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顶板灾害及防治

顶板灾害与防治

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浅谈顶板灾害原因与防治支护技术

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顶板灾害与防治

浅谈顶板灾害原因与防治支护技术

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，顶板事故的不断扩大和蔓延，给煤矿生产带来很多困难，甚至造成巨大经济损失和重大人员伤亡，在煤炭行业发展整个过程中，因为顶板问题导致的安全事故很多，近年来也时有发生，顶板事故的特有性质决定了其具有很大的危害性，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，另外，改进生产工艺、研究新的科学方法减少甚至杜绝顶板事故的发生已经迫在眉睫。

关键词：

煤矿顶板、顶板事故、顶板事故原因、顶板事故预防、顶板事故控制和处理

一、前言

矿井开采过程的采、掘、维修工作面或者是在已掘成的巷道、采空区等所发生的冒顶、片帮、掉矸等人身伤亡和非生产事故，统称顶板事故。

其与矿井瓦斯、矿尘、火灾、水灾一起构成了煤矿通常所说的“五大自然灾害”；顶板事故是煤矿中最容易发生的事故，根据资料统计显示，我国煤矿顶板事故起数和死亡人数，分别占煤矿事故总起数和死亡人数的50%、40%，80%的顶板事故发生在回采工作面。

因此，认真分析、研究顶板事故的原因及防治措施具有重要意义。

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）水的影响（6）时间因素的影响

2.开采技术因素

（l）巷道与开采工作的关系，如巷道是处于一侧采动还是两侧采动的条件下，是受初次采动还是受多次采动影响；

（2）巷道的保护方法，如巷道是依靠留煤柱保护还是在巷旁用专门的刚性充填带保护；（3）巷道本身采用的支架类型和支护方式。

三、采煤工作面顶板灾害防治技术

（一）、局部冒顶事故预防措施

1.防止应力集中和放顶不实

2．合理选择工作面推进方向

3．采取正确的支护方法

4.坚持工作面正规循环作业

5.减少顶板暴露面积和缩短顶板暴露时间

（二）、大冒顶的防治措施

1、大冒项的原因

（1）初次放顶。

（2）工作面工程质量低劣，支架规格质量标准不符合要求。

（3）顶板管理不善。

（4）地质构造。

2、预防大冒顶的措施

（1）必须加强矿井生产的地质工作，对每个采区、每个采煤工作面的顶底板岩性、组成和物理力学性质；煤质软硬、厚度和倾角的变化；

（2）认真编制采区设计和工作面作业规程。

（3）大力开展顶板观察工作，掌握顶板活动规律，进行顶板来压预报。

（4）重视初次放顶，加强有效的安全措施。

（5）加强工作面支护和管理。

（三）不同顶板条件下预防冒顶事故的技术要求

1.采煤工作面过断层、褶曲等地质构造带顶板灾害的防治

1）采煤工作面过断层

（1）过断层的方法。

采煤工作面过断层时，先把断层落差、范围、与走向的交角弄清楚，然后制定过断层的方法。

（2）过断层常用的支架方式。

2）采煤工作面过褶曲

采煤工作面过褶曲时事先挑顶或卧底，底板起伏变化平缓。

3）采煤工作面过冲刷带

冲刷带在采煤工作面破碎范围较大，使煤层变薄，甚至尖灭。

4）采煤工作面过陷落柱（无炭柱）

5）遇劈口支护方法

2.采煤工作面过老巷顶板灾害的防治

（1）维护加固老巷

（2）调整过老巷方向（3）液压支架过老巷（4）老巷在工作面下方

3.复合型顶板灾害的防治

（1）严禁仰斜开采

（2）掘进工作面平巷不能破坏复合型顶板（3）初采时不要反向推进（4）提高支架的稳定性（5）提高单体支柱的初撑力和刚度

4.金属（塑料）网假顶顶板灾害的防治

（1）开采第一分层时，从切眼推采开始到初次放顶，由采空区向顶板打深孔（3～5m）爆破将煤崩出，直接顶崩碎，充填网上冒落空隙，以阻止六面体的去路。

深孔爆破的部位主要是开切眼附近、上分层停采位置及工作面上下两端。

（2）注意提高铺网质量（3）开采第二分层时，其开切眼位置应采用内错式布置，避免网上碎矸上方存有空隙。

（4）尽可能延长第一分层与第二分层的开采间隔时间。

（5）为了使金属（塑料）网不出现网兜，在开采第一分层时沿工作面倾斜方向每隔0.6～1.Om铺设一根底梁（长度为1.2～1.6m），底梁可以采用对接方式，也可以采用搭接方式。

5.直接顶异常破碎时顶板灾害的防治

（1）选用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力与可缩量

（2）顶板必须背严实（3）严禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出现局部冒顶

四、巷道顶板灾害的防治

（一）巷道掘进和支护的基本安全注意事项

1．从总的方面看，要防治巷道顶板事故，在开掘巷道时就应该避免把巷道布置在由采动引起的高应力区内，或布置在很软弱破碎的岩层里。

2．掘进工作面严禁空顶作业。

3．在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支护或其它措施。

4．支架间应设牢固的撑木或拉杆。

5．更换巷道支护时，在拆除原有支护前，应先加固临近支护，拆除原有支护后，必须及时除掉顶帮活矸架设永久支护，必要时还应采取临时支护措施。

6．开凿或延深斜井下山时，必须在斜井及下山的上口设置防止跑车装置，在掘进工作面的上方设置坚固的跑车防护装置，以防跑车冲倒支架造成巷道冒顶。

7．由下向上掘进250以上的倾斜巷道时，必须将溜煤（矸）道与人行道分开，防止煤（矸）滑落伤人。

（二）、不同地点防治顶板事故的注意事项

1．掘进头

（1）根据掘进头岩石性质，严格控制空顶距

（2）严格执行敲帮问顶制度（3）在掘进头附近应采用拉条等把棚子连成一体防止棚子被推垮，必要时还要打中柱以抗突然来压（4）一般情况下永久支护离迎头的距离不得超过一个循环的进尺（5）巷道顶部锚杆施工时应由外向里逐个逐排进行，不得在所有的锚杆眼施工完后再安装锚杆

2.巷道交叉处

防治巷道开岔处冒顶的措施如下：

（1）巷道交岔点的位置尽量选在岩性好、地质条件稳定的地点，开岔口应避开原来巷道冒顶的范围。

（2）采用锚杆（锚索）对巷道交岔点支护时，要进行顶板离层监测，并在安全技术措施中对支护的技术参数、监测点的布置及监测方法等进行规定。

（3）架棚巷道的交岔点采用抬棚支护时，要进行抬棚设计，根据设计对抬棚材料专门加工，抬棚梁和插梁要焊接牙壳。

注意选用抬棚材料的质量与规格，保证抬棚有足够的强度；（4）当开口处围岩尖角被压坏时，应及时采取加强抬棚稳定性的措施。

（5）必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿，不得过早拆除，切忌先拆棚腿后支抬棚。

3.围岩松散破碎地点

（1）炮掘工作面采用对围岩震动较小的掏槽方法，控制装药量及放炮顺序。

（2）根据不同情况，采用超前支护、短段掘砌法、超前导硐法等少暴露破碎围岩的掘进和支护工艺，缩短围岩暴露时间，尽快将永久支护紧跟到迎头。

（3）围岩松散破碎地点掘进巷道时要缩小棚距，加强支架的稳固性。

（4）积极采用围岩固结及冒落空间充填新技术。

对难以通过的破碎带，采用注浆固结或化学固结新技术。

（5）分层开采时，回风顺槽及开切眼放顶要好，坚持注水或注浆提高再生顶板质量，避免出现网上空硐区。

（6）在巷道贯通或通过交叉点前，必须采用点柱、托棚或木垛加固前方支架，控制放炮及装药量，防止崩透崩冒。

（7）维修老巷时，必须从有安全出口及支架完好的地方开始。

（三）不同支护方式防治顶板事故的注意事项

1．支架支护

根据冒顶的原因，提出如下预防措施：

（1）可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的影响。

（2）巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。

（3）巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。

（4）尽可能做到支架与围岩共同承载。

（5）凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工。

（6）巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆老支架。

（7）在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性，可以在巷道的支架之间用拉撑件连接固定，增加架棚的稳定性，以防推倒。

2.锚杆、锚喷支护

采用锚杆、锚喷支护形式时，应遵守下列规定：

（1）锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离，锚杆的形式、规格、安装角度，混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等，必须在施工组织设计或作业规程中规定。

（2）采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。

（3）打锚杆眼前，必须首先敲帮问顶，将活矸处理掉，在确保安全的条件下，方可作业。

（4）使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂浆锚杆必须灌满填实。

（5）软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。

（6）锚杆必须按规定做拉力试验。

煤巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌板显示。

对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。

在井下做锚固力试验时，必须有安全措施。

（7）锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的托板紧贴巷壁。

3.砌碹支护

（1）采用钢筋混凝土砌漩

（2）在掘砌一次成巷施工中，掘进工作面到砌碹地点一般保持20～40m距离。

巷道砌碹时，采取临时支护措施。

（3）顶板不好时要有专门措施，实行短掘短砌。

（4）采用料石砌碹时，砌碹用的料石材质和几何尺寸必须符合设计要求并经检验合格，不准用风化石料。

（5）要明确规定抬棚长度和立拱架长度、砌墙和扣拱之间的距离以及永久支护（砌碹）和临时支架之间的距离。

（6）砌墙和扣拱必须做到灰浆饱满，不准有干缝瞎缝，不准出现重缝现象。

砌墙时必须把料石用石楔支平。

（7）拱架之间必须有撑杆拉手，拱架要支稳支牢，保证巷道中腰线符合规定。

五、总结

根据煤矿的地质条件及矿井设计，结合实际条件，在工作中认真思考，不断创新，加强理论和实践的学习。

在顶板的管理上，一方面要加强技术的监管，另一方面加强施工的监管。

勤于下井检查，检查过程要注重细节，加强顶板的监管，及时发现顶板隐患，积极和矿领导沟通，发现较大安全隐患及时汇报。

当前煤矿面临安全生产的形势依然严峻，责任重大，我们必须加强煤矿顶板的监管，通过有效的监管预防事故的发生。

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