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顶板灾害防治技术

安全管理文书

顶板灾害防治技术

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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（工作面1/3以上）；             

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。

（垮落厚度1m以上，垮落长度达工作面一半以上）老顶初次来压——（初次来压步距一般为20—35m）老顶周期来压——（老顶一般在煤壁以里2米—10多米断裂，步距＝1/2初次来压步距） 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，（易断裂，难形成平衡结构） 2、冒顶机理：

①垮落带老顶岩块静力压垮支架：

（图1—2—7）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：

（图1—2—8）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（支柱油缸炸裂）、压入底板。

③裂隙带老顶压垮支架：

（图1—2—9）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。

（有时工作面支架支护强度不够或稳定性差，也可因不能承受直接顶载荷而发生压垮型冒顶）3、特征：

支柱（架）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（支撑力能平衡最不利情况下，垮落带直接顶及老顶重量）2、支架要有较高的初撑力（较高初撑力能保证直接顶与老顶不离层）3、支架要有足够的可缩量（足够可缩量满足裂隙带老顶最大下沉量的要求）（支架结构的稳定性也很重要，更重要的是支撑力和可缩量）   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（掩护式、单体支柱顶梁插严背实，柱距0.7m） 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； 

煤层倾角较大。

2、冒顶机理：

由于直接顶异常破碎，且倾角较大，一处因支护失效发生局部冒顶，其上方碎顶在自然安息角作用下冒落，使支架失稳倾倒，以致发生连锁性破坏，导致垮面。

3、预防措施：

1）选用合适支柱使支护系统有足够的支撑力与可缩量；2）顶板必须插严背实，梁头紧顶煤壁，甚至超前掏梁窝；3）严防爆破、移溜等工序弄倒支架，引起局部冒顶。

 二、煤壁区局部冒顶：

1、冒顶条件：

因构造及采动影响，直接顶破碎或有严重的节理劈（游离岩块）2、冒顶机理：

直接顶存在游离岩块，落煤后支护不及时或倒拄、片帮，引起岩块冒落伤人。

（顶板下沉量大，导致直接顶弯曲，挤压煤壁区顶板，易碎易冒）3、预防措施：

综采：

①提高支架的初撑力，使端面冒高不超过300mm（提高支撑力，减少弯曲度）；②选及时支护移架方式（支架结构符合先移架后移溜）；③端面距不超过340mm（一般不超过200mm，有利于维持顶板的完整性）④支架增设护帮板（采高2.5—3.0m以上）⑤铺网；⑥顶板超前注入树脂固化单体柱：

①及时支护；端面距不大于200mm；（截深小用——正倒悬臂错梁直线柱、正悬臂交错梁支护）（必要时掏梁窝、架设贴帮柱）②敲帮问顶；③禁止人员在无支护区工作；④放小炮，松动爆破；⑤铺网；⑥提高支柱的初撑力，使冒高不超过200mm。

 三、工作面上下端头局部冒顶：

端头＝机头（尾）＋一段相连巷道 1、端头顶板特点：

①状态：

面积大；破碎；离层。

②原因：

巷道掘出时间长，围岩变形严重；巷道支架初撑力小，顶板先期离层；移机头（尾）支架改柱频繁，支柱多工作在初撑阶段，控顶下沉不利，加大离层；煤体受叠加制成压力作用，松软破碎，降低对顶板的支撑控制（增加无支护面积）。

2、冒顶机理：

顶板离层、破碎，移机头（尾）改柱时易发生局部漏冒；顶板离层，易发生推垮型冒顶（有水平推力，有自由空间）      

易发生砸垮型冒顶（老顶突然断裂、下移冲击）  3、防治措施：

四对八梁迈步前移支护（一梁三柱，其中一对放在与巷道交接处）巷道超前支护。

 四、放顶线附近的局部冒顶：

（单体柱）放顶线附近冒顶仅发生在单体面，多发生在回柱时。

1、冒顶类型：

①回撤“吃劲”柱子导致大面积冒顶；（分段）②撤离支架后，顶板延迟垮落，大块垮落波及冒顶（支柱支撑失稳，冒落）  2、预防措施：

①用木柱替换金属支柱，再回撤木柱；②液柱远距离卸载（加长卸载手把）；③有排柱放顶（切断悬露不垮顶板）；④由下向上顺序撤除支架。

    第四节推垮型冒顶机理及预防措施 一、金属网下推垮型冒顶：

采用倾斜分层下行垮落金属网假顶走向长壁采煤法，单体支柱易发生。

1、冒顶条件：

①α＞20°；②悬浮顶板——网上碎矸与上覆硬岩大块间存在空隙（离层）；③单体支架工作面。

2、冒顶特点：

①多发生于初次放顶前后；②多无前兆，少数前兆伪柱子向下倾斜；③垮前支柱受力不大；④垮后支柱无折损，向下或向采空区倾倒；⑤上位断裂硬岩大块大面积悬露；⑥多发生在回柱时；⑦多为摩擦柱工作面。

3、冒顶机理：

 分两个阶段：

1）形成网兜——支撑力小或支护失效造成；2）推垮工作面——网兜形成后，周围支柱不稳定，在倾斜拉力作用下，网兜由迎山变成反山，导致冒顶。

4、预防措施：

1）分层开采切眼为内错式布置，躲开边界空顶；2）提高支柱的初撑力（可增强支柱的稳定性）；3）增强支架的“整体性”及稳定性；4）伪俯斜开采；5）初次放顶将金属网落到底板（可剪断，避免产生空顶）  第五节 综合类型冒顶的机理及预防措施               

一、厚层难冒顶板导致的冒顶：

1、冒顶机理：

1）顶板大面积悬露；2）跨度超过极限跨度，破坏（弯矩拉伸或重力剪切）。

2、预防措施：

1）钻眼爆破或高压注水；2）挑顶，增加冒落高度；3）先开采近距下部煤层。

 二、地质破坏带附近的局部冒顶：

主要是断层影响。

1、单体柱工作面：

1）断层附近压力大——压垮型冒顶；2）顶板破碎—————漏垮型冒顶；3）碎顶沿倾斜断层面移动——推垮型冒顶。

措施：

增大支护密度；  

提高初撑力；  

增强稳定性——木垛、戗棚、戗柱；2、综采工作面：

过断层——直接过或斜交通过。

 三、大块游离顶板导致的冒顶：

（一）复合顶板推垮型冒顶：

推垮型冒顶多发生于两类顶板：

复合顶板；金属网顶（再生顶板） 1、复合顶板：

①复合顶板——“下软上硬”易离层顶板；下软——指下部软弱岩层，可一层或几个分层，易弯曲；上硬——强度相对较大，不易弯曲。

②复合顶板特征：

顶板由下软上硬不同岩性的岩层组成；软硬岩层间有煤线或软弱夹层；0.5m＜软岩厚度＜3.0m（托煤顶、厚煤层分层开采也属此类）复合顶板——指采煤后特别容易离层的顶板第一分层（上有煤线或软弱夹层），厚度为0.5—3.0m 2、推垮型冒顶特征：

①顶板压力不大，支架没变形、损坏；②冒顶前，顶板多拉绺，沿煤帮断裂；③支柱沿某一方向倾倒（向下、向老塘）；④上部岩层一般大面积悬露不冒；⑤冒顶多发生于回柱期间；⑥初采开切眼附近多发；⑦多无预兆，有时有预兆：

支柱顺山，顶板掉渣。

3、冒顶机理：

①顶板形成六面体：

离层——初撑力小，软岩下沉离层；（初撑力小原因：

支架本身小；支架失效；支架打在浮煤浮矸上）断裂——构造裂隙；旧巷切割；巷道挑顶；初撑力小顶板变形大沿煤壁断裂。

②有去路和倾角：

去路——沿倾斜向下或向采空区，出现自由空间；倾角——产生滑动力。

③推力大于阻力：

推力——重力分力；阻力——摩擦阻力（层面间、煤壁断裂面）；支柱迎山角产生的支力分力；（支架为平行珩架结构，不稳定）4、措施：

有针对性采取措施：

不离层，不断裂，无去路，大摩擦，稳支架。

①成功经验：

掩护式支架替代单体支架——增强支架稳定性；走向长壁改为俯斜长壁——消除去路。

②单体面措施：

消除去路——伪俯斜4—6°；初采不反推；不破顶———掘进上下区段巷道不破顶；初采不反推——避免反推区放顶引发推垮型冒顶；控制采高——冒落堆积高度超过采高，起到阻挡顶板移动作用；灵活应用戗柱、戗棚——控制六面体平移；增强稳定性——特种支架；单体摩擦柱拉钩形成“整体支架”；提高初撑力——不离层、不断裂、增摩擦、稳支架；（楔子紧柱3kn始动10kn，螺旋升柱器5kn始动15kn）（液压升柱器10kn始动30kn，单体液柱78—114kn）必须采用单体液柱，防止推垮； 5、易发生推垮型冒顶地点：

①开切眼附近——支撑力不足，离层，支撑力不均，形成断裂；②地质破坏带——断层、裂隙，易形成六面体；③岩层尖灭构造——易形成六面体，并有去路；④掘巷破顶处——切割顶板形成一面，下顺槽可增加去路；⑤局部冒顶区附近——存在去路；⑥倾角大的地段——推移力大；⑦顶板岩层含水地段——阻力降低。

  补充资料：

事故分析报告书写格式 在分析事故的基础上进行。

一般要写明如下一些问题：

 引言：

简要说明××时××地发生××事故，事故后果（死伤人数，经济损失） 一、工作面概况：

1、煤层地质条件——回采煤层，倾角，均厚，柱状图，顶底板岩性，构造，老硐等。

2、工作面概况———采法，面长，支护（设备、布置、特殊支架），回采工艺，工作面平面位置图，工作面平面布置图（指明冒顶区域）。

 二、事故经过（过程）：

1、按时间顺序，罗列与事故有关的（相关的）工作程序。

如出勤情况，支护状况（不合格的要注明，为后续分析奠定基础），最近冒顶状况，安全评估及措施。

2、事故过程。

尽可能详细描述冒顶当班的工作或操作过程，时间可以精确到分。

3、抢救及事故伤亡情况（人员，姓名，职务），其他损失。

 三、事故分析：

1、由冒顶特征，判定冒顶性质和事故原因。

2、思想因素。

（挖掘对××不重视，对顶板不了解，对客观规律认识不足，思想麻痹）3、技术因素。

（推采速度、工艺过程、支架布置及性能、过构造等措施不利等）4、自然因素。

（顶板性质，构造，地质条件复杂，水，老硐等）5、管理因素。

（领导重视不够，措施不当，指挥不当，安全教育不当等）6、责任认定及处理。

依据反事故调查及上述事故分析，明确责任者，为事故定性（责任事故，非责任事故，违章操作，违章指挥，支护质量） 四、今后措施：

针对冒顶事故原因分析，对应各原因，制定行之有效的措施，杜绝类似问题再度发生。

四、冲击推垮型冒顶（冲垮型）：

1、类型：

①顶离层，上覆岩层大块矸石砸下，直接砸垮（图2—29）；②顶离层，上覆岩层大块矸石掉下，使之失稳撑推垮；③金属网离层，上岩大范围垮落使之失稳成推跨；④局部冒顶处理不当（糊顶），上岩冒落砸垮。

2、措施：

提高初撑力——避免离层；     

增强稳定性——避免推倒。

 五、旋转推垮型冒顶：

1、类型：

中等稳定以上顶板，出现较大悬顶，受断层、裂隙切割成较大岩块，回柱后顶板回转，推倒支架。

工作面有沿煤壁方向5m以上断裂（断层）易发生。

2、措施：

①加强顶板动态监测，确定顶板岩块结构（尤其悬顶严重时）；②在大型岩块内加强支护（加打木垛），暂不回柱；③回柱时先用木支架替换金属支架，后远距离回柱；④回柱在大型岩块处于放顶线外时进行。

 冒顶类型分类汇总冒顶类型顶板类型顶板活动特征支架失效特征结果1、压垮类：

垮落带顶板断裂老顶静压支撑力不足压垮，支架损坏厚层直接顶静压支撑力不足压垮，支架损坏老顶动压支撑力不足压垮，支架损坏裂隙带顶板移动老顶变形可缩量不足压垮，支架损坏2、漏垮类破碎顶板漏顶护顶不好漏垮，支架无损煤壁顶板破碎拉绺支撑力不足局冒，支架无损端头离层，破碎护顶不好，撑力不足局冒，支架无损破碎（离层，断裂）护顶不及时，不好构造区局冒3、推垮类下软上硬顶板离层，断裂初撑力不足，不稳定推垮，支架无损离层，上部冲击初撑力不足，不稳定冲垮，支架无损分层再生顶板破碎，离层初撑力不足，护顶不好推跨，支架无损离层，上部冲击初撑力不足，不稳定冲垮，支架无损破碎，离层初撑力不足，护顶不好大岩块旋转推跨中稳顶板离层，断裂，悬顶力系不平衡，不稳定旋转推垮4、其它类坚硬顶板大面积不垮，悬顶支护力不足大面积压垮中稳顶板冒落大块冲入推倒支架，失效局冒  第六节 对采场支架要求一、支得起：

全过程支撑住垮落带岩重。

工作阻力——平衡垮落带岩重；      

初撑力———保证直接顶（2—3M）不与老顶离层。

选液柱；单体支柱增加密度，富余系数1.2；液压支架富余系数1.5—2.0。

 二、护得好：

全过程控制工作面顶板不发生漏冒。

及时支护（破碎、裂隙发育顶板）；    

提高初撑力，减少端面冒高（综采300mm，单体200mm）；    

控制端面距（综采340mm，单体200mm）。

 三、稳得住：

支架具有抵抗沿层面方向推力的能力。

支架本身可抗层面推力（掩护、支掩支架；单体拉钩“整体支架”）；    

提高初撑力，使下位岩层与老顶贴紧，摩擦力抵抗层面力；    

切顶墩柱。

     第七节其它类型冒顶机理与预防 一、巷道冒顶类型：

 1、掘进时冒顶：

破碎带，支护不及时——及时支护。

先架棚后出煤。

放炮崩倒支架——打眼、装药质量，支架链接，增强整体性游离岩块掉落——敲帮问顶2、巷道冒顶：

破碎顶板漏冒空顶，砸垮冒顶——案例            

支架被压入底板，顶板离层破碎，支护失效，            

支架假设质量不好，翻滚失效；            

围岩变形大，支架被压坏冒顶。

3、巷道套修冒顶：

拆改支架，支护不及时，  4、支架突然失效冒顶：

唐山矿5881面棚梁断裂事故案例。

 二、冒顶机理：

1、 压垮——支撑力不足或支架不稳定。

2、压坏——支架变形不足，压坏失效，导致支撑力不足压垮。

3、漏空砸垮——护顶不好，空顶后未接顶。

4、掉顶冒落——支护不及时，找掉不彻底。

 三、防治措施：

构造带及时（超前）支护，提高机械化水平；     

加强规格质量（接顶，插严背实，链接，棚距，漏顶要接顶）；     

换改支架要“先架后回”；     

锚杆支护。

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