关于煤矿顶板事故的分析

摘要：顶板事故对矿井安全生产危害极大，据统计，冒顶事故所占的比例占其他事故的60%以上，伤亡人数占40%左右。因此，我们必须分析掌握煤矿发生冒顶事故的原因、预兆、研究有效预防措施，以降低煤矿顶板事故的发生，保证煤矿安全生产。

关键词：顶板 顶板事故 顶板压力

一、顶板类型

煤层顶板由伪顶、直接顶和老顶构成。伪顶是指紧贴在煤层之上，极易垮落的薄岩层；直接顶是位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上，一般由一层或几层厚度不定的泥岩、页岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层所组成，直接顶按稳定性可分为：不稳定顶板，中等稳定顶板，稳定顶板，坚硬顶板；老顶又叫基本顶，顶板分为坚硬难冒顶板、破碎顶板和复合型顶板。坚硬难冒顶板是指直接顶岩层比较完整、回柱后不能立即垮落的顶板。破碎顶板指的岩层的强度低、节理裂隙十分发育、整体性差，自稳能力低，并在工作面控顶区范围内维护困难的顶板。

二、顶板事故的分类

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、漏垮型冒顶和推垮型冒顶三类。

1、局部冒顶，局部冒顶是指冒顶范围不大，有时仅在3-5支架范围内，伤亡人数不多（1-2人）的冒顶。实际生产中局部冒顶的次数远大于大型冒顶事故，约占采场冒顶事故的70%，危害比较大。

2、大型冒顶；大型冒顶是指范围较大，伤亡人数较多（每次死亡三人以上）的冒顶。

3、压垮型冒顶，因支护强度不足，顶板来压时压垮支架而造成的冒顶事故。

二、冒顶事故原因

冒顶事故发生的根本原因在于开采过程中矿山压力的活动所造成。顶板的矿山压力活动过程中发生不同程度的变形，先是沿着顶板节理出现裂隙，产生离层现象。此时，如果顶板管理不当，支护质量不好，压力继续增大，岩石变形超过弹性变形极限，就会出现断裂、垮落、片帮或局部冒顶。从发生冒顶事故的原因分析，有的属于对客观事物的认识不足，而较多的则是现场管理不善所造成。

三、冒顶的预兆

冒顶的预兆是多方面的，有声音方面、顶板上的、支架及棚子上的及煤帮上的预兆等。

1、声音方面的预兆

采掘工作面冒顶前会发出多种声音，如：采煤工作面老顶断裂时发出的鸣炮声、直接顶受压时的破裂声、掘进工作面棚子及背顶材料受压后的劈裂声等，都是冒顶的预兆。

2、直接顶上的预兆

采煤工作面直接顶在受到老顶压力后，会更加破碎，裂缝条数会增多、加宽，出现掉渣甚至下矸雨。同时，直接顶的下沉量也会增大，下沉速度加快。在掘进工作面，顶板同样会出现裂缝、掉渣、离层等，所有这些现象的出现都表明冒顶事故即将来临。

3、支架及棚子上的预兆

采煤工作面冒顶前反映在支架上的预兆有活柱下缩速度加快，下缩量加大，支柱被折断、压弯或整体向一方倾斜推到。在掘进工作面，棚子及前探支架被压弯、压劈。

4、煤壁上的预兆

顶板来压时，工作面煤壁会因受压而片帮，且片帮速度比平时快，片帮程度严重。同时，由于煤壁片帮，导致顶板，破碎的直接顶失去支撑也会发生冒顶。

四、顶板事故的防治措施

1.老顶来压时的压垮型冒顶预防

压垮型冒顶是指因工作面支护强度不足和顶板来压引起支架大量压坏而造成的冒顶事故。预防方法如下：

（1）采煤工作面支架的初撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层的重量。

（2）采煤工作面的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层。

（3）采煤工作面支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求。

（4）普采工作面遇到平行工作面的断层时，在断层范围内要及时加强工作面支护（最好用木垛），不得采用正常办法回柱。

（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）工作面支护是液压自移支架时，若支架的工作阻力有较大的富余，则工作面可以正常推进；若支架的工作阻力不够富余，则工作面与断层斜交过断层。

2.破碎顶板大面积漏垮型冒顶预防

由于煤层倾角大，直接顶又异常破碎，工作面支护不及时，在某个局部地点发生冒漏，破碎顶板就可能从这个地方开始沿工作面往上全部漏空，造成支架失稳，导致漏垮型工作面冒顶。预防漏垮型冒顶的措施有：

（1）选用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力和可缩量。

（2）顶板必须背严背实。

（3）严禁放炮，移溜等工序弄到支架，防止出现局部冒顶。

3.复合型顶板推垮型冒顶预防

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。

复合顶板是由于下软上硬岩层构成，在开采时，容易形成离层、断裂，导致冒顶。预防措施有：

（1）应用伪俯斜工作面并使垂直工作面方向的向下倾角达40°～60°。

（2）掘进上下平巷时不破坏复合顶板。

（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）尽量避免上下平巷与工作面斜交。

（6）在开切眼附近于控顶区内，系统地布置树脂锚杆。

（7）灵活地应用戗棚，使它们迎着岩体可能推移的方向支设。

（8）提高单体支柱的初撑力和刚度。

（9）提高支架的稳定性，用拉钩式的连接器把每排支柱从工作面上端至工作面下端连接起来。

4.采煤工作面局部冒顶事故预防

局部冒顶多发生在工作面上下端头、煤壁区、放顶区等地点，许多垮面事故是由局部冒顶发展而成的，一般预防措施如下：支架方式需各顶板岩性相适应，不同岩性的顶板要采用不同的支架方式。采煤后要及时支护。一般要采用超前挂金属探梁或打临时支柱的方法及时支护，防止局部冒顶。整体移输送机时要采取有效措施，在整体移输送机时，对容易冒顶比较破碎的顶板，必须采取相应的措施。例如，采取边移输送机，边回临时支柱和边支基本支柱的快速支柱回柱方法。工作面上下出口要有特种支架。一般在上下出口范围内加设台棚或木垛等，加强支护。

5.掘进工作面冒顶的预防

1）掘进巷道冒顶事故的防治措施

（1）可能的情况下，巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的影响。

（2）巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩的压力。

（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，尽可能采用有初承力的支架；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）凡因支架失效而空顶的地点，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）在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性，可以在巷道的支架之间用拉撑件连接固定，增加架棚的稳定性，以防推倒。倾斜巷道中支架被推倒的可能性更大，其支架间拉撑件的强度、密度要适当加大。

参考文献：

[1]张兵.冒顶片帮伤亡事故的原因及预防，金属矿山，2004.07

[2]郑纪峰.煤矿综放工作面冒顶原因分析及处理方法，科技纵横.2009，07