(五)煤矿顶板事故及预防知识

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1、第五节煤矿顶板事故及预防知识顶板事故是指在地下采掘过程中，由于围岩破坏、支护失效而引起顶帮垮塌等造成的人员伤亡、设备损坏或中止生产的事故。　一、矿井顶板概述　1．矿井顶板类型　矿井煤层顶底板岩层一般由砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、黏土岩或石灰岩等组成。按顶板与煤层相对位置及垮落难易程度，可将煤层顶板分为伪顶、直接顶和老顶。2．顶板支护方式采煤工作面顶板的支护形式按结构分，有单体支柱和由柱及梁组成的支架(棚子)；按材料分，有金属支架和木支架；按工作原理分，有摩擦式金属支柱、单体液压支柱及液压支架。3．采空区顶板控制方法

2、采煤工作面向前推进，顶板悬露面积不断增加，工作面压力也逐渐加大。为了使采煤工作面正常生产，必须对采空区悬露的顶板及时处理。采空区的顶板处理方法，主要根据顶板岩层性质、岩层厚度和开采煤层的厚度等因素选择。我国大部分矿区采用全部垮落法，少数采用缓慢下沉法及煤柱支撑法。(1)全部垮落法。主要适用于松软、容易垮落的顶板，近来又应用到坚硬顶板中。(2)缓慢下沉法。这种方法利用塑性顶板弯曲下沉直至与底板接触来维护采空区顶板，适用于薄煤层，尤其是具有底鼓性质的底板更为适宜。(3)煤柱支撑法。这种方法是每当工作面推进一定距离后，

3、留下适当宽度的煤柱来支撑顶板或切断顶板，在煤柱的另一侧重新开切眼进行回采。煤柱的宽度和间距根据顶板岩性和煤质的软硬程度来确定。二、顶板事故的分类及常见发生地点煤矿顶板事故按常见发生地点分类如下：顶板事故分为掘进工作面顶板事故和采煤工作面顶板事故。掘进工作面顶板事故分为掘进头、巷道交岔点和换支架处。采煤工作面顶板事故分为局部冒顶和大冒顶。局部冒顶分为煤壁附近、上下出口、放顶线附近和地质构造带附近。大冒顶分为采空区和采煤工作面附近。1．大冒顶事故所谓大冒顶事故，就是指相对局部冒顶而言，灾害面积较大的冒顶事故。在采煤工

4、作面开始推进后，随着采空区的不断扩大，工作面和采空区上方的老顶矿山压力也不断增大，并开始显现，即常见的初次来压和周期来压。如果这时不采取相应的措施(如采空区顶板悬露面积过大，没有强制放顶等)或采取的措施不当(如工作面支架支撑力过小)，都会引发大面积冒顶事故。大冒顶有以下易发地点：(1)顶板坚硬且采空区顶板悬露面积过大，没垮落的采煤工作面。(2)地质构造带附近。当采煤工作面遇到地质构造带，顶板失去了原有的塑性和完整性造成大块岩体下滑、垮落。11(3)局部冒顶附近。(4)顶板淋水附近。由于顶板含水，硬度下降，裂隙张开

5、，顶板完整性被破坏。2．局部冒顶事故局部冒顶事故通常是由于顶板破碎断裂(垮塌)而导致支护失效或没有支护(空顶)所引起的。在采煤过程中发生冒顶的主要原因是顶板破碎没有及时支护，或及时支护但质量不合格；在回柱过程中发生冒顶的主要原因是回柱操作方式及顺序不合理。局部冒顶主要发生在以下地点：(1)地质构造带附近。地质构造带如向斜、背斜轴部，褶曲轴部，顶板岩石破碎带及断层附近容易发生局部冒顶。(2)上下出口附近。工作面上下出口的控顶范围比较大，随工作面移动需拆除巷道支架，并重新架设，由于支架的初撑力较小，在采动的影响下，使

6、直接顶下沉、松动、破坏，容易发生冒落造成局部冒顶。(3)煤壁附近。工作面煤壁附近的局部冒顶一是由于采动、爆破后，顶板容易形成各种劈裂，造成游离岩块或遇破碎顶板，支护不及时而发生局部冒顶；二是在炮采工作面，因炮眼角度、装药量不当，崩倒支架发生局部冒顶；三是老顶来压，因煤壁片帮形成局部无支护而发生局部冒顶。(4)放顶线附近。当回撤压力大的支柱时，往往柱子一倒顶板就冒落，再由于断层、层理等切割形成的较大游离岩块，会因回柱而回转冒落，推倒工作面支架，造成局部冒顶，如图5—1所示。同样，在金属网下回柱放顶时，若网上有大块游

7、离岩块，也会因回柱而推垮支架，造成局部冒顶。11图5—1顶板中游离岩块回转推倒支架三、发生顶板事故的预兆1．大冒顶的主要预兆1)顶板的预兆(1)顶板连续发出断裂声，有时发出闷雷声，这是由于顶板断裂造成的。在顶板突然来压和工作面总支撑力较低时，工作面顶板下沉量会突然增加，顶板沿煤帮方向会出现裂隙，原有裂隙张大，甚至产生台阶下沉，如图5—2所示。图5—2工作面台阶下沉(2)顶板大面积来压时，在破碎顶板处连续掉碴，岩粉末下落，岩尘飞扬。如完整顶板有抓顶煤时，煤和顶板离层脱落。(3)在伪顶和假顶下，有大量的煤屑和碎矸石下

8、落卷起尘雾。11(4)当顶板比较坚硬时或初次放顶后，采空区内的顶板有时较大面积不垮落。为了预报采空区顶板活动情况，在采空区沿倾斜方向每隔20至30米留一根木顶柱，砍去2／3缺口，作为信号柱，如图5—3所示。当顶板来压时，信号柱被压弯折断，发出响声。图5—3信号柱2)煤帮的预兆(1)由于冒顶前顶板压力增大，工作面及周围巷道煤帮受压增高，造成煤质变酥，片帮增多。(2)在工作中