巷道顶板灾害防治

顶板灾害防治技术

第一节 顶板事故分类一、分类方法： 1、按冒顶范围分：大型冒顶——冒顶范围在几十平米至几百平米； 局部冒顶——冒顶范围在几平米以下； 小型冒顶——介于二者之间。2、按冒顶地点分：端头冒顶 煤壁侧冒顶 放顶线冒顶3、按力学原因分：压垮型冒顶——由垂直于层面方向顶板压力压坏支架，致冒；漏冒型冒顶——已破碎顶板未得到有效维护，发生漏冒、空顶、支架失稳致冒；推垮型冒顶——由平行于层面方向顶板压力推倒支架，致冒；综合型冒顶——压、漏、推综合作用致冒；地质条件不利致冒。 二、冒顶事故分级： 一般事故—— 一次死亡1—2人；较大事故—— 一次死亡3—9人；重大事故—— 一次死亡10—29人；特大事故—— 一次死亡30人以上。 第二节 压垮型冒顶机理及预防措施 一、采动后顶板活动的一般规律： 直接顶初次垮落——直接顶第一次大面积垮落。老顶初次来压——老顶周期来压—— 压垮型冒顶——主要在老顶来压时发生。 二、压垮型冒顶的机理： 1、顶板条件：——直接顶比较薄； ——直接顶上老顶的分层厚度小于5—6m， 2、冒顶机理：①垮落带老顶岩块静力压垮支架：支架支撑力不足，被压坏发生压垮型冒顶。最不利状态：老顶岩块前端脱离煤壁支撑，后端未触矸，全部重量压在支架上。②垮落带老顶岩块冲击压垮支架：支架初撑力不足，直接顶与老顶间离层，老顶岩块断裂下移，冲击压垮支架发生。威胁最大，压死、压坏、压入底板。③裂隙带老顶压垮支架：裂隙带老顶断裂、下沉、旋转、触矸时，支架可缩量不足，被压坏产生；压垮后冒落的只是垮落带岩层。 3、特征：支柱被压坏有折损，支架被压入底板。 三、预防措施：1、支架要有足够的支撑力2、支架要有较高的初撑力3、支架要有足够的可缩量 第三节 漏冒型冒顶机理及预防措施 漏冒型冒顶的原因：直接顶软弱破碎。主要措施：支架护好顶板 一、大面积漏垮型冒顶：漏冒——软弱破碎直接顶因护顶不好，破碎岩石沿支架缝隙产生连续不断的冒落；漏冒型冒顶——破碎顶板发生漏冒，顶板完整性遭到破坏，导致支架失效，造成冒顶。漏垮型冒顶类型：大面积漏垮型； 煤壁附近局部冒顶； 上下端头局部冒顶； 放顶线附近局部冒顶。 1、冒顶的条件： 直接顶异常破碎； 煤层倾

工业技术　

ｌ■　

浅谈煤矿顶板灾害原因及防治对策　

陈斌　

（山西高平科兴新庄煤业有限公司山西高平０４８４００）　

［摘要］采矿作业不断深入和发展，顶板灾害逐渐被人们认识，现已成为煤矿井下五大自然灾害之一，为此，掌握基本的顶板理论知识、找出顶板事故发生　

的原因并总结过去所发生事故的经验与教训、认识到顶板灾害的严重性并积极做好预防措施已经显得非常重要。　

［关键词］煤矿顶板顶板事故顶板事故预防顶板事故控制和处理　

中图分类号：ＴＤ３２７．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１３）０７—００３６—０１　

一．顶板事故的形式和特点　

（一）采煤工作面顶板事故　

１．局部冒顶事故　

局部冒顶事故实质上是已被破坏的顶板失去依托而造成的。　

２．大冒顶事故。　

采煤工作面大冒顶事故也叫采场大面积切顶、落大顶、垮面。由直接顶运动　

所造成的垮面事故（１）推垮型事故（２）压垮型２）由老顶运动所造成的垮面事故　

（１）冲击推垮型（即砸垮型）事故（２）压垮型事故。　

（二）巷道顶板事故　

巷道的变形和破坏形式是多种多样的，巷道中常见的顶板事故按照围岩破坏　

部位可分为：巷道顶部冒顶掉矸、巷道壁片帮以及巷道顶、帮三面大冒落三种类　

型。按照围岩结构及冒落特征又可分为：镶嵌型围岩坠矸事故、离层型围岩片帮冒　

顶事故、松散破碎围岩塌漏抽冒事故以及软岩膨胀变形毁巷事故等几种形式。　

二．影响顶板事故的主要因素　（一）影响采煤工作面顶板事故的因素　

１．自然因素　

（１）煤层倾角（２）采煤工作面的围岩组成（３）地质构造（４）开采深度（５）煤层厚度　

２．开采技术　

开采技术对采煤工作面顶板管理的影响是多方面的，不仅与支护方式有　

关，还受到回采工艺及其参数（采高、控顶距、循环进度等）、采空区处理方式、是　

否分层开采等开采技术因素的影响。　

（二）影响巷道顶板事故的因素　

１．自然因素　（１）岩石性质及其构造特征（２）开采深度（３煤层倾角（４地质构造因素（５）水的　

预防冒顶、片帮安全

技术措施

内蒙古神陶煤炭有限公司营沙壕煤矿

2012年度

冒顶的预防措施

一、采煤工作面局部冒顶的预防

（1） 预防单体支柱工作面靠近煤壁附近局部冒顶的措施如下：

① 采用能及时支护悬露顶板的支架，如正悬臂交错顶梁支架、正倒悬臂错梁直线柱支架等：提高支架的初撑力，在金属网下，可以采用长钢梁对棚迈步支架。

② 炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽量避免崩到支架。

③ 尽量使工作面与煤层的主要节理方向垂直或斜交，避免煤层片帮。煤层一旦片帮，应掏梁窝超前支护，防止冒顶。

（2） 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。其预防措施如下：

① 支架设计上，采用长侧护板，整体顶梁及内伸缩式前梁，增大支架向煤壁的方向的水平推力，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度。

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黏结剂使其固化，以防止冒顶。

(3)预防放顶线附近局部冒顶的措施如下：

①加强地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸。

②在大岩块范围内用木垛等加强支护。

④ 当大岩块沿工作面推进方向的长度超过一次放顶步距时，在大岩块的范围内要延长空顶距。

⑤ 待大岩块全部处在放顶线以外的采空区时，再用绞车回木支柱。

(4)预防采场两端局部冒顶的措施如下：

①为预防采区两端发生漏冒，可在机头机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬棚支护，每对抬棚随机头机尾的推移迈步前移：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。

②在超前工作面10米以内巷道支架应加中心柱：超前工作面10—20米，巷道支架应加单中心柱，以预防冒顶。

④ 综采时，如果工作面两端没有应用端头支架，则在工作面雨巷道相连处，需用一对迈步抬棚。此外，超前工作面20米巷道支架也应用中心柱加强。

（5）预防地质破坏带附近局部冒顶措施如下

统计资料表明，煤矿顶板事故占总事故数量的40%，而掘进工作面冒顶事故占顶板死亡事故的20%左右，在煤矿事故中占有很大比重。因此分析煤矿掘进工作面冒顶事故的原因，研究预测预防措施，做好对冒顶事故的预防，对保护煤矿职工的生命和安全至关重要。1掘进工作面常见冒顶事故的原因分析1.1敲帮问顶制度执行不严格、不彻底，临时支护措施执行不到位，造成危岩突然坠落产生伤亡事故。如煤矿综掘队2012年10月9日中班在域020205工作面机巷进行掘进作业，工作面顶板压力大，采取短掘短支，掘进一片支护一片，截割完第二片网，综掘机断电造成前探梁无法正常使用，现场人员未进行敲帮问顶工作，打设了3根超前锚杆，在挂网作业过程中，突然顶板发出煤炮声，工作面迎头掌子面和顶板跨落下来大量浮煤，顶板冒落300mm,迎头掌子面垮落，一名员工迎面埋倒在综掘机伸缩油缸处，造成左手小臂骨裂。1.2锚杆、锚索施工质量不合格，原有支护不能很好的控制顶板，日常顶板观测监管不到位。如某矿综掘队4月8日夜班在120207机巷掘进过程中，当班验收员进入工作面将迎头验收完毕后，行至后巷1130m架棚处发现行人侧顶板异常，有掉渣现象，立即通知迎头人员迅速撤出，随后巷道1130-1140m段顶板冒落，巷道被堵死，外面能看到十几架钢棚完好。人员安全无伤亡。后经事故原因分析认为该段巷道为巷道过断层段，断层层理发育、围岩松软破碎，原有支护设计不能较好的控制顶板。区队安全技术措施执行不到位。巷道过断层处锚网索支护、锚索安装质量，架棚支护质量不符合安全技术措施要求。断层处“一梁二柱”棚不能满足支护要求，未及时补打中柱及锚索桁架。1.3顶板岩性发生变化，非稳定岩层变厚超过支护厚度。如金凤煤矿2013年8月24日中班,011805工作面机巷在掘进过程中发生一起冒顶事故。巷道1870-1876m处顶板发生冒顶。冒落长度6m，冒落高度约3m。冒顶的主要原因有该段巷道顶部泥岩变厚，厚度超过3m，泥岩遇顶板水膨胀、自重增加、强度降低，且该段巷道前后32m锚索未及时施工，顶部支护所采用的φ20伊2500mm螺纹钢锚杆未能锚入稳定岩层中，造成支护失效。1.4巷道大断面、交叉口处支护失效。2014年9月10日，在羊场湾煤矿二分区承担域020601回风顺槽清淤起底工程的中国有色金属第十四冶金建设公司(以下简称中十四冶)，在作业期间发生一起冒顶事故，造成一名挖掘机司机死亡。后通过事故进行技术分析，认定事故原因有以下两方面：铲车在进行起底清淤、推运渣石过程中，碰撞过巷道下帮单体支柱，致使局部支护失效，因支护强度减弱，导致顶板自巷口外侧向巷口中部冒落。2常见冒顶事故的主要预防措施2.1严格执行敲帮问顶制度，每次作业前、每循环截割工作结束后班组长必须带领有经验的老工人对巷道顶板进行敲帮问顶。要及时将悬空的岩石撬下来。敲的时候如果用手指紧贴顶板感到有震动，说明岩石已离层，有冒落的危险，应立即将其撬下来。如果顶板敲击声清脆又没有震动说明顶板坚实。在进行支护作业过程中必须全程使用临时支护，确保临时支护可靠有效。在临时支护失效的情况要严禁人员进行空顶作业，严禁超循环进度作业。2.2必须保证锚杆、锚索支护合格有效，达到质量标准化要求。通过控制所施工眼孔的直径、深度，锚杆、锚索锚固剂的使用数量必须符合规程要求，锚杆、锚索抗拔力、预紧力达到设计要求。当出现顶板压力大、岩石层理、节理发育程度高等情况时应积极采取加强支护措施，如锚杆支护配合使用钢带，加打锚索桁架、架设仔型钢梁等措施。2.3当出现顶部不稳定岩层（常见的不稳定岩层有泥岩、砂质泥岩、泥质胶结的粉砂岩和煤层）变厚的情况，这类岩石具有强度低、遇水膨胀极易崩解，具有“软、弱、松、散”的特点。结构松散，稳定性和胶结性都比较差，极易产生垮落。在这类岩层中掘进的过程中，应采取小循环作业，及时支护减少空顶时间。支护时需要根据顶部不稳定岩层的厚度选择锚杆、锚索的长度，确保锚杆、锚索支护能够锚入稳定岩层中。2.4在巷道开口，硐室施工时必须选择在顶板完好、无淋水的地方，加强交叉口处顶板管理，确保锚杆、锚索施工质量。并根据巷道断面采取打设锚索桁架加强顶部支护。锚索梁与顶板接顶不实处采用背板、木楔绞紧背实，严禁空顶。巷道交叉口需在开口处安装顶板离层检测仪对顶板离层数据进行检测。2.5加强日常施工管理和顶板管理。淤在煤巷采取矿压监测，每50m布置一台顶板离层指示仪并指派专人定期对数据变化进行观测，顶板离层指示仪布置的观测点设置后，每天观测一次，十天之后每七天观测一次。观测数据必须精确到毫米。要严格按照矿压观测的方法和要求进行观测，如出现没有按照设计要求布置测点及布置不合理、不正确的情况，要重新布置矿压观测点。若发现顶板离层量或位移速度超过临界值（深部位移超过30mm，浅部位移超过50mm，位移速度超过3mm/d），应首先采取打点柱、架设单体棚等临时支护措施，及时控制巷道变形，并尽快采取增加锚索、锚索桁架、架设工字钢棚等措施加强支护。于严格控制施工所使用钻头，保证“三径”匹配合理，即锚索或锚杆的直径、孔径、锚固剂直径三径匹配合理，尤其是出现孔径远大于锚索直径时会出现锚固剂不能送至孔底、多半在孔深的一半处锚固，锚索张拉时锚固力可以达到可以满足设计要求，但在实际中锚索却不能起到应有的悬吊作用，并且这种现象隐蔽性强，无法通过观测识别。盂施工中出现“偷工减料”如少装树脂药卷，设计为3节树脂锚固剂实际使用1节造成锚固力不足；或截断锚杆，将2.2m锚杆截短为1.6m造成锚杆不能锚入稳定岩层引起冒顶事故。榆材料不合格，如应锚固剂过期失效造成不凝固或在安装过程中搅拌时间不足或过长造成锚固力降低，从而导致锚杆支护失效；锚杆、锚索锈蚀严重或已出现径缩现象造成无法锚固或巷道压力显现时出现锚杆、锚索断裂等现象。3结语为防止井下掘进巷道发生冒顶事故，应按照巷道的类型、具体锚杆支护掘进工作面常见冒顶事故原因及防治措施余瑞神华宁夏煤业集团公司金凤煤矿宁夏吴忠751504摘要院本文通过已发生的锚杆支护掘进工作面冒顶事故，分析总结掘进工作面冒顶事故发生的主要原因，提出了预防冒顶事故发生的方法和措施。关键词院掘进巷道；冒顶事故；锚杆支护地质矿山