煤矿顶板事故危害及防治

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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。

在煤矿生产中，煤矿安全事故时有发生。然而，在这些事故中，有很多是因为顶板存在安全隐患而引起事故发生的，因此加强顶板管理尤为重要。

人们在地下煤炭生产，巷道掘进，巷道维修等方面的过程中，顶板意外的冒落下来造成生产人员的伤亡，设备损坏或者生产终止的事故就被称为顶板事故。近年来，随着煤炭工业科学技术的发展，液压支架的使用，机械化程度的不断提高，顶板事故所占比例正在大幅度下降，但由于目前我煤矿总体技术装备水平还不高以及理论研究相对较弱，特别是某些方煤矿、乡镇煤矿的开采方式还很原始，生产技术管理工作相当落，导致顶板事故的频率仍然居高不下由于煤矿生产环境的特殊性，煤矿企业伤亡人数占国内工业死亡人数的60％以上，煤矿企业事故原因较多，其中顶板事故死亡人数占全部死亡人数的40~45%。

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。

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。

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。

掘进顶板管理；

　　什么是顶板?

　　煤层上面的岩层叫顶板，顶板可分为伪顶、直接顶和老顶。

　　顶板事故

　　煤矿井下五大自然灾害指：水灾、火灾、瓦斯、顶板及煤尘。

　　其中，顶板事故为煤矿生产中最常见的威胁职工安全的事故之一，在生产过程中，施工人员一定要做好自主保安，严格按照施工工艺流程施工，才能减少或杜绝顶板事故。

　　下面我们主要讲顶板管理与顶板灾害的预防及处理：

　　1、掘进顶板管理的分类：

　　A类：包括巷道坡度20°以上、过断层破碎带、揭煤以及顶部为煤的半煤岩、采用非常规方法施工的大断面峒室、综采面扩切巷、煤仓、交叉点(十字头)施工、冒顶处理等。

　　B类：巷道坡度10°～20°、煤巷施工断面≧13㎡、顶底板松软破碎、构造比较复杂以及巷道开门、贯通、提(落)巷、开钻场、小水仓、工具室、碴峒、过老空老巷等。

　　C类：不具备A类、B类作业特征的顶板安全管理类型。

2、各类顶板安全管理类型应采取的管理办法：

　　A类：必须制定顶板管理专项技术措施，区队长(支书)及主管业务科室管理人员现场跟班，当班带班领导到作业地点巡查一次，发现问题，落实责任，及时处理。

　　B类：必须制定顶板管理专项技术措施，跟班队长现场跟班，业务主管部门每天必须有人巡查。

　　C类：按正常作业管理程序进行管理。

　　在实际作业中，如何进行顶板管理，我们从以下三方面进行讲解：

　　1、容易发生顶板事故的地点有哪些

　　(1)、巷道交岔点、煤巷开口处。

　　(2)、地质条件变化带(比如过断层、揭煤、托顶煤施工等)

　　(3)、巷道空顶处

　　(4)、大倾角巷道

2、易发生顶板事故的地点应采取的措施

　　A、巷道开口时的顶板管理

　　1、开口地点要选在顶板稳定、支护完好的区域，要避开地质构造区、压力集中区、顶板冒落区

　　2、新开口的巷道与原巷要保持较大的夹角

　　3、开口前要加固好临近支架

　　4、开口时要尽量用手镐挖掘，如需放炮，要坚持浅打眼、少装药、放小炮的原则，减少对围岩的扰动

　　5、新巷开口处要及时进行支护，尽量缩短顶板暴露时间和暴露面积。

　　B、过断层、裂隙构造带的顶板管理措施

　　1、正确使用超前支护，减小掘进时的控顶距和空顶时间

　　2、要坚持超前护顶，坚持短掘短支

　　3、采用架棚支护时，适当缩小棚距

　　4、作业人员必须时刻注意顶板的变化，严格落实敲帮问顶制度

　　C、有淋水掘进工作面顶板管理

　　1、通过水文地质工作，掌握水的来源及水量变化，采用预注浆封水、快硬砂浆堵水、截水槽等方法将水引出工作面

　　2、有淋水地段要加大支架密度、背严帮顶，提高支架的稳定性

　　3、冒顶事故发生的原因

　　A、地质因素

　　(1)巷道围岩松软或极易风化

　　(2)巷道围岩节理发育

　　(3)巷道通过断层、褶曲等构造地带，岩层破碎

　　(4)巷道穿过岩层的岩性突然发生变化，在其交界处易发生塌冒，如石门透煤

　　(5)地下水侵入，削弱了岩石的稳定性

　　B、设计因素

　　(1)巷道位置选择不当，使巷道处于不良地层中

　　(2)缺乏详细的地质、水文资料，使施工缺乏指导，减少应变措施

　　(3)支护形式与结构不合理，不足以承受地压

　　C、施工因素

　　(1)对巷道穿过不良地层缺乏准备，施工措施不当或者错误

　　(2)不一次成巷，围岩长期暴露，造成风化、松动、引起塌冒

　　(3)支护工作不符合设计要求，忽视质量，使支架不能充分发挥作用

　　(4)空顶距离过长，永久支护过远，临时支护失效

　　(5)炮掘时，未严格按照相关规定爆破

　　(6)危石处理不及时，引起危石坠落

　　3、如何防止冒顶片帮事故?

　　(1)、坚持一次成巷，缩短围岩暴露时间

　　(2)、坚持敲帮问顶制度

　　(3)、严禁空顶作业

　　(4)、保证支护质量

　　(5)、及时修复变形折损支架

　　(6)、备足防冒顶材料

　　(7)、采取有效手段支护掘进(注水、撞楔法施工、使用好临时支护)

预防顶板事故，自主保安方面应注意哪些?

　　1、路过有人工作或巷道维修地点时，一定要先联系经允许后方可通行。

　　2、不要再片帮、空顶、漏顶或支架不完整地点停留和行走，不随意进入无支护的煤壁侧

　　3、矿山压力显现明显，巷道出现顶板下沉，裂缝、片帮掉碴、支架折断等是巷道冒顶的征兆，应提前进行防范。

　　4、遇水突时，严禁在巷道交岔点处停留。

　　5、发现冒顶事故征兆后迅速撤到安全地带，冒顶遇险时要靠巷帮贴身站立或到木垛处避灾。工作面冒顶埋人后，要迅速停止运输机，用钎椽或坑木控制顶板，防止继续冒落，顶板控制好后，迅速攉煤救人。

　　1、什么是敲帮问顶

　　利用手镐或钢钎一类长把工具去敲击巷周围已暴露而未及时管理的岩体或者煤体，从其发声来判断周围煤(岩)体内部是否松动、断裂或离层的一种方法( 主要执行人：班组长、工作人员)。

　　2、撞楔法施工

　　在掘进中为了不破坏顶板的完整性、减少顶板冒落的可能，而采取的一种方法，即先用大锤把钢钎或钎椽板砸入迎头顶板中护顶后，再用手镐剔顶上梁的方法。

　　3、一次成巷施工

　　把巷道施工中的掘进、永久支护、水沟掘砌三个分部工程视为一个整体，在一定距离内，按设计及质量标准要求，相互配合，前后连贯地、最大限度地同时施工，一次做成巷道，不留收尾工程。

4、煤层注水

　　为了减少煤尘、使煤层提前锈结，在掘进前先根据煤层厚度，施工3-5个注水孔，注水孔深度为4-6米，进行注水。当效果达到煤体潮湿、表面有水珠时方可施工。

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。

　　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。