路畅通。棚梁上用小木板刹紧背严，防止顶板继续错动、垮落。梁上如有空顶，要用小木垛接顶。（2）边清理冒落矸石边架设工作面支架，把冒落得矸石清理倒入采空区，每清理一架棚的距离工作面架一棚。若顶板压力大，可在冒顶区两头用木垛维护顶板。（3）清理过程中遇到大块矸石不易破碎时，可用电钻（如有压风最好用风钻）打眼放小炮的办法进行破碎。钻眼数量和每个炮眼装药量应根据岩块大小与岩石性质来决定。（4）如顶板冒落的矸石很破碎，一次正修巷道不易通过时，可先沿煤壁输送机道整修一条小巷。2)另开巷道饶过冒顶区

当冒顶范围大，不易采用恢复冒顶区工作面的方法处理时，可采用另开巷道绕过冒顶区的方法，也就是重新掘开切眼的方法。根据冒顶区发生在工作面的不同位置，一般分以下三种情况来处理：冒顶区发生在工作面机尾处。沿工作面煤壁从回风巷重开一条巷绕过冒顶区，将输送机机尾缩至工作面内支架完整处，工作面继续掘进。新掘巷的支架多采用一梁两柱或一梁三柱棚子。当工作面与新掘巷采成直线时，再将刮板输送机机尾延长至回风巷。恢复正常回采。当冒顶区面积较大，矸石堵塞巷道，造成采空区回风角瓦斯积存时，要先排除积聚的瓦斯。（2）冒顶区发生在工作面的进风巷附近。处理方法和在回风巷附近基本相同，同样采用部分重开掘开切眼的方法处理矛盾。从工作面下部煤壁错过一段，留3-5m煤柱或紧贴工作面煤壁从进风巷斜掘一条开切眼与工作面相通，将新开切眼与工作面连接处刷成允许刮板输送机弯曲的一个角度，就可以正常出煤。（3）冒顶区发生在工作面中部平行工作面煤壁留3-5m煤柱重新掘开切眼，新开切眼的支架，一般采用一梁两柱棚，新开切眼的掘进，可以从工作面的进风巷和回风巷同时掘进，以提高掘进速度，尽快恢复生产。

掘进新的开切眼时，除采取上述安全措施外，还应注意以下几点：①新切眼一般是由冒顶区下部沿煤壁向上掘进，而不采取由上向下掘进。由上向下掘进，出煤不方便，且不安全，会使冒顶范围扩大。②掘进新开切眼时，如果压力不大，可以采用一梁两柱的直腿棚子边掘进边架设，如果顶板压力大，应采用梯形棚子。③新开切眼靠冒顶区的一侧，必须用木板背严，并留适当的煤柱，以防冒顶区的碎石流入新眼内。④根据实际情况，新开切眼的长度要解决好通风问题。

各类型大冒顶事故致因及防治1）老顶来压时的压垮型冒顶（1）发生压垮型冒顶事故的的一般条件：①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；②直接顶上面老顶分层厚度小于5~6m，初次来压步距为20~30m，或更大一些。③采煤工作面中，当支柱的初撑力较低时，老顶断裂在煤壁之内。当工作面推进到老顶断裂线附近时，顶板出现台阶下沉，这时老顶岩块的重量全部由采场支架承担。（2）老顶来压时的压垮型冒顶事故的致因①垮落带老顶岩块压坏采煤工作面支架导致冒顶垮落带老顶岩块压坏采场支架②垮落带老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，在老顶岩块未明显运动之前，直接顶与老顶已发生离层垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架离层冲击压坏支架当老顶岩块向下运动时，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。综采工作面如遇老顶冲击来压，可能将支架压死、压坏（立柱油缸炸裂、平衡千斤顶拉坏等）或压入底板，发生顶板事故。（3）预防老顶来压时的压垮型冒顶事故的措施①采场支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层;②采场支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求;③普采工作面遇到平行工作面的断层时，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；④采场支架的支撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层的重量。⑤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。⑥遇到平行工作面的断层时：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裕，则工作面可以正常推进，若支架的工作阻力没有太大的富裕，则应考虑使工作面与断层斜交或在采空区挑顶的措施过断层。厚层难冒顶板大面积冒顶大面积切冒又称大面积塌冒，曾称大面积来压，是指采空区内大面积悬露的坚硬顶板在短时间内突然塌落而造成的大型顶板事故。（1）发生的条件：当煤层顶板是整体厚层硬岩层顶板（如砂岩、砂砾岩、砾岩等其分层厚度大于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，不仅由于重量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。大面积切冒的机理。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，采空区周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。（2）预兆：顶板断裂声响的频率和音响增大；煤帮有明显受压与片帮现象；底板出现底鼓或沿煤柱附近的底板发生裂缝；上下平巷超前压力较明显；工作面中支柱载荷和顶板下沉速度明显增大；有时采空区顶板发生裂缝或淋水加大，向顶板中打的钻孔原先流清水后变为流白湖状的液体，这是断裂层岩块互相摩擦形成的岩粉与水的混合物。（3）探测方法：可以用微震仪、地音仪和超声波地层应力仪等进行预测，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。（4）预防措施：①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15MP。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得胶结物和部分矿物，消弱层间黏结力；高压水可以形成水楔，扩大和增加岩石中的裂隙与弱面。因此，注水后岩石的强度将显著降低。30m17-21º高压注水②强制放顶。所谓强制放顶，就是用爆破的方法人为地将顶板切断，使顶板冒落一定厚度形成杆石垫层。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杆石垫层则可以缓和顶板冒落时产生的冲击波及暴风。爆破放顶主要有三种方法

1平行工作面深孔强制放顶

2钻孔垂直工作面的强制放顶

3超前深孔爆破预松顶板工作面漏垮示意图（1）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（2）预防漏垮型冒顶的措施：

选用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力与可缩量；顶板必须背严实；严禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出现局部冒顶。大面积漏垮型冒顶的原因及防治复合顶板推垮型冒顶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。（1）复合顶板的特征：①煤层顶板由下“软”上“硬”不同岩性的岩层组成；②“软”、“硬”岩层间有煤线或薄层软弱岩层；③下部“软”岩层的厚度大于0.5m,小于3.0m。

实际上是指：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得粘结力，因此下部岩层与上部岩层形成离层。从外表看，似乎下部岩层较软，上部岩层较硬。下位软岩层离层断裂（2）复合顶板推垮型冒顶的机理：①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。②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。三是支柱初撑力低，由于支柱初撑力低，导致下位软岩层沿煤帮断裂。（3）预防措施①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°。②掘进上下顺槽时不破坏复合顶板。③工作面初采时不要反推。④控制采高，使软岩层冒落后能超过采高。⑤尽量避免上下顺槽与工作面斜交。⑥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。⑦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。除上述措施外，还有两条应该采用的。第一，在使用摩擦支柱和金属铰接顶梁的回采工作面中，用拉钩式连接器把每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”。第二，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。１．采煤安全检查的主要依据《煤矿安全规程》《《煤矿安全规程》执行说明