巷道顶板事故及预防教案

煤矿掘进巷道顶板事故预防措施

作者：李迎辉

来源：《理论与创新》2019年第10期

【摘; 要】煤矿掘进巷道顶板事故是煤矿常见的安全事故，通过对煤矿安全事故进行统计发现，煤矿顶板事故在所有事故中所占的比例达到了40%;而顶板死亡事故中，掘进工作面冒顶事故所占的比例达到了20%。主要是巷道的断层、围岩的破碎或者顶板的松动是造成了事故的主要原因。只有做好相应的预防措施，才能确保煤矿生产安全。

【关键词】煤矿;顶板事故;预防措施

引言

煤矿巷道顶板事故指的是顶板突然崩塌。在煤矿生产过程中，巷道施工经常会遇到断层，从而出现顶板易松动或破碎现象， 此时就需要对断面形状进行系统的研究，并制定有效的支护方式。可以通過改变受力的情况，来有效的控制顶板的变形，预防煤矿顶板事故的发生。

1煤矿掘进巷道顶板事故预防的重要性

近几年，煤矿掘进巷道顶板事故发生的更加频繁，掘进顶板事故、矿井塌方、渗水以及瓦斯爆炸等问题，这些都是煤矿开采中技术应用的局限带来的问题，另外我国大多数的煤矿开采工作都需要在地下进行，而地下的巷道形式复杂多样，经常受到采动的强烈影响，必须提高采矿技术的应用能力，做好煤矿掘进巷道顶板预防。

2做好断面优化工作，有效降低掘进巷道顶板事故发生率

2.1优化巷道的断面情况

煤矿巷道断面施工过程中，可以根据具体施工情况来选择巷道断面，常见的有拱形顶板、弧形底角与直墙的形状，从而有效提高施工的进度和质量。通过优化巷道断面，可以对巷道围岩的受力状况进行有效的改善，进一步提高其承载能力。借助图像处理技术和数字模拟软件，对常规直角巷道断面和弧形底角巷道断面的实际情况进行有效的分析，并对他们的变形情况和受力情况进行有效的分析，结果发现与直角断面相比，弧形底角断面剪应力降低了43%。

教 案 设 计

课 题： 顶板（冲击地压）事故隐患及应急处理措施

授课教师：

教 材：

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一、教学目标：

提高职工的安全防范意识，懂的危机处理方式，让职工的安全意识上一个台阶。学会顶板事故的预兆及预防顶板事故的主要措施，冲击地压的防治措施，发现顶板冒落预兆和发生顶板事故后的应及时处理措施及安全主要事项。知道对开采冲击地压的有关规定。

二、教学重点：

顶板事故的预兆、预防顶板事故的主要措施、矿井冲击地压的念及特点、冲击地压的防治措施、发现顶板冒落预兆和发生顶板事故后的应急处理措施及安全注意事项。

四、教学内容：

一、发生顶板事故的预兆：

响声、掉渣、片帮、裂缝、脱层、漏顶。

响声：岩层下沉断裂、顶板压力急剧加大时，木支架就会发出劈裂声，紧接着出现断梁折柱现象，金属支柱的活柱急速下缩，也发出很大声响，有时也能听到采空区内顶板发出断裂的闷响。

掉渣：顶板岩石已有裂缝和碎块，其中小矸石稍受震动救掉落。

片帮：冒顶前煤壁所受压力增加，变得松软，片帮煤比平时多。

漏顶：破碎的伪顶或直接顶在大面积冒落以前，有时因为背顶不严或支架不牢而出现漏顶。若不及时处理，会使棚顶托空、支架松动。顶板岩石继续冒落，就会造成没有声响的大冒顶。

裂缝：顶板的裂缝张开，裂缝增多。

脱层（离层）：检查顶板是否脱层要用“敲帮问顶”的方法，如果声音清脆，表明顶板完好。如果顶板发出“空空”的响声，说明上下岩层已经脱离。

7、瓦斯涌出量突然增大。 8、顶板淋水增大。

二、预防顶板事故的主要措施：

1、充分掌握顶板压力分布及来压规律

2、采取有效的支护措施

3及时处理局部漏顶

4、坚持敲帮问顶制度

5、特殊条件下要采取有针对性的安全措施

巷道支护方式选择与顶板事故预防的研究

摘要：文章根据陈坜煤矿的岩性特点，对改扩建工程掘进施工中的巷道支护方式进行研究，选择了安全、经济、合理并适用于该类岩层掘进的支护方式，预防了顶板事故的发生，从而促进矿井安全生产管理和提高企业经济效益。

关键词：支护方式选择；顶板事故；预防措施

1 问题的提出

陈坜煤矿原来为地方小煤矿，1997年投产，设计生产能力3万t/a。由于受产业政策影响，2010年被省属国有企业整合并购，并于2011年进行改扩建，建设规模和设计生产能力为6 万t/a。改扩建工程设计掘进及扩刷工程量4000多米，在施工过程中发现矿井围岩稳定性不仅变化大，而且围岩较为破碎；断层较多，层理发育，围岩易风化脱层；断面较大时易冒顶，导致安全的不稳定因素增多，不仅给安全造成较大压力，也给改扩建工程进度和经济性之间形成矛盾。因此，加强掘进巷道支护方式选择和顶板事故预防研究，确保施工安全和提高经济效益是必须解决的重要课题。

2 矿井原有巷道支护方式

①矿井开采煤层及围岩情况。矿区开采煤层主采煤层为B5煤层，倾角平缓，平均厚度1.1 m，煤层较不稳定。煤层顶板岩性为粉砂岩、砂质泥岩，底板岩性为细砂岩。矿井大小断层较多，围岩稳定性级别跨度大，受构造破坏地段岩性较破碎，顶板较易垮落。矿井开拓过程中，遇这些地段易产生冒顶、片帮等工程地质问题。

②矿井改扩建前巷道支护情况。矿井改扩建前支护方式主要有木支架、水泥支架、旧钢管支架。主要是原来巷道断面小，巷道宽度在1.8 m左右，基本能满足。但存在木支架易腐烂；水泥支架笨重，难架高，占巷道面积；旧钢管支架不受压。

3 矿井围岩及采取支护情况

由于矿井改扩建工程建设，随着国家安全生产标准提高，矿井生产规模扩大及区段延深，提升、运输、供电、通风等系统都进行了较大变化，加大了巷道断面。造成顶板暴露风化面积加大，顶板更易冒落。原有的水泥支架、钢管支架不能在现有施工巷道中使用，矿井巷道掘进初期以喷浆为主。由于矿井扩建初期，围岩资料收集不全，没有相应的措施来保证支护的安全。进行支护设计时，只能进行简单的工程类比，没有可靠依据。同时，由于巷道断面较大，掘进时采用中深孔爆破作业，对围岩破坏较大。而且复杂的地质条件，造成支护形式跟不上围岩变化。为了确保安全，就用木支架进行临时支护，造成后期进行重新支护，严重制约工程进度和提高工程造价。因此，在认真分析现场岩性变化、巷道用途及服务年限不同，分别选取以下几种支护方式。

顶板事故的预防和处理

第一节 顶板事故的分析和预兆

本矿井现开采的8#煤顶板为泥岩、粉砂岩，稳定性较好，但由于受地质构造的影响，井田东部局部顶板有破碎离层现象，所以8#下层煤掘进期间，必须加强支护，并编制专门的安全技术措施和顶板支护措施。

顶板即将发生冒落时，顶板连续发出断裂声，掉渣逐渐增多，顶板下沉、有裂缝、片帮、脱层、漏顶、支架折断，此时应立即采取措施，情况紧急时应立即撤离危险区。

顶板事故存在地点：过断层、过应力集中区、过顶板破碎带、过巷道交岔点、煤壁区。

根据煤业年度采掘计划，8#煤上分层主要为回采工作面，掘进队以掘进8#煤下分层巷道为主。由于206综采工作面与周边已经回采的工作面交叉布置，206工作面的回风顺槽紧靠相邻工作面采空区，因此巷道内压力显现较为明显，顶板有下沉现象，煤壁片帮较严重，因此2016年准备回采的与采空区相邻的工作面是顶板事故发生的主要预防区域。

根据井下揭露情况，8#煤下分层为复合顶板，顶板岩性主要为泥岩或砂质泥岩，遇水变软，局部有孔洞，偶尔出现少量淋水现象。因此，在我矿生产过程中，井下各掘进工作面冒顶事故的预防也是我矿井下顶板事故预防的重点。

第二节 顶板事故的预防措施

一、掘进工作面顶板事故的预防措施

掘进期间的煤层顶板岩性为泥质岩石时，该种岩石中常发育有滑面(不规则裂隙),易冒落；若煤层顶板当中分布有薄层的炭质泥岩、煤线时，容易造成顶板离层，诱发大面积冒落。根据“2016年矿井生产接续计划表”和相关地质资料，具体采取措施如下。

针对掘进工作面顶板，采取以下措施：

1、综合掘进工作面煤、岩性质、矿压规律及周围巷道关系等相关因素，制定出科学合理的支护设计。 2、根据掘进工作面煤、岩性质，严格控制空顶距。

3、严格执行敲帮问顶制度，各掘进工作面必须配备1～2根敲帮问顶探杆，五根木柱和两套超前支护，用于迎头临时支护，确保工作面顶板支护及时，不出现空顶作业。

4、过老空及破碎带应针对性地制定出合理的支护措施。