頂板事故及防治

在地下采掘過程中，由于礦山壓力的作用，頂板會垮落。如果頂板管理工作出現(xiàn)漏洞，則會發(fā)生頂板事故。
??????? 在煤礦井下事故中，以頂板事故的數(shù)量為最多。據(jù)統(tǒng)計我國煤礦頂板事故的傷亡人數(shù)約占各類事故總傷亡人數(shù)的40～50%，小煤礦的頂板事故尤為嚴(yán)重。
??????? 一、頂板類型
??????? 煤層頂板巖層依其所處位置分為偽頂、直接頂、老頂。
??????? 偽頂是指緊貼在煤層之上，極易垮落的薄巖層；
??????? 直接頂是位于偽頂或煤層(無偽頂時）之上，一般由一層或幾層厚度不定的泥巖、頁巖、粉砂巖等比較容易垮落的巖層所組成，直接頂按穩(wěn)定性可分為：不穩(wěn)定頂板，中等穩(wěn)定頂板，穩(wěn)定頂板，堅硬頂板；
??????? 老頂又叫基本頂，一般指位于直接頂之上(有時也直接位于煤層之上）厚而堅硬的巖層。
??????? 頂板分為堅硬難冒頂板、破碎頂板和復(fù)合型頂板。堅硬難冒頂板是指直接頂巖層比較完整、堅硬(固），回柱后不能立即垮落的頂板。一般為砂巖、礫巖和石灰?guī)r。破碎頂板指的巖層的強度低、節(jié)理裂隙十分發(fā)育、整體性差，自穩(wěn)能力低，并在工作面控頂區(qū)范圍內(nèi)維護困難的頂板。
??????? 二、礦井頂板事故的危害
??????? 1、一般會推垮支架、埋壓設(shè)備，造成停電、停風(fēng)，給安全管理帶來困難，對安全不利。
??????? 2、如果是地質(zhì)構(gòu)造帶附近的冒頂事故，不僅給生產(chǎn)造成麻煩，而且有時會引起透水事故的發(fā)生。
??????? 3、在有瓦斯涌出區(qū)附近發(fā)生頂板事故將伴有瓦斯的突出，易造成瓦斯事故。
??????? 4、如果是采掘工作面發(fā)生頂板事故，一旦人員被堵或被埋，將造成人員傷亡。
??????? 三、頂板事故發(fā)生的原因
??????? 1、客觀原因。一是地質(zhì)因素的影響，二是頂板壓力變化的影響，三是采掘工序的影響。
??????? 2、主觀原因。一是因為工程質(zhì)量低劣，主要是不堅持敲幫問頂，發(fā)現(xiàn)隱患不及時處理，空頂作業(yè)，違章放炮，冒險回柱等。二是人的因素影響，管理不善，表現(xiàn)在生產(chǎn)安全管理人員不深入作業(yè)現(xiàn)場，不帶班作業(yè)，不嚴(yán)格執(zhí)行三大規(guī)程，違章作業(yè)，違章指揮，紀(jì)律松散等。
??????? 四、易發(fā)生冒頂?shù)牡攸c
??????? 1、采掘工作面易冒頂?shù)牡攸c
??????? 采掘工作面易冒頂?shù)牡攸c可概括為“一道、一線、兩出口”。
??????? “一道”是指煤壁道。破煤后頂板支護不及時，頂板失去控制，極易發(fā)生局部冒頂，如果局部冒頂處理不及時，還會發(fā)展為大冒頂事故。
??????? “一線”是指采煤工作面放頂線。在采煤工作面放頂線處，頂板最易破碎，頂板壓力也最大。在回柱放頂過程中，由于壓力的重新分布，在回收受力最大的1????? ～2根支柱時，易發(fā)生冒頂事故。
??????? “兩出口”是指采煤工作面的兩個安全出口。在采煤工作面安全出口前后10m范圍內(nèi)，由于應(yīng)力集中，壓力很大，加之控頂面積大、頂板破碎，發(fā)生冒頂?shù)拇螖?shù)最多。
??????? 2、掘進工作面易冒頂?shù)牡攸c
??????? 掘進工作面易冒頂?shù)牡攸c在掘進工作面處。由于打眼、放炮工作對頂板振動破壞大、放炮后來不及支護、放炮打倒支護棚子等都易造成冒頂。另外不采用前梁支架、不敲幫問頂而空頂作業(yè)還會發(fā)生冒頂傷人事故。
??????? 五、 常見冒頂事故的預(yù)兆
??????? 主要表現(xiàn)為：響聲、掉碴、片幫、裂隙、漏頂、脫層。
??????? (一）局部冒頂?shù)念A(yù)兆
??????? (1）工作面遇有小地質(zhì)構(gòu)造，由于構(gòu)造破壞了巖層的完整性，容易發(fā)生局部冒頂。
??????? (2）頂板裂隙張開、裂隙增多，敲幫問頂時，聲音不正常。
??????? (3）頂板裂隙內(nèi)卡有活矸，存在掉碴、掉矸現(xiàn)象，掉大塊前往往先落小塊矸石。
??????? (4）煤層與頂板接觸面上，極薄的矸石片不斷脫落。這說明劈理(即頂板節(jié)理、裂隙和摩擦滑動面）張開，有冒頂?shù)目赡堋?br /> ??????? (5）淋頭水分離頂板劈理，常由于支護不及時面冒頂。
??????? (二）大型冒頂?shù)念A(yù)兆
??????? 1、頂板的預(yù)兆
??????? (1）頂板的連續(xù)發(fā)生斷裂聲。這是由于直接頂與老頂發(fā)生離層，或頂板切斷而發(fā)生的聲響。有時采空區(qū)頂板發(fā)生像悶雷一樣的聲音，這是老頂板和上方巖層產(chǎn)生離層或斷裂的聲音。
??????? (2）掉碴。頂板巖層破碎下落，一般由少變多，由稀變密，這是發(fā)生冒頂?shù)奈ｋU信號。
??????? (3）頂板裂縫增加或裂隙張開。頂板的裂隙，一種是地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的自然裂隙，一種是由于頂板下沉產(chǎn)生的彩動裂隙。人們常常在裂縫中插上木楔子，看它是否松動或掉下來，觀察裂縫是否擴大，以便做出預(yù)報。
???????? (4）脫層。頂板快要冒落的時候，往往出現(xiàn)脫層現(xiàn)象。檢查是否脫層可用“問頂”的方法，如果聲音清脆，表明頂板完好；如果頂板發(fā)生“空空”的響聲，說明上下巖層之間已經(jīng)脫離。
??????? 2、煤壁的預(yù)兆
??????? 由于冒頂前壓力增加，煤壁受壓后，煤質(zhì)變軟，片幫增多，使用電鉆打眼時，鉆眼省力，用采煤機割煤時負(fù)荷減少。同時，由于煤壁片幫，導(dǎo)致頂板裸露，破碎的直接頂失去支撐也會發(fā)行冒頂。
??????? 3、支架的預(yù)兆
??????? 采煤工作面冒頂前反映在支架上的預(yù)兆有活柱下縮速度加快、下縮量增大、支柱被壓折壓彎或整體向一方傾斜推倒。若是使用木支架時，支架大量折斷、壓劈并發(fā)生聲音。
??????? 在掘進工作面，棚子及前探支架被壓彎壓劈。這些都說明頂板壓力極大，而且支架已難以控制頂板，冒頂事故立刻發(fā)生。
??????? 4、工作面其他預(yù)兆
??????? 含有瓦斯的煤層，冒頂前瓦斯涌出量突然增大，有淋水的頂板，淋水量增加。
??????? 　　　　　　　　　　　　　　　　局部冒頂
??????? 　　　　　　　　　　按冒頂范圍　
??????? 六、頂板事故的分類　　　　　　　大型冒頂　　　
??????? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　壓垮型冒頂(支撐力不夠)
??????? 按發(fā)生事故力學(xué)　推垮型冒頂(支架穩(wěn)定型差)
??????? 　　　　　　　　漏垮型冒頂(護頂效果差)
??????? 七、防止冒頂事故的措施
??????? 總的來說，一是要充分掌握頂板壓力分布及來壓規(guī)律，二是要采取有效的支護措施，三是要及時處理局部漏頂，四是要堅持敲幫問頂制度，五是特殊條件下要采取有針對性的安全措施。
??????? 1、老頂來壓時的壓垮型冒頂預(yù)防
??????? 壓垮型冒頂是指因工作面支護強度不足和頂板來壓引起支架大量壓壞而造成的冒頂事故。預(yù)防方法如下：
??????? (1）采煤工作面支架的初撐力應(yīng)能平衡垮落帶直接頂及老巖層的重量。
??????? (2）采煤工作面的初撐力應(yīng)能保證直接頂與老頂之間不離層。
??????? (3）采煤工作面支架的可縮量應(yīng)能滿足裂隙帶老頂下沉的要求。
??????? 2、破碎頂板大面積漏垮型冒頂預(yù)防
??????? 由于煤層傾角大，直接頂又異常破碎，工作面支護不及時，在某個局部地點發(fā)生冒漏，破碎頂板就可能從這個地方開始沿工作面往上全部漏空，造成支架失穩(wěn)，導(dǎo)致漏垮型工作面冒頂。預(yù)防漏垮型冒頂?shù)拇胧┯校?br /> ??????? (1）先用合適的支柱，使工作面支護系統(tǒng)有足夠的支撐力和可縮量。
??????? (2）頂板必須背嚴(yán)背實
??????? (3）嚴(yán)禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出現(xiàn)局部冒頂。
??????? 3、采煤工作面局部冒頂事故預(yù)防
??????? 局部冒頂多發(fā)生在工作面上下端頭、煤壁區(qū)、放頂區(qū)等地點，許多垮面事故是由局部冒頂發(fā)展而成的，一般預(yù)防措施如下：
??????? (1）預(yù)防彩煤工作面冒頂?shù)囊话愦胧?br /> ??????? ①支護方式需和頂板巖性相適應(yīng)，不同巖性的頂板要采用不同的支護方式。
??????? ②采煤后要及時支護。一般要采用超前掛金屬探梁或打臨時支柱的辦法及時支護，防止局部冒頂。
??????? ③工作面上下出口要有特種支架。一般要在上下出口范圍內(nèi)加設(shè)抬棚或木垛等，加強支護。
??????? ④防止放炮崩倒棚子，一是炮眼的布置必須合理，裝藥量要適當(dāng)。二是支護質(zhì)量必須合格，要牢固有勁，不能打在浮煤浮矸上，三是留出炮道。如果放炮崩倒柱子，必須及時架設(shè)，不充許空頂。
??????? ⑤堅持執(zhí)行必要的制度。例如，敲幫問頂制度、驗收支架制度、崗位責(zé)任制、頂板分析制度和交接班制度等。應(yīng)嚴(yán)格遵守作業(yè)規(guī)程和操作規(guī)程，嚴(yán)禁違章作業(yè)。
??????? (2）預(yù)防鑲嵌形頂板局部冒頂?shù)拇胧?br /> ??????? ①從地質(zhì)方面要盡量可能查明是否有鑲嵌形(俗稱鍋頂）頂板結(jié)構(gòu)，以便在制定作業(yè)規(guī)程和操作規(guī)程，以及選擇支架型式時，制定出針對性的措施和作出有針對性的設(shè)計。
??????? ②選擇支架型式時，必須選定能及時支護，超前支護的支架型式。
??????? ③明確規(guī)定支護操作人員必須首先安置探板、掛梁，不得在無支護區(qū)工作，其它人員，如攉煤工等均不得在無支護區(qū)工作。
??????? (3）預(yù)防脆性支架突然折斷造成局部冒頂?shù)拇胧?br /> ??????? ①木頂梁(大板梁）必須平行木紋理加工。
??????? ②帶有疤痕的木板梁絕對禁止使用。
??????? (4）預(yù)防局部空頂(空洞）冒落沖擊造成局部冒頂?shù)拇胧?br /> ??????? ①從支護方法上采取措施防止漏頂空頂。對頂板局部破碎處，采取超前支護的方法，將頂板扦嚴(yán)背實，防止漏頂。如掏梁窩的辦法。
??????? ②對漏頂采取封堵措施。對漏頂，不能任意擴大，形成大面積、大高度的空洞?？捎米残ǚê陀门菽舛虏牧线M行封堵。
??????? ③對已形成的空洞應(yīng)采取預(yù)防冒落沖擊的措施。在單體支柱的工作面，空洞下的特殊支架必須是木垛。
??????? (5）預(yù)防采煤工作面過斷層時冒頂?shù)拇胧?br /> ??????? ①過斷層前，應(yīng)先摸清工作面與斷層走向的交角，交角越小，工作面越危險，冒頂?shù)目赡苄栽酱?。斷層落差小的可直接采過去，落差較大的要采用挑頂臥底，工作面要加強支護。
??????? ②在斷層破碎地點，要垂直斷層面打帶帽頂柱，柱根要支在硬底上，在斷層兩側(cè)都要打木垛。
??????? ③挑頂過斷層時要丟底煤，支柱要穿木鞋，防止下沉臥底，過斷層時要丟底煤，為防止頂煤落下造成空頂，留頂煤處要剎嚴(yán)剎緊。
??????? 4、掘進工作面冒頂?shù)姆乐?br /> ??????? (1）掘進頭冒頂事故的防治措施：
??????? ①堅持敲幫問頂。上班進入掘進工作面后，在打眼放炮前后均應(yīng)敲幫問頂。
??????? ②檢查工作地點支架架設(shè)質(zhì)量。發(fā)現(xiàn)不合格支架，必須先處理后施工。
??????? ③嚴(yán)格控制巷道掘進迎頭的空頂面積。當(dāng)迎頭掘進中空頂面積超出規(guī)定的要求，或頂幫比較破碎時應(yīng)及時設(shè)支架棚子支護裸露的頂板。背頂封幫要嚴(yán)實，切忌虛設(shè)。