淺談普采工作麵頂板事故的防治

　　摘 要：冒頂02manbetx.com 為煤礦五大災害之一，其中普采工作麵尤為嚴重，主要發生在初次放頂和老頂來壓期間。對普采工作麵冒頂02manbetx.com 發生的特點、原因及其防治措施進行了闡述。

　　關鍵詞：普采工作麵；冒頂02manbetx.com ；安全生產

煤礦冒頂02manbetx.com 對礦井安全生產危害極大，據煤礦事故統計，我國煤礦頂板事故占３０ ％～４０ ％，大多數頂板事故又發生在回采工作麵，約占７５ ％～８５ ％，而回采工作麵冒頂事故多發生在頂板來壓期間，約占頂板總事故的６０ ％～７０ ％。其中，直接頂初次放頂占３０ ％～４０ ％，老頂來壓時占６０ ％～７０ ％。從上述數據03manbetx 可以看出，回采工作麵初次放頂、老頂初次來壓和周期來壓時所占比例較大。而回采工作麵又以普采工作麵較為嚴重：一是普采工作麵數量多；二是由於普采工作麵機械化水平較綜采工作麵低，抗災能力差，發生頂板事故概率是綜采的１０～２０倍。因此，03manbetx 掌握普采工作麵發生冒頂的原因、規律，研究有效防治措施，以降低煤礦頂板事故的發生，保證煤礦安全生產。

　　１ 直接頂初次放頂時的冒頂事故原因03manbetx 和預防

　　1．１ 初次放頂特點

　　煤層在開采之前，它同岩層在各個方向受力是平衡的，掘出開切眼後，岩層受力平衡狀態遭到破壞，圍岩移動變形，尋求新的應力平衡，在頂板上方形成了暫時平衡的岩石鬆動圈，這時工作麵支架主要支撐的是鬆動圈內岩石重量。工作麵開始回采，向前推進，鬆動圈逐漸擴大，支架受力很快增加，這時如不采取措施，岩層就會壓垮支架，以致發生冒頂事故。因此，一般在開切眼推進６ ｍ～２０ ｍ後，就及時撤回采空區支架，直接頂隨回柱而垮落，這就是初次放頂。如果頂板岩石不自行垮落，要向采空區頂板打眼放炮進行“強製放頂”。直接頂初次放頂的特點有：一是工作麵控頂麵積較大，支柱較多，承受的壓力也較大；二是初次放頂時，一次回柱範圍較大，頂板冒落範圍也較大；三是回柱時人工操作量大，時間較長。

　　１．２ 初次放頂時發生冒頂事故的原因

　　（１）放頂距選擇不合理，選擇過大時，放頂前頂板壓力大於支護阻力，易發生壓垮工作麵的頂板事故；

　　（２）初次放頂麵積過大，衝擊力大，容易推倒支柱而造成冒頂；

　　（３）初次放頂後，直接頂沒有完全冒落，就繼續采煤，使控頂麵積越來越大，容易造成冒頂事故；

　　（４）回柱方法不合理，造成頂板壓力向局部支柱集中，造成局部頂板破碎，而容易發生局部冒頂事故；

　　（５）支柱未按要求支設，初撐力不足，造成頂板下沉量過大或支護阻力較小，回柱後造成工作麵支柱撐不住頂板而發生冒頂事故；

　　（６）回柱一般均為工人直接操作，因此發生傷人事故的機率較大。

　　１．３ 事故案例

案例１：南桐某礦，６號煤層厚度０．２ ｍ～１．８ ｍ，直接頂為含黃鐵礦的鈣質頁岩，厚度１．９ ｍ～４．８６ ｍ，老頂為堅硬的石灰岩，厚度２．４ ｍ。煤層傾角３０°～４５°，使用金屬摩擦支柱，該麵直接頂平行工作麵煤壁方向的裂隙發育，將頂板分割成大塊。回采後裂縫擴展，回柱時發生大塊頂板向煤壁或傾斜方向的推垮事故。事故原因為：回柱時一次垮落頂板範圍較大，形成衝擊力，推倒支柱，減小支護阻力引發大麵積冒頂。

案例２：某礦２３０３普采工作麵，直接頂為石灰岩，厚２ ｍ～３ ｍ，節理發育，老頂為石灰岩粉砂岩互層。事故經過為，出完一刀煤後，工作麵正從機頭向機尾回柱，回到工作麵中段接近老巷處，發現幾棵支柱鑽人底板５０ ｃｍ，改用鉸車拉柱，支柱剛拉倒，整個頂板（長１８ ｍ，寬７．２ ｍ，厚６ ｍ），將支柱推倒（倒向煤壁），發生在冒頂，造成４人死亡。事故原因：一是頂板支護質量低劣，在煤壁側發現頂板礦壓顯現有裂縫痕跡，未采取及時有效措施，仍盲目組織放頂，造成工作麵大麵積推垮型冒頂；二是組織措施不力，措施編製針對性不強，工作麵單體液壓支柱有個別漏液現象；三是初采初放責任製不落實，違章指揮、違章作業。

　　１．４ 初次放頂時冒頂事故的預防措施

　　（１）針對具體直接頂條件，確定合理的直接頂初次放頂步距；

　　（２）初次放頂時，力爭一次放頂成功，使直接頂完全冒落後，才能繼續采煤；

　　（３）支柱要按要求支設，保質保量，使支柱都能達到設計的初撐力和支護阻力；

　　（４）加強切頂線的支護強度和支護密度，保證在切頂線處切頂，同時防止冒落矸石竄入工作麵推倒支柱；

　　（５）如果強製放頂，必須嚴格規定炮眼規格，裝藥量及放炮步驟，防止崩倒支柱，發生冒頂事故；

　　（６）初次放頂時，選擇有經驗的工人操作，並且有技術人員現場指揮；

　　（７）工作麵工人，尤其是班組長必須掌握工作麵頂板冒頂的預兆，一旦發現冒頂預兆，現場人員應迅速采取有效應急措施。

　　２ 老頂初次來壓和周期來壓時的冒頂事故

　　２．１ 初次來壓和周期來壓的特點

　　直接頂初次放頂後，如果直接頂垮落不能填滿采空區，老頂就像“梁”一樣架在兩邊煤層上，並支撐著上麵的岩石重量，當工作麵繼續推進，老頂懸露麵積越來越大，當超過它本身強度，梁的平衡受到破壞，老頂折斷垮落，它給工作麵一個很大的突然壓力，即老頂的初次來壓。老頂初次垮落後，隨工作麵繼續推進，老頂呈懸梁狀態存在，當懸臂長度達到一定長度時，折斷垮落。隨工作麵推進，這種垮落有規律，周期性地發生，稱老頂的周期來壓。

　　老頂在初次來壓和周期來壓時，垮落步距較大、麵積大、強度高，並且可能伴隨發生動壓衝擊，礦壓顯現較強烈，一般具有以下特點：一是由於老頂的劇烈活動，使工作麵頂板下沉量和下沉速度急劇增加；二是支架受力猛增，出現頂板破碎、裂縫、片幫甚至工作麵出現台階下沉等現象；三是老頂折斷垮落時，在采空區深處先產生沉悶雷聲，繼而采空區出現掉碴，垮落時伴有暴風。

　　２．２ 老頂初次來壓和周期來壓發生冒頂事故的原因

　　（１）來壓前，工作麵壓力較小，當使用增阻支柱時，支柱不牢，來壓時極易失穩，造成切頂事故。

　　（２）來壓前，由於支護強度不夠，造成直接頂與老頂離層，來壓時，老頂對直接頂形成衝擊引起推垮工作麵事故；

　　（３）工作麵支護強度不夠或剛性支護（如木支柱），老頂來壓時，壓垮工作麵，造成事故；

　　（４）來壓前，支承壓力的集中，使老頂斷裂線附近頂板破碎，當沒有防止冒頂措施時，來壓時易發生局部冒頂事故；

　　（５）來壓時造成煤壁大量片幫，當開采厚度較大時，片幫煤容易造成埋人、傷人事故。另外，片幫後造成空頂麵積增大，易發生漏頂事故。

　　２．３ 事故案例

　　案例１：某礦２２３３炮采工作麵，１０＃煤層厚１．８ ｍ，老頂為白色石英砂岩，厚８ ｍ，底板為鋁土頁岩，木支柱支護。當工作麵推進距開切眼４８ ｍ時，老頂初次來壓，從煤壁處強迫直接頂下切，壓斷支柱，造成大冒頂，死亡４人，傷２人。事故原因：支護能力不足，造成直接頂和老頂的離層，來壓時老頂對直接頂形成動壓衝擊作用，發生衝擊砸垮型事故；沒有根據實際情況製定針對性的安全技術措施。

　　案例２：某礦高檔普采工作麵，直接頂為灰黑色砂質頁岩，厚０．８ ｍ～1 ｍ，老頂為灰白色中細粒砂岩，厚５ ｍ～８ ｍ，初次放頂後，老頂明顯不下沉，造成工作麵內直接頂與老頂離層，當老頂初次來壓時，沿煤壁切斷直接頂。由於工作麵沿偽斜向上推進，離層斷裂岩層帶動支柱向下滑動，推倒支柱（均沿傾斜向下並偏向采空區倒伏），形成惡性冒頂事故。事故原因：一是支柱阻力小，造成直接頂和老頂離層，以及來壓時切斷直接頂，使直接頂成為獨立的“六麵體”；二是沒有防止老頂向下滑動的措施。

　　２．４ 老頂初次來壓及周期來壓時冒頂事故的預防措施

　　（１）加強礦井頂板管理的基礎工作。認真編製合理的作業01manbetx ，嚴格作業01manbetx 的實施。編製作業01manbetx 時，應充分利用地質預防和礦壓觀測得到的基礎資料，做好工作麵的支護設計和製定頂板管理措施，並切實貫徹執行有關技術政策和先進技術，保證其科學性和針對性，同時還要根據生產條件和地質變化及時製定相應補充措施。組隊要認真學習作業01manbetx ，並按規定進行考核，按作業規程作業。

　　（２）支護設計應做到：第一，支架的支護特性與頂底板條件相適應。急增阻摩擦支柱適用於頂板下沉量小於１００ ｍｍ、高度１．３ ｍ以下的緩斜煤層；微增阻摩擦金屬支柱可用於頂板下沉量小於４００ ｍｍ的緩斜或傾斜中厚煤層；單體液壓支柱可用於頂板下沉量小於６００ ｍｍ的緩斜或傾斜煤層．另外不同工作特性的支柱不能在同一工作麵混用或分段使用。第二，確定合理的支護參數和布置方式。支護強度和支護密度是單體支柱工作麵最重要的支護參數。支護強度較小，會引起大麵積冒頂或頂板台階下沉，易引發頂板事故。支護強度過大也帶來支架成本高，支設和回柱工作量大等缺點。有些情況下，過大的支護強度使支柱對老頂處於“限定變形”的工作方案下，老頂來壓時給直接頂較大的壓力，從而使直接頂破碎而引起冒頂。因此必須針對每個工作麵，根據頂板具體條件，通過計算確定合理的支護強度和支護密度。單體支柱工作麵基本支護的布置方式應根據頂板條件確定：不穩定頂板采用齊梁齊柱加臨時貼幫柱（或超前梁布置）；中等穩定頂板采用齊梁齊柱或錯梁齊柱等布置；穩定頂板可采用帶帽點柱布置。特種支護起著增強工作麵支撐力和穩定性，提高切頂和擋矸效果的作用。密集支柱一般在Ⅱ級以上老頂條件下使用；在老頂初次來壓和周期來壓時，要用戧棚、木垛或增加支護密度等措施。

　　（３）進一步落實好頂板管理責任製，從上到下，認真落實，層層負責。教育廣大職工幹標準活、幹放心活，按質量標準化標準作業。

　　一是加強支護材料的質量管理，按設計每個支柱合格方能使用和嚴格執行定期檢修製度；

　　二是嚴格工程質量管理，按設計要求支設和回收支柱；

　　三是嚴格按規章製度執行，不得違章指揮和違章作業。

　　（４）加強支護質量與頂板動態監測。支護質量與頂板動態監測是預防管理科學之一，通過對采煤麵各部位頂板動態、支護質量和不安全因素及其變化規律進行監測和預報，及時製定可行的防範措施，可做到有效地控製頂板。

　　（５）開展安全班評估工作。開展班評估工作可以變靜態安全、質量檢查為動態檢查，變定期檢查為日常檢查，及時反映現場的不安全隱患，立即加以整改，達到變事故後追查處理為超前預測預防的目的。特別是加強老頂來壓的預測預報，觀察、觀測頂板下沉速度的變化，當下沉速度突然增至某一範圍時，及時發出預報，采取加強支護等必要措施，以消除沿煤壁切頂或工作麵壓垮型事故發生。

　　（６）加強礦井地質工作。采掘工作麵的頂板事故有相當一部分是因遇地質變化而未能及時采取針對性措施引起的，做好地質預報工作，對降低頂板事故具有重要意義。