浅析回采工作面顶板事故的防治方法.docx

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浅析回采工作面顶板事故的防治方法

目录

目录·······················································1

摘要、关键词···············································2

前言·······················································3

第一章防治顶板事故在煤矿安全管理中的地位···············3

第一节顶板事故简介·································3

第二节加强顶板管理的重要性·························4

第二章采煤工作面矿压显现·······························4

第一节采煤工作面矿压显现···························4

第二节影响采煤工作面矿压显现的主要因素·············6

第三章采煤工作面顶板管理·······························7

第一节顶板事故分类·································7

第二节局部冒顶事故·································8

第三节采煤工作面顶板管理的预防及方法···············9

第四节采煤工作面顶板管理安全措施··················13

结论·····················································14

参考文献·················································14

摘要

当前我国煤炭工业正处在快速发展阶段，但受生产力发展水平的制约和从业人员素质的影响，煤炭工业仍处于事故多发事期，安全形式依然严峻。

而顶板事故在所有煤矿事故中仍占绝对比重。

顶板事故具有突发性、灾难性、破坏性和继发性，是煤矿极为严重的事故之一，顶板事故管理根本在于防患于未然，预防是首要任务。

我们只要重视顶板管理，掌握相关的理论知识，发现顶板的活动规律，利用合理的预防措施，采用正确的管理方法，顶板事故是完全可以预防的。

关键词：

安全顶板重要性矿压预防措施

前言

安全生产是全面建设小康社会的重要保障，是社会文明、和谐、进步的重要标志，是坚持人与自然协调发展的首要条件，对煤矿这一高危行业，要始终坚持贯彻“安全第一，预防为主、综合治理”的方针，更要坚持以人为本的安全理念和科学发展观思想。

当前我国煤炭工业正处在快速发展阶段，但受生产力发展水平的制约和从业人员素质的影响，煤炭工业仍处于事故多发事期，安全形式依然严峻。

而顶板事故在所有煤矿事故中仍占绝对比重。

为提高煤炭企业干部、职工整体安全技术素质和管理水平，我着重对采煤工作面顶板管的重要性和矿压显现及管理方法及预防进行了研究阐述，特别是对采煤工作面顶板管理的方法进行了总结，由于水平有限，不妥之处在所难免，望谅解并批评指正！

衷心感谢指导老师的帮助。

浅析回采工作面顶板事故的防治方法

第一章防治顶板事故在煤矿安全管理中的地位

第一节顶板事故简介

顶板事故是煤矿不容忽视的重要灾害事故之一，根据对2001～2003年煤矿事故的统计，顶板事故起数占煤矿事故总起数的49.86%,死亡人数占总死亡人数的35.67%，而2005年全国煤矿安全事故按事矿性质统计顶板事故也高达34.66%，可见煤矿顶板事故对煤矿安全生产的影响之大。

煤矿顶板事故分为采煤工作面顶板事故和巷道顶板事故两类。

采煤工作面顶板事故让在顶板事故中占重要比例。

例如1986～1992年期间采煤工作面顶板事故占顶板事故总数的66%，而巷道顶板事故则为34%。

本文将重点研究采煤工作面的顶板管理.

第二节加强顶板管理的重要性

顶板事故的发生主要特点不同于瓦斯煤尘爆炸，群死群伤的重特大的恶性事故通常比较少见，而零散事故却频繁发生，而且凡是有人工作的地点，都有可能发生这类事故，分布范围特别广泛。

也正因为一次死亡人数难以构成群死群伤恶果，人们往往不够重视，管理不细，忽视其累计的恶果，这尤其要引起煤矿广大管理干部和职工的警觉。

通过对煤矿顶板事故的统计分析可知，人为因素导致事故发生的比例约占91.57%，这足以说明加强顶板管理的重要性。

对于煤矿开采来说，地质因素是产生事故的自然因素，人为地改变其自然因素是不现实的，但提高管理水平，减少事故的发生是完全可以做到的。

因此，按照“安全第一、预防为主、综合治理”的生产方针，树立牢固的安全意识，强化管理，堵塞漏洞是搞好安全生产的首要任务。

第二章采煤工作面矿压显现

第一节采煤工作面矿压显现规律

一、直接顶的垮落

采煤工作面自开切眼开始推进，直接顶不断暴露出来。

一般情况下，直接顶可以在一定时间内悬露一定面积而不垮落，但在不同的条件下其自稳的时间和面积差别很大。

为保证采煤工作面的顶板安全，要对新暴露出来的顶板加以支护，其目的为：

1、保证采煤工作面人员的安全。

2、保证有一定的空间供通风、行人和运料。

3、通过对直接顶板的支护来影响基本顶的活动。

自开切眼起，直接顶的第一次垮落叫直接顶初次垮落。

此时工作面煤壁至开切眼的距离为直接顶初次垮落步距。

显然，直接顶稳定性越好，初次垮落步距就越大。

因此往往把直接顶初次垮落步距作为直接顶分类的重要指标。

直接顶初次垮落以后，随工作面不断向前推进，新暴露出来的顶板要及时支护，工作面采空侧的支护要不断回撤，直接顶将不断垮落。

这一过程叫回柱放顶。

二、基本顶的初次来压

随着工作面自开切眼处的不断推进，回柱放顶的不断重复，基本顶岩层悬露长度不断增加。

当基本顶悬露达到极限跨距则发生断裂。

基本顶的失稳将对工作面带来严重的矿压显现。

甚至危及生产和人身安全。

因此，吧由于基本顶第一次失稳而产生的工作面顶板来压称为基本顶的初次来压。

由开切眼到初次来压时工作面推进的距离称为基本顶的初次来压步距。

采煤工作面煤壁上所承受的支撑压力随着基本顶的跨度的加大而增加，刚从开切眼推进时最小，再初次来压前则达到最大。

基本顶来压前，采煤工作面顶板压力并不大，但煤壁内的支撑压力却接近最大值，所以煤帮将发生变形和片帮。

也可能导致直接顶在煤壁前方形成剪切破坏，从而形成预生裂隙，这常常是预示工作面顶板来压的重要标志。

显然此时对工作面的顶板管理也极为不利。

基本顶的初次来压对工作面的影响较大，因此，必须掌握初次来压的步距大小，以便及时采取措施。

我矿在一般情况下初次来压步距为20～35m。

再来压期间，必须加强支架的初撑力，尤其要加强支架的稳定性。

三、基本顶的周期来压

基本顶初次来压后，采煤工作面继续推进，裂隙带形成的岩体结构将始终经历“稳定－失稳－再稳定”的变化，这种变化将呈现周而复始的过程。

由于岩体结构的失稳，导致工作面顶板的来压，这种来压将随着工作面的推进而周期性地出现。

因此，由于裂隙带岩石周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面顶板周期来压。

周期来压的主要表现形式有：

顶板下沉量急速增加；顶板下沉量加大；支柱所承受的载荷普遍增加；有时还伴随煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象。

我矿工作面周期来压步距一般在9～16m左右。

第二节影响采煤工作面矿压显现的主要因素

影响采煤工作面矿压显现的主要因素有顶板岩层、采高与控顶距、工作面的推进速度、开采深度和煤层倾角等。

采煤工作面的围岩一般是指直接顶、基本顶及直接底。

这三者对采煤工作面产生有着直接的影响。

其中直接顶与基本顶的稳定性以及支护方式的选择对工作面顶板有着显著的影响。

采高是影响上覆岩层破坏状况的最主要因素之一。

采高越大，在支撑力的作用下，工作面煤壁也越不稳定，易于片帮。

矿压显现越严重。

加快工作面的推进速度只是缩短了落煤与放顶两个主要生产过程的时间间隔。

它只是消除了部分平时的下沉量，决不能消除落煤与放顶所造成的下沉量。

开采深度直接影响着原岩应力的大小，开采深度的增加，支撑压力必然增加，从而导致煤壁片帮及底板鼓起的几率增加，由此也可导致支架载荷增加。

而煤层倾角对采煤工作面矿压显现的影响也是很大的。

随着煤层倾角的增大，顶板下沉量将逐渐变小。

第三章采煤工作面顶板管理

第一节顶板事故分类

为减少和杜绝采煤工作面顶板事故，必须研究采煤工作面形成的条件、机理和要采取的预防措施。

这就要求首先对顶板事故进行科学的分类。

一、按事故的力源分类

1、漏冒型冒顶，是由于已破碎的顶板没有得到有效预防而冒落导致的冒顶。

2、压垮型冒落，是由于垂直于层面方向的顶板力压坏采煤工作面支架而导致的冒顶

3、由于平行于层面方向的顶板力推到采煤工作面支架而导致的冒顶。

二、按事故的大小分类

煤矿中常习惯于将采煤工作面冒顶事故分为局部冒顶和大型冒顶两大类。

1、局部冒顶，指范围不大，伤亡人数不多（每次伤亡1～2人）的冒顶。

常发生在靠近煤壁附近、采煤工作面两端及放顶线附近。

局部冒顶压、漏、推三种类型都有，靠煤壁附近以漏为主，采煤工作面有漏有压，放顶线附近有漏有推。

煤矿中局部冒顶的次数比大型冒顶多的多，危害比较大。

2、大型冒顶，是指冒顶范围较大、伤亡人数较多（每次死亡人数3人及三人以上）的冒顶。

它包括两端来压时的压垮性冒顶、厚层难冒落大面积冒顶、直接顶导致的压垮性冒顶等等。

本文主要对局部冒顶的机理及防治措施进行阐述。

第二节局部冒顶事故

一、局部冒顶的分类

我国煤矿事故死亡人数，约占煤矿死亡人数的40～50%。

80%的顶板事故发生在工作面，而采煤工作面的顶板事故中，局部冒顶约占70%。

因此认真分析研究局部冒顶事故的原因及防治措施具有极其重要的意义。

局部冒顶事故的特点是范围小，一次死亡人数只有一个或两个，人们错误的认为这类零打碎敲的偶然性事故缺乏规律性，很难避免。

其实不然，通过对采煤工作面发生局部冒顶事故分析表明，绝大多数局部冒顶事故的发生是有条件的，具有一定的规律性。

只要采用正确的手段实现对顶板的监测，掌握其规律，并提前采取针对性的措施，将顶板管理建立在科学的基础上，绝大多数的事故是可以杜绝的。

局部冒顶的实质是控顶区已破碎的直接顶失去有效支护而造成的。

从工序与发生的地点看，局部冒顶可分为四类：

①靠近煤壁的局部冒顶；②上下出口的局部冒顶；③放顶线附近的局部冒顶；④地质破坏带的局部冒落。

第三节采煤工作面顶板管理的预防及方法

一、正常生产过程中的及发生滚帮时顶板管理方法

正常生产过程中，采用及时支护的方法，通过操作液压支架管理工作面顶板。

即采煤机上滚筒割过1-3架后，伸出支架伸缩梁；采煤机下滚筒割过3-5架后，开始依次拉移支架，拉过支架后，必须保证支架充分接顶，达到初撑力。

且端面距不大于0.34m。

当工作面顶板破碎，压力较大时，拉架一定要紧跟采煤机。

即采煤机割一架，停机伸出伸缩梁并拉过支架管理好顶板，再开机割另一架。

煤壁滚帮严重时，必须超前采煤机拉过支架。

超前拉架后端面距仍超过规定时，可提前支贴帮帽柱进行临时支护，柱帽规格为600×200×150mm，柱为单体柱，柱间距1.0m。

若工作面液压支架超前及时支护后,支设贴帮柱仍不能维护煤壁机道空顶时,必须将φ20cm×2.8m、φ20cm×3.2m、φ20cm×3.8m一面平大梁或工字钢垂直工作面用锚链拴在液压支架前梁下,煤帮一头用单体柱支设,每隔一架支设一梁,然后用（φ18～20）cm×3.6m小大梁平行工作面穿于垂直梁上将煤帮侧空顶蓬严。

要求煤帮支柱必须支到实底，迎山有力，确保机组截装煤矸通过时不造成煤帮支柱失效，破坏临时支护。

工作面滚帮宽度超过2m时，煤帮侧支柱增加至每梁两根，且必须保证垂直工作面大梁为每架一根。

二、工作面煤壁裂隙发育，但煤体坚硬呈块状结构，可能发生大面积片帮、塌顶时，采用打注全长锚固锚杆的方法管理顶板。

1、施工材料及规格

钻眼采用风煤钻及配套的钻杆和钻头；锚杆采用φ18×3000mm的玻璃钢锚杆；药卷采用MSCK—23/60型的树脂药卷（长600㎜）和中速药卷（长1000㎜）。

2、锚杆布置形式

在支架顶梁下0.2m处垂直煤壁钻眼打注两排锚杆。

锚杆采用三花眼布置，间排距均为0.5m（见下图）。

工作面推进四刀煤后,在与其交错位置再钻眼打注锚杆。

3、锚杆安装工艺

钻出锚杆孔后，先装入一块MSCK—23/60型树脂药卷，再装两块中速药卷，用锚杆杆体顶住，将其送入眼底，将带扣的连接套与锚杆体连接，用风煤钻机常温下搅拌100秒，中间不得停顿，搅拌完毕后，将钻连接套轻轻卸下。

依次循环进行，直至将锚杆全部锚注完毕。

三、工作面煤壁裂隙发育，但煤体疏散呈面状结构，可能发生大面积片帮、塌顶时，采用工作面注胶的方法管理顶板。

1、钻眼采用风煤钻机及配套的钻杆及钻头。

注胶采用专用注胶泵及配套管路、管件。

2、施工工艺过程：

煤壁钻眼→安装管件、封孔→连接注胶泵，开泵注胶→注好一个孔后，停泵，倒管件连接下一个孔，开泵注胶（依次循环）→注胶完成，清洗管路、管件。

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3、注胶孔布置形式与施工参数

注胶以维固中层煤为原则。

正常情况下注胶孔应位于距煤层底板1.8～2.0m处，即在前探梁往下四五十公分。

并要兼顾掩底情况。

钻孔角度应垂直煤壁仰角15°左右，同时要考虑煤层倾角。

深度为7.0m，孔距为4.5m（见下图）。

每个孔内安装4根花管、3根实管，每孔注胶量以15～25桶为宜，同时要兼顾注胶眼煤帮周围的片帮程度、裂隙面等的渗胶情况而适当增减，不得造成流失和浪费。

注胶时适当调整进料速度，根据经验每孔注胶时间在40～50分钟为宜。

四、工作面发生冒顶时的顶板管理方法

1、处理小面积冒顶时可采用架设木板梁维护。

架设木板梁可分为两种形式；顺巷抬棚支护和挑梁支护。

（1）当冒顶区域在机道内、片帮较小时采用顺巷抬棚支护，在不操作支架情况下沿工作面方向支设抬棚，单体液压支柱做腿，以控制冒顶区域。

抬棚长度可根据冒顶长度确定,但梁直径不小于18cm。

（2）当冒顶或片帮较严重，顺巷抬棚不能完全控制冒顶区时，应采取挑走向棚梁的形式，挑梁时执行以下程序：

①、挑梁时必须从两端向中间逐架进行，严禁多架同时作业。

②、必要时，降架前要支设临时支架或支柱，维护好冒顶区周围的顶板。

③、缓慢降架，在支架顶梁上，垂直工作面架设两根木板梁。

木板梁一端靠紧煤体，另一端与支架搭接不少于0.5m，棚梁上方要横排木梁挤紧煤帮。

根据顶板冒落情况和顶板状况考虑是否需要构顶，并在靠煤壁棚梁下支单体柱。

一般情况下，冒落高度小于1m时，采取构顶。

冒落高度大于1m时，采取蓬顶。

④、升架挑起木板梁。

⑤、拉架，拉架时采用带压移架。

⑥、升紧支架。

⑦、回收临时支架。

2、大面积冒顶，且端面顶板已完全冒空时，可采用蓬顶的方法维护，蓬顶维护的操作顺序是：

（1）在每架支架下方支设“挑梁支架”挑梁支架用工字钢或圆木做梁，单体柱做腿。

冒落严重无法支设单体柱时，可将铁梁或园木梁用锚链固定在支架顶梁的下方。

铁梁或木梁的前端要顶住煤体。

（2）在支设的挑梁支架上横穿长木梁挤紧煤帮，蓬住端面冒落区域。

（3）其它支架移完后，回收单体柱及铁梁或木梁，前移原来受挑梁影响的支架。

（4）割煤通过

五、工作面上下出口局部冒顶的防治措施

适当加大工作面上下出口的支护密度，在进、回风顺槽超前20m采帮侧支打交错双路抬棚,抬棚交错二分之一支设。

抬棚梁规格为φ20cm×4.6m的一面平大梁，一梁至少四柱，腿为2.5～3.5m的单体柱。

若巷道压力增大、变形严重时，根据现场实际情况增加交错抬棚至3～5路，同时超前支护距离可增加至30m以上。

工作面上、下端头采用过渡架管理顶板。

过渡架至回、进风煤壁侧空顶区用交错托棚维护，棚梁使用规格为φ20cm×4.6m的一面平大梁，腿为2.5～3.5m的单体柱，一梁四柱，交错二分之一支设。

压力大时，增加单体柱数量为一梁5～6柱。

且托棚随机头、机尾的推移逐步前移。

支设一定要迎山有力、达到初撑力。

六、放顶线附近局部冒顶的防治措施

1、回柱放顶要由里向外、由难到易逐排进行。

要看好退路，退路必须畅通，坚持先支后回，一人观察顶板及周围的支护情况，一人作业。

2、每回一排柱，都必须先在原密柱以外支一排临时密柱，临时密柱必须留有两个宽度在0.5m以上的安全出口。

3、密柱逐排逐根外移，直至移到新的切顶线位置，严禁一次大面积放顶。

4、顶板破碎时，可采用远距离卸载，即卸载手把上拴绳，人员站在安全地点拉绳，使柱卸载。

5、若遇矸石埋柱时，可清理开柱脚，用撬棍撬出或用导链拉出，人员不得进入空顶区作业，倒向落山的柱子，用长柄工具勾取。

第四节采煤工作面顶板管理安全措施

管理顶板前，施工人员必须将所用材料和工具准备齐全，必要时提前在电缆槽与煤壁之间架设平台。

同时清理作业地点的杂物，看好退路，确保退路畅通；必须搁专人监护、观察顶板及煤帮的情况，发现异常立即撤出人员，进行处理。

人员进入溜道煤帮作业，必须停机、停溜、闭锁开关并设专人监护，在此期间严禁动作附近机组和支架。

人员进入溜道煤帮作业，必须认真执行敲帮问顶制度，及时用长柄工具处理掉片帮、伞檐，对空顶进行临时支护，严禁在无支护的空顶下作业。

处理工作面冒顶时，必须由有经验的老工人专职观察顶板，待顶板稳定后,由两端开始，逐架向中间进行。

工作人员要密切配合，提前准备好材料，看好退路，做到快构快撤。

在处理冒顶过程中,任何人不得在冒顶区及10m范围内操作支架及启动机组，必须闭锁机组和生产溜并搁专人看好闭锁。

结论

顶板事故具有突发性、灾难性、破坏性和继发性，是煤矿极为严重的事故之一，顶板事故管理根本在于防患于未然，预防是首要任务。

我们只要重视顶板管理，掌握相关的理论知识，发现顶板的活动规律，利用合理的预防措施，采用正确的管理方法，顶板事故是完全可以预防的。

致谢

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从不知道毕业论文怎么写，到开始进入课题到论文的完成，再到顺利完成了毕业论文答辩稿，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

参考文献

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煤矿工业出版社2006．

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煤炭工业出版社，2005．

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煤炭工业出版社，2001．

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