煤矿顶板管理及事故的预兆、预防和处理
刘士平
简要描述顶板事故的分类，产生的原因、预兆、预防及处理方法。 矿井在开采过程中采掘工作面或已掘的巷道内所发生的冒顶、片帮、掉矸等造成的人身伤亡和生产事故统称为顶板事故。
顶板事故是煤矿五大灾害之一，掌握冒顶事故的预兆及其预防措施是煤矿安全生产的重要保证。顶板事故对矿井安全生产危害性极大，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40%左右。因此我们必须掌握煤矿安全冒顶事故的原因、预兆，研究有效预防措施，以降低煤矿顶板事故的发生，保证煤矿的安全生产。
第一节 顶板事故分类
一、顶板的分类
1、伪顶：直接位于煤层之上较薄的软岩层。通常是泥质页岩、泥岩，富含植物化石，在采煤时随落煤面垮落，不易支护，容易影响煤质。
2、直接顶：位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上的泥岩、页岩、粉砂岩或细砂岩，具有一定的稳定性，它随回柱面垮落。
3、老顶（基本顶）：位于直接顶（无直接顶时）之上较坚硬的岩层，多为砂岩、砾岩、石灰岩，它能在采空区较长时间内维持很大面积不垮落。
二、顶板事故的分类
1、按造成冒顶的力源及施力方向分
①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。 ②漏垮型冒顶
由于顶板破碎，支护不严而引起的顶板岩石冒落的冒顶事故。 ③推垮型冒顶
因复合型顶板条件下或大块游离顶板作用使大量支架倾斜而造成的冒顶。
2、按冒顶的范围分
①局部冒顶
指顶板冒落范围不大，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，约占采面顶板事故的70%，危害也比较大。
②大型冒顶
指冒顶范围较大，伤亡人数多，而且来势凶猛，处理起来难度较大的冒顶。
第二节 工作面冒顶事故的基本规律
一、事故频率
顶板破碎或不稳定顶板事故多，约占全部工作面顶板事故的70%-80%。中等稳定和部分稳定顶板事故少，约占全部工作面顶板事故的20%-30%，坚硬顶板事故冒落面积大，往往造成重大恶性事故。
二、冒顶地点
大多发生在煤壁线、切顶线和工作面端头附近地点。
三、支护形式和机械化程度
安全状况：综合机械化采煤＞普通机械化采煤＞高档炮采＞炮采
四、顶板来压
冒顶事故多发生在顶板来压期间，约占顶板事故的60%-70%，尤其在直接顶和老顶来压期间事故更多。
五、煤层条件
煤层倾角越大，煤层厚度越厚，其事故发生频率越高，复合煤层顶板的事故率超过简单构造煤层事故率。
六、回采工序
回柱放顶事故率约占30%-50%，且炮采和普采采煤最后回柱的瞬间发生事故的概率较高。
七、地质构造
顶底板起伏不平或大采高很容易造成片帮和推倒支架，断层破碎带容易发生冒顶。
第三节 冒顶的预兆、原因、防治措施
一、冒顶的预兆
在顶板事故发生前一般都有预兆，这些预兆可分为以下几个方面：
1、声音方面的预兆：老顶断裂时会发出鸣炮声、闷雷声，在老顶的压力下直接顶破碎、发出破裂声，支护设备有劈裂声。
2、直接顶上的预兆：在压力作用下直接顶下沉速度加快，下沉量增大，直接顶裂隙条数增多并加宽，出现掉渣、“下矸石雨”现象，
顶板弯曲下沉。
3、支护设备上的预兆：在压力作用下，采掘空间的支柱受力增大出现钻底。活柱下缩速度加快，下缩量加大现象，有时支柱被压裂、压断或有支柱整体向一侧倾斜。
4、煤壁上的预兆：煤壁在压力作用下被压酥，出现片帮速度加快，片帮量加大现象。
5、压力显现预兆：地板鼓起、瓦斯增大、淋水增大。
二、冒顶的原因
1、因作用在支架上的载荷过大引起的冒顶。
①由于岩石容重过大；②由于煤层厚度增大；③由于采空区矸石垫形成缓慢；④由于采空区充填不满；⑤由于覆盖岩层的岩石自承能力降低；⑥由于采空区冒落矸石碎涨系数小。
2、因临近岩石的滑动而引起的顶板冒落
①由于岩石容重增大；②由于顶板或地板地质构造的变化；③由于岩石倾角的意外变化；④由于裂隙的摩擦系数减少。
3、因支护不及时引起的顶板冒落
①在时间上（如：支架性能不合适，地板突然破坏）；②在空间上（如：倾斜工作面因矸石下滑面推到支架，煤壁附近顶板支护不好，偏心载荷作用在支架上，顶梁与顶板接触不好）。
4、因煤壁片帮引起的顶板冒落
①由于重力（如：工作面片帮、煤壁向倾斜方向下滑）；②由于煤层开采释放的各种力（如煤岩突出）；③由于煤层内瓦斯压力所作
用的力（如：煤和瓦斯突出）。
三、防治冒顶的措施
1、支护方式要与顶板的岩性相适应，不同岩性的顶板要采取不同的支护方式。
2、采煤以后要及时支护，特别是对于破碎松软顶板，一定要及时支护，缩短顶板的悬露时间。普采工作面要及时挂梁，综采工作面要跟紧采煤机后移架，掘进工作面要采用前探梁支护。
3、普通机械化采煤，在整体推移运输机时要采取有效措施，采用边移运输机边去掉临时柱，并紧跟着打基本支柱的方法。
4、工作面上下出口处要设有特殊支护。因为在上下出口处空顶面积大，顶板外露时间长，在超前压力作用下顶板下沉量大，另外在移机头机尾时，反复支撤支柱，对顶板破坏很大更易冒顶。所以在上下出口处一般都加设抬棚和大梁。
5、炮采工作面防止放炮崩到棚子。一是炮眼布置必须合理，装药量要适当；二是支护质量必须合格，要牢固有劲，不搭在浮煤上（如放炮崩到棚子，必须及时架设，不许空顶）。
6、坚持工作面正规循环作业，有效缩短工作面顶板悬露的时间，从而减小顶板下沉量，实现正规循环作业，工作面支护整齐有力，不易折断，使顶板有效得到控制。
7、坚持“敲帮问顶”制度，人员进入工作面后首先进行“敲帮问顶”工作，检查顶板，对已经离层的顶板要处理下来，处理不下来时要打点柱支撑，防止冒顶伤人。
8、采取正确的回柱方法，严格执行放顶程序，特别是对每茬的交接处的最后一两棵柱子要特别小心，严禁违章回柱。
第四节 处理冒顶的原则及方法
一、处理顶板事故的一般原则
处理顶板事故的主要任务是抢救遇险人员，恢复通风和尽快恢复生产等。
尽快抢救遇险人员是处理冒顶事故的第一要务，整个抢救遇险人员的工作应遵循下列原则：
1、发生事故后，必须按照《煤矿安全规程》《矿井灾害预防处理计划》的要求积极、及时地进行处理事故工作。严禁盲目蛮干和惊慌失措。
2、充分利用现有的人力、设备和材料，全力以赴地进行抢救工作，行动中必须坚持统一指挥和严密的组织，严禁各行其事和单独行动。
3、要根据事故的情况和客观条件，采取合理有效的措施，将事故控制在最小程度，防止事故扩大。
4、抢救过程中必须切实注意安全，要有防止事故区条件恶化、保证抢救人员人身安全的措施，特别要避免顶帮二次垮落等再生事故的发生。
5、抢救遇险人员时，抢救人员首先要检查冒顶地点附近支架情况，对折损、歪扭、变形的支架，要立即处理好，以保证在抢救埋压人员时的退路安全。其次要根据顶板情况，在保证抢救人员和抢救工
作方便的情况下，因地制宜的进行支护，阻止冒顶进一步扩大。在检查架设的支架牢固可靠后，先指派专人观山，然后才能清理埋压人员附近冒落的矸石、浮煤，直把遇险人员抢救出来。在抢救过程中可用长木棍向遇险人员送饮料和食物，利用压风管向遇险人员送入新鲜空气。利用喊话，振奋遇难者的精神，稳定情绪。在清理矸石时，要小心使用工具，以免伤害遇险人员。如果有遇险人员被大块岩石压住，应采用液压千斤顶等工具把大块岩石顶起，将人员迅速救出。在遇险者肢体被埋压环境条件特别恶劣，对遇险人员及抢救人员生命有较大威胁时，可采取被压者截肢的办法立即将遇难者救出。
.二、冒顶的处理方法
1、采煤工作面发生小范围冒顶，顶板没有冒实，顶板矸石已暂时停止下落，一般采用陶梁窝、探大梁、单体柱、单腿棚或悬挂铰接顶梁进行处理。
2、当冒顶范围大且冒顶区稳定一般采取从冒顶两端向中间进行探梁架棚处理。若冒顶矸石不停往下流，冒顶区不稳定要采取撞楔法处理。
3、当冒顶范围大，人员堵在中间，处理难度大时可沿煤壁开小洞，架设梯形棚子接近被埋压人员。
4、当冒顶范围大处理困难但无埋压人员时，可将运输机机尾缩短到冒顶区下方向前推进3-5m时，再向上掘进甩掉冒顶区。
5、在处理冒顶前首先对冒顶区两端进行加固，防止冒顶扩大，大坡度采煤工作面必须坚持自上而下进行处理。
思考题
一、什么叫直接顶？
答：位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上的泥岩、页岩、粉砂岩或细砂岩，具有一定的稳定性，它随回柱面垮落。
二、冒顶分几种类型？
答：1、按造成冒顶的力源及施力方向分
①压垮型冒顶
②漏垮型冒顶
③推垮型冒顶
2、按冒顶的范围分
①局部冒顶
②大型冒顶
三、冒顶的预兆是什么？
答：顶板有鸣炮声、闷雷声、支架有破裂声，顶板裂隙、掉渣、弯曲下沉，煤壁片帮量增大、底板鼓起、瓦斯增大、淋水增大。
煤矿顶板管理及事故的预兆、预防和处理
刘士平
简要描述顶板事故的分类，产生的原因、预兆、预防及处理方法。 矿井在开采过程中采掘工作面或已掘的巷道内所发生的冒顶、片帮、掉矸等造成的人身伤亡和生产事故统称为顶板事故。
顶板事故是煤矿五大灾害之一，掌握冒顶事故的预兆及其预防措施是煤矿安全生产的重要保证。顶板事故对矿井安全生产危害性极大，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40%左右。因此我们必须掌握煤矿安全冒顶事故的原因、预兆，研究有效预防措施，以降低煤矿顶板事故的发生，保证煤矿的安全生产。
第一节 顶板事故分类
一、顶板的分类
1、伪顶：直接位于煤层之上较薄的软岩层。通常是泥质页岩、泥岩，富含植物化石，在采煤时随落煤面垮落，不易支护，容易影响煤质。
2、直接顶：位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上的泥岩、页岩、粉砂岩或细砂岩，具有一定的稳定性，它随回柱面垮落。
3、老顶（基本顶）：位于直接顶（无直接顶时）之上较坚硬的岩层，多为砂岩、砾岩、石灰岩，它能在采空区较长时间内维持很大面积不垮落。
二、顶板事故的分类
1、按造成冒顶的力源及施力方向分
①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。 ②漏垮型冒顶
由于顶板破碎，支护不严而引起的顶板岩石冒落的冒顶事故。 ③推垮型冒顶
因复合型顶板条件下或大块游离顶板作用使大量支架倾斜而造成的冒顶。
2、按冒顶的范围分
①局部冒顶
指顶板冒落范围不大，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，约占采面顶板事故的70%，危害也比较大。
②大型冒顶
指冒顶范围较大，伤亡人数多，而且来势凶猛，处理起来难度较大的冒顶。
第二节 工作面冒顶事故的基本规律
一、事故频率
顶板破碎或不稳定顶板事故多，约占全部工作面顶板事故的70%-80%。中等稳定和部分稳定顶板事故少，约占全部工作面顶板事故的20%-30%，坚硬顶板事故冒落面积大，往往造成重大恶性事故。
二、冒顶地点
大多发生在煤壁线、切顶线和工作面端头附近地点。
三、支护形式和机械化程度
安全状况：综合机械化采煤＞普通机械化采煤＞高档炮采＞炮采
四、顶板来压
冒顶事故多发生在顶板来压期间，约占顶板事故的60%-70%，尤其在直接顶和老顶来压期间事故更多。
五、煤层条件
煤层倾角越大，煤层厚度越厚，其事故发生频率越高，复合煤层顶板的事故率超过简单构造煤层事故率。
六、回采工序
回柱放顶事故率约占30%-50%，且炮采和普采采煤最后回柱的瞬间发生事故的概率较高。
七、地质构造
顶底板起伏不平或大采高很容易造成片帮和推倒支架，断层破碎带容易发生冒顶。
第三节 冒顶的预兆、原因、防治措施
一、冒顶的预兆
在顶板事故发生前一般都有预兆，这些预兆可分为以下几个方面：
1、声音方面的预兆：老顶断裂时会发出鸣炮声、闷雷声，在老顶的压力下直接顶破碎、发出破裂声，支护设备有劈裂声。
2、直接顶上的预兆：在压力作用下直接顶下沉速度加快，下沉量增大，直接顶裂隙条数增多并加宽，出现掉渣、“下矸石雨”现象，
顶板弯曲下沉。
3、支护设备上的预兆：在压力作用下，采掘空间的支柱受力增大出现钻底。活柱下缩速度加快，下缩量加大现象，有时支柱被压裂、压断或有支柱整体向一侧倾斜。
4、煤壁上的预兆：煤壁在压力作用下被压酥，出现片帮速度加快，片帮量加大现象。
5、压力显现预兆：地板鼓起、瓦斯增大、淋水增大。
二、冒顶的原因
1、因作用在支架上的载荷过大引起的冒顶。
①由于岩石容重过大；②由于煤层厚度增大；③由于采空区矸石垫形成缓慢；④由于采空区充填不满；⑤由于覆盖岩层的岩石自承能力降低；⑥由于采空区冒落矸石碎涨系数小。
2、因临近岩石的滑动而引起的顶板冒落
①由于岩石容重增大；②由于顶板或地板地质构造的变化；③由于岩石倾角的意外变化；④由于裂隙的摩擦系数减少。
3、因支护不及时引起的顶板冒落
①在时间上（如：支架性能不合适，地板突然破坏）；②在空间上（如：倾斜工作面因矸石下滑面推到支架，煤壁附近顶板支护不好，偏心载荷作用在支架上，顶梁与顶板接触不好）。
4、因煤壁片帮引起的顶板冒落
①由于重力（如：工作面片帮、煤壁向倾斜方向下滑）；②由于煤层开采释放的各种力（如煤岩突出）；③由于煤层内瓦斯压力所作
用的力（如：煤和瓦斯突出）。
三、防治冒顶的措施
1、支护方式要与顶板的岩性相适应，不同岩性的顶板要采取不同的支护方式。
2、采煤以后要及时支护，特别是对于破碎松软顶板，一定要及时支护，缩短顶板的悬露时间。普采工作面要及时挂梁，综采工作面要跟紧采煤机后移架，掘进工作面要采用前探梁支护。
3、普通机械化采煤，在整体推移运输机时要采取有效措施，采用边移运输机边去掉临时柱，并紧跟着打基本支柱的方法。
4、工作面上下出口处要设有特殊支护。因为在上下出口处空顶面积大，顶板外露时间长，在超前压力作用下顶板下沉量大，另外在移机头机尾时，反复支撤支柱，对顶板破坏很大更易冒顶。所以在上下出口处一般都加设抬棚和大梁。
5、炮采工作面防止放炮崩到棚子。一是炮眼布置必须合理，装药量要适当；二是支护质量必须合格，要牢固有劲，不搭在浮煤上（如放炮崩到棚子，必须及时架设，不许空顶）。
6、坚持工作面正规循环作业，有效缩短工作面顶板悬露的时间，从而减小顶板下沉量，实现正规循环作业，工作面支护整齐有力，不易折断，使顶板有效得到控制。
7、坚持“敲帮问顶”制度，人员进入工作面后首先进行“敲帮问顶”工作，检查顶板，对已经离层的顶板要处理下来，处理不下来时要打点柱支撑，防止冒顶伤人。
8、采取正确的回柱方法，严格执行放顶程序，特别是对每茬的交接处的最后一两棵柱子要特别小心，严禁违章回柱。
第四节 处理冒顶的原则及方法
一、处理顶板事故的一般原则
处理顶板事故的主要任务是抢救遇险人员，恢复通风和尽快恢复生产等。
尽快抢救遇险人员是处理冒顶事故的第一要务，整个抢救遇险人员的工作应遵循下列原则：
1、发生事故后，必须按照《煤矿安全规程》《矿井灾害预防处理计划》的要求积极、及时地进行处理事故工作。严禁盲目蛮干和惊慌失措。
2、充分利用现有的人力、设备和材料，全力以赴地进行抢救工作，行动中必须坚持统一指挥和严密的组织，严禁各行其事和单独行动。
3、要根据事故的情况和客观条件，采取合理有效的措施，将事故控制在最小程度，防止事故扩大。
4、抢救过程中必须切实注意安全，要有防止事故区条件恶化、保证抢救人员人身安全的措施，特别要避免顶帮二次垮落等再生事故的发生。
5、抢救遇险人员时，抢救人员首先要检查冒顶地点附近支架情况，对折损、歪扭、变形的支架，要立即处理好，以保证在抢救埋压人员时的退路安全。其次要根据顶板情况，在保证抢救人员和抢救工
作方便的情况下，因地制宜的进行支护，阻止冒顶进一步扩大。在检查架设的支架牢固可靠后，先指派专人观山，然后才能清理埋压人员附近冒落的矸石、浮煤，直把遇险人员抢救出来。在抢救过程中可用长木棍向遇险人员送饮料和食物，利用压风管向遇险人员送入新鲜空气。利用喊话，振奋遇难者的精神，稳定情绪。在清理矸石时，要小心使用工具，以免伤害遇险人员。如果有遇险人员被大块岩石压住，应采用液压千斤顶等工具把大块岩石顶起，将人员迅速救出。在遇险者肢体被埋压环境条件特别恶劣，对遇险人员及抢救人员生命有较大威胁时，可采取被压者截肢的办法立即将遇难者救出。
.二、冒顶的处理方法
1、采煤工作面发生小范围冒顶，顶板没有冒实，顶板矸石已暂时停止下落，一般采用陶梁窝、探大梁、单体柱、单腿棚或悬挂铰接顶梁进行处理。
2、当冒顶范围大且冒顶区稳定一般采取从冒顶两端向中间进行探梁架棚处理。若冒顶矸石不停往下流，冒顶区不稳定要采取撞楔法处理。
3、当冒顶范围大，人员堵在中间，处理难度大时可沿煤壁开小洞，架设梯形棚子接近被埋压人员。
4、当冒顶范围大处理困难但无埋压人员时，可将运输机机尾缩短到冒顶区下方向前推进3-5m时，再向上掘进甩掉冒顶区。
5、在处理冒顶前首先对冒顶区两端进行加固，防止冒顶扩大，大坡度采煤工作面必须坚持自上而下进行处理。
思考题
一、什么叫直接顶？
答：位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上的泥岩、页岩、粉砂岩或细砂岩，具有一定的稳定性，它随回柱面垮落。
二、冒顶分几种类型？
答：1、按造成冒顶的力源及施力方向分
①压垮型冒顶
②漏垮型冒顶
③推垮型冒顶
2、按冒顶的范围分
①局部冒顶
②大型冒顶
三、冒顶的预兆是什么？
答：顶板有鸣炮声、闷雷声、支架有破裂声，顶板裂隙、掉渣、弯曲下沉，煤壁片帮量增大、底板鼓起、瓦斯增大、淋水增大。