采煤工作面发生冒顶的原因及预防措施标准版Word文件下载.docx

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在实际煤矿生产中，局部冒顶事故的次数远远多于大型冒顶事故，约占工作面冒顶事故的70％，总的危害比较大。

从开采工序与顶板事故发生的地点来看，局部冒顶可分成：

靠近煤壁附近的局部冒顶；

工作面两端的局部冒顶；

放顶线附近的局部冒顶；

地质破坏带附近的局部冒顶。

　　大型冒顶指范围较大，伤亡人数较多（每次死亡3人以上）的冒顶。

它包括老顶来压时的压垮型冒顶、厚层难冒顶板大面积冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶、金属网下推垮型冒顶、大块游离顶板旋转推垮型冒顶、采空区冒矸冲人工作面的推垮型冒顶及冲击推垮型冒顶等。

（一）采场局部冒顶的原因分析与防治

　　1．局部冒顶的预兆

　　局部冒顶，由于预兆不明显，零打碎敲，易被人忽视，但只要仔细观察，也可以发现一些征兆。

对以下异常情况要特别注意：

　　1）响声。

岩层下沉断裂、顶板压力急剧加大时，木支架就会发生劈裂声，紧接着出现折梁断柱现象；

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生断裂的闷雷声。

　　2）掉渣。

顶板严重破裂时，折梁断柱就要增加，随后就出现顶板掉渣现象。

掉渣越多，说明顶板压力越大。

在人工顶板下，掉下的碎矸石和煤渣更多，工人叫“煤雨”，这就是发生冒顶的危险信号。

　　3）片帮。

冒顶前煤壁所受压力增加，变得松软，片帮煤比平时多。

　　4）裂缝。

顶板的裂缝，一种是地质构造产生的自然裂隙，一种是由于采空区顶板下沉引起的采动裂隙。

老工人的经验是：

“流水的裂缝有危险，因为它深；

缝里有煤泥、水锈的不危险，因为它是老缝；

茬口新的有危险，因为它是新生的。

”如果这种裂缝加深加宽，说明顶板继续恶化。

　　5）脱层。

顶板快要冒落的时候，往往出现脱层现象。

　　6）漏顶。

破碎的伪顶或直接顶，在大面积冒顶以前，有时因为背顶不严和支架不牢出现漏顶现象。

漏顶如不及时处理，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。

　　7）瓦斯涌出量突然增大。

　　8）顶板的淋水明显增加。

　　试探有没有冒顶危险的方法主要有：

（1）木楔法。

在裂缝中打入小木楔，过一段时间，如果发现木楔松动或夹不住了，说明裂缝在扩大，有冒落的危险。

（2）敲帮问顶法。

用钢钎或手镐敲击顶板，声音清脆响亮的，表明顶板完好；

发出“空空”或“嗡嗡”声的，表顶板岩层已离层，应把脱离的岩块挑下来；

（3）震动法。

　　2．局部冒顶的原因与防治

　　局部冒顶的原因有两类：

一类是已破碎了的直接顶板，失去有效的支护而局部冒落；

另一类是老顶下沉迫使直接顶破坏支护系统而造成的局部冒落。

　　从发生地点来看，局部冒顶大致分为煤帮附近局部冒顶、上下出口局部冒顶、放顶线附近局部冒顶、地质构造破坏带局部冒顶。

现分述如下：

　　1）煤帮附近的局部冒顶

　　由于采动或放炮震动影响，在直接顶中“锅底石”游离岩块式的镶嵌顶板或破碎顶板，因支护不及时而造成局部冒顶；

当用炮采时，因炮眼角度或装药量不适当，可能在放炮时崩倒支柱造成局部冒顶；

当老顶来压时，煤质因松软而片帮，扩大无支护空间，也可能导致局部冒顶。

　　目前主要防治措施是：

（1）采用能及时支护悬露顶板的支架，如正悬臂支架，横板连锁棚子，正倒悬臂支架及贴帮点柱等；

（2）严禁工人在无支护空顶区操作。

　　2）上下出口的局部冒顶

　　上下两出口位于采场与巷道交接处，控顶范围比较大，在掘进巷道时如果巷道支护的初撑力很小，直接顶板就易下沉、松动和破碎。

有效防止局部冒顶措施如下：

（1）支架必须有足够的强度，不仅能支承松动易冒的直接顶，还能支承住老顶来压时的部分压力；

（2）支护系统必须能始终控制局部冒顶，且具有一定稳定性，防止老顶来压时推倒支架。

实践证明，十字交接顶梁和“四对八梁”支护，效果好。

　　3）放顶线附近的局部冒顶

　　采煤工作面放顶线上的支柱受压是不均匀的。

当人工回拆承压大的支柱时，往往柱子一倒顶板就冒落，这种情况在分段回柱回拆最后一根时，尤其容易发生。

　　防止放顶线附近局部冒顶的主要措施是：

（1）如果是金属支柱工作面，可用木支柱作替柱，最后用绞车回木柱；

（2）为了防止金属网上大块游离岩块在回柱时滚下来，推倒采面支架发生局部冒顶，应在此范围加强支护。

　　4）地质破坏带附近的局部冒顶

　　采煤工作面如果遇到垂直工作面或斜交于工作面的断层，在顶板活动过程中，断层附近破断岩块可能顺断层面下滑，推倒支架，造成局部冒顶。

另外褶曲轴部或顶板岩层破碎带等部位易冒顶。

防止这类事故措施如下：

应在断层两侧加设木垛加强支护，并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。

加强褶曲轴部断层破碎带的支护。

　　3．局部冒顶事故的处理

　　1）当冒顶范围不大时，可采用掏梁窝探大扳梁或支悬臂梁的方法处理。

首先要观察顶板动态，加强冒顶区上下部位支架，防止冒顶范围扩大，再掏梁窝、探大板和挂梁。

棚梁顶上的空隙要刹严或架小木垛接顶，然后再清除煤浮矸，打好贴帮柱，支好棚梁。

　　2）工作面局部冒顶范围沿倾斜超过10m时，应从冒顶区上下两头向中间处理，在检查认定冒顶地带的顶板已经稳定的基础上，再加固顶板区上方支架，并准备好材料，清理好人员的安全退路，设专人监视顶板。

　　3）金属网假顶下的冒顶，如果是小冒顶，可扒出碎矸、铺上顶网，重新架棚后即可安全通过；

如果冒顶区沿倾斜超过5m，则必须将支架改为一梁三柱，梁的一端探入煤壁再铺网刹顶，或垂直工作面架双腿套棚用撞楔法通过；

如果冒顶范围较大，亦可避开冒顶区沿煤壁重新掘开切眼采煤。

（二）采场大面积冒顶原因分析与防治

　　1．采场大面积冒顶的预兆

　　采煤工作面随回柱放顶工作进行，直接顶逐渐垮落，如果直接顶垮落后未能充满采空区，则坚硬的老顶要发生周期来压。

　　1）顶板的预兆

　　顶板连续发出断裂声，这是由于直接顶和老顶发生离层，或顶板切断而发出的声音。

有时采空区内顶板发出响闷雷的声音，这是老顶和上方岩层产生离层或断裂的声音。

　　2）煤帮的预兆

　　由于冒顶前压力增大，煤壁受压后，煤质变软变酥，片帮增多。

使用电钻打眼时省力。

　　3）支架的预兆

　　使用木支架，支架大量的被压弯或折断，并发出响声。

使用金属支柱时，耳朵贴在柱体上，可听见支柱受压后发出的声音，支柱“破顶、钻底”。

　　4）含瓦斯煤层，瓦斯涌出量突然增加；

有淋水的顶板、淋水增加。

　　2．采场大面积冒顶的原因分析

　　按顶板垮落类型可把采场大冒顶分为压垮型、推垮型、漏垮型三种。

　　压垮型冒顶事故是由于坚硬直接顶或老顶运动时，垂直于顶板方向的作用力，压断或压弯工作阻力不够、可缩量不足的支架，或使支柱压入抗压强度低的底板，造成大面积切顶垮面事故。

　　在采场中容易发生大面积冒顶的地点是：

　　1）开切眼附近。

在这个区域顶板上部硬岩层老顶两边都受煤柱支承不容易下沉，这就给下部软岩层直接顶的下沉离层创造了有利条件。

　　2）地质破坏带（断层、褶曲）附近。

在这些地点顶板下部直接顶岩层破断后易形成大块岩体并下滑。

　　3）老巷附近。

由于老巷顶板破坏，直接顶易破断。

　　4）倾角大的地段。

这些地段由于重力作用而岩石倾斜下滑力大。

　　5）顶板岩层含水地段。

这些地段摩擦系数降低，阻力大为减少。

　　6）局部冒顶区附近也有可能导致大冒顶。

　　近几年来，在采场大面积冒顶事故中，“复合顶板”下推垮型事故比较多，伤亡也较大。

　　漏垮型冒顶的原因如下：

由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，采场支护系统中如果某个地点失效发生局部漏顶，破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空，造成支架失稳，导致漏垮型事故发生。

　　3.采场大面积冒顶的预防措施

　　总结现行有效的经验归纳出几条预防采场大面积冒顶的基本措施：

　　1）提高单体支柱的初撑力和刚度

　　小煤矿使用的木支柱和摩擦金属支柱初撑力小，刚度差，易导致煤层复合顶板离层，又使采场支架不稳定，所以有条件的矿要推广使用单体液压支柱。

　　2）提高支架的稳定性

　　煤层倾角大或在工作面仰斜推进时，为防止顶板沿倾斜方面滑动推倒支架，应采用斜撑、抬棚、木垛等特种支架来增加支架的稳定性。

在摩擦金属支柱和金属铰接顶梁采面中，用拉钩式连接器把每排支柱从工作面上端头至下端头连接起来，形成稳定的“整体支架”。

　　3）严格控制采高

　　开采厚煤层第一分层要控制采高，使直接顶冒落后破碎膨胀能达到原来采高。

这种措施目的在于堵住冒落大块岩石的滑动。

　　4）采面从开切眼初采时不要反向开采

　　有的矿为了提高采出率，在初采时向相反方向采几排煤柱，如果是复合顶板，开切眼处顶板暴露日久已离层断裂，当在反向推进范围内初次放顶时，很容易在原开切眼处诱发推垮型冒顶事故。

　　5）掘进上下顺槽时不得破坏复合顶板

　　挑顶掘进上下顺槽，就破坏了复合顶板的完整性，易造成推垮冒顶事故。

　　6）对于坚硬难冒顶板可以采用顶板注水和强制放顶等措施。

　　7）加强矿井生产地质工作，加强矿压的预测预报。

　　4．大冒顶事故的处理方法

　　大冒顶发生后，采取的方法基本上有两种：

一种是恢复工作面的方法；

另一种是开补巷绕过冒顶区方法。

　　1）恢复工作面的方法处理冒顶

（1）从工作面冒顶处的两头，由外向内，先用双腿套棚维护好顶板，保持后路畅通无阻。

棚梁上用板皮刹紧背严，防止顶板继续错动、垮落。

梁上如有空顶，要用小木垛插紧背实。

（2）边清理工作面边支护，把塌落的矸石清理并倒入采空区，每清理0.5m工作面，支一架棚子管理顶板。

若顶板压力大，可在冒顶区两头用木垛维护顶板。

　　（3）遇到大块矸石不易破碎时，应采用电钻（如有压风，最好是用风钻）打眼放小炮的办法破碎岩石。

　　（4）如顶板冒落的矸石很破碎，一次整修巷道不易通过时，可先沿工作面煤帮运输机道整修一条小巷，修通小巷，使风流贯通，运输机开动后，再从冒顶区的两头向中间依次放矸支棚。

　　2）开绕补巷过冒顶

（1）冒顶区在工作面的机头侧时，可以沿工作面煤帮错过一段，留3m～5m煤柱，由进风巷向工作面斜打一条补巷和采煤工作面相通，就可正常生产出煤。

（2）冒顶区在工作面的中部时，可以平行于工作面留3m～5m煤柱，重新开一条开切眼。

新开切眼的支架，可根据顶板情况而定。

　　（3）冒顶区在工作面的机尾时，处理的方法与处理机头侧冒顶完全相同。

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