頂板事故的預(yù)防、處置和自救互救知識(shí)
頂板事故的預(yù)防、處置和自救互救知識(shí)
第一節(jié) 概 述
一、頂板類型
1、頂板
位于煤層上面的巖層稱為頂板，煤層頂板自下而上分為偽頂、直接頂和老頂。
偽頂是指緊貼在煤層之上，極易垮落的薄巖層。特點(diǎn)：一般約0.2-0.4m的頁巖，隨落煤而掉，極難支護(hù)。
直接頂是位于偽頂或煤層(無偽頂時(shí))之上，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。特點(diǎn)：一般在回柱(移架)后，很快就會(huì)垮落。
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(jiān)硬頂板。
老頂又叫基本頂，一般指位于直接頂之上(有時(shí)也直接位于煤層之上)厚而堅(jiān)硬的巖層。一般為砂巖、礫巖和石灰?guī)r。特點(diǎn)：厚度大，巖性較堅(jiān)硬，呈周期性垮落。
頂板分為堅(jiān)硬難冒頂板、破碎頂板和復(fù)合型頂板。
堅(jiān)硬難冒頂板是指直接頂巖層比較完整、堅(jiān)硬，回柱(移架)后不能立即垮落的頂板。破碎頂板是指巖層的強(qiáng)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(hù)困難的頂板。復(fù)合型頂板是指由下軟上硬多層巖石組成的頂板。
2、底板
位于煤層下面的巖層稱為底板。煤層底板自上而下分為直接底和老底。
直接底是指位于煤層下面的巖層，一般由泥巖組成。特點(diǎn)：容易遇水膨脹，引起底鼓現(xiàn)象。
老底又叫基本底是指位于直接底或煤層(無直接底時(shí))之下的巖層，一般由砂巖或石灰?guī)r等堅(jiān)固的巖層組成。
煤層頂?shù)装迦鐖D5-1所示。
圖5-1煤層頂?shù)装?/p>
二、基本概念
1、初次來壓、周期來壓
初次來壓——系指老頂?shù)谝淮螖嗔芽迓?，從而?dǎo)致采面來壓的現(xiàn)象，叫做老頂初次來壓。
周期來壓——由于老頂周期性失穩(wěn)，而引起頂板來壓的現(xiàn)象，稱之為周期來壓。
2、初次放頂
初次放頂在此是廣義的概念，系指從切眼裝面，到初次來壓結(jié)束，這一時(shí)段，叫采面初次放頂期間。初次放頂期間是較大頂板事故多發(fā)期。必須加強(qiáng)“精細(xì)化”管理。
3、初撐力
系指人們使用升柱工具，給支柱對(duì)頂板的主動(dòng)支撐力叫初撐力，它是回采工作面頂板管理最重要的一項(xiàng)指標(biāo)。
4、礦山壓力
由于采掘工程破壞了原巖應(yīng)力，而引起圍巖應(yīng)力重新分布，這種應(yīng)力重新分布過程中的力稱礦山壓力。
三、頂板常見支護(hù)方式
有單體支柱支護(hù)、液壓支架支護(hù)、錨桿支護(hù)。
(一)單體液壓支柱
1、單體液壓支柱
單體液壓支柱如圖5-2 所示。
單體液壓支柱是依靠高壓乳化液為工作液的支柱，有外注式和內(nèi)注式兩種。目前，被廣泛應(yīng)用的是外注式單體液壓支柱。
單體液壓支柱主要由頂蓋、活柱體、三通閥、油缸、復(fù)位彈簧和底座組成。升柱時(shí)，高壓乳化液由注液槍經(jīng)三用閥中的單向閥進(jìn)入支柱腔體內(nèi)，活柱上升并支撐頂板;升好柱后取下注液槍，升柱完成;當(dāng)頂板下沉來壓時(shí)，支柱在安全閥的控制下，隨活柱下縮，始終保持30t的支撐力，回柱時(shí)，打開卸載閥，乳化液外泄，活柱在復(fù)位彈簧作用下回縮。
圖5-2 單體液壓支柱
2、π型梁
π型梁是由兩根π型鋼梁對(duì)焊而成的鋼梁，其長(zhǎng)度有2.4m和2.6m兩種。使用π型梁支護(hù)優(yōu)點(diǎn)：首先避免了一梁一柱的單腿棚出現(xiàn)，增加了支架的穩(wěn)定性。其次，使用π型梁可以超前支護(hù)采煤工作面暴露的頂板，在工作面回柱放頂中，由于有主、副梁之間相互支撐，頂板事故少。
(二)液壓支架
1、 液壓支架的概述
液壓支架如圖5-3所示
液壓支架是綜采設(shè)備的重要組成部分。它能可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板，隔離采空區(qū)，防止矸石進(jìn)入回采工作面和推進(jìn)輸送機(jī)。它與采煤機(jī)配套使用，實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化，解決機(jī)械化采煤工作中頂板管理落后于采煤工作的矛盾，進(jìn)一步改善和提高采煤和運(yùn)輸設(shè)備的效能，減輕煤礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，最大限度保障煤礦工人的生命安全。近年來，我國(guó)液壓支架的研制工作發(fā)展很快，從基本上依靠進(jìn)口，發(fā)展到自行設(shè)計(jì)、自行制造，而且品種繁多、功能齊全、質(zhì)量可靠。
2、液壓支架的分類
液壓支架的型式很多。根據(jù)液壓支架與頂板相互作用的原理進(jìn)行分類，液壓支架可分為三大類：支撐式、掩護(hù)式、支撐掩護(hù)式。支撐式支架有跺式支架和節(jié)式支架兩種;掩護(hù)式支架有支頂式和支掩式兩種;支撐掩護(hù)式有支頂式和混合式兩種。放頂煤支架(中國(guó)特色的產(chǎn)品，放頂煤工藝是中國(guó)人創(chuàng)造的)按照控制系統(tǒng)和工作阻力的分類： 低端液壓支架(操縱閥采用手動(dòng)控制的閥)工作阻力在10000kN以下 ;高端液壓支架或者說一次采全高支架，工作阻力在10000KN以上，操縱閥采用電液伺服控制。
3、主要用途和適用范圍
液壓支架是一種利用液體壓力產(chǎn)生支撐力并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移設(shè)來進(jìn)行頂板支護(hù)和管理的一種液壓動(dòng)力裝置，是綜合機(jī)械化采煤不可缺少的配套設(shè)備。主要用于水平面和小于等于10度的緩傾斜厚煤層沿底板一次放頂煤采全高開采的長(zhǎng)壁綜采工作面，也適用于急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤綜采工作面。
4、性能特點(diǎn)
(1)縱橫向穩(wěn)定性好 (2)防護(hù)性能強(qiáng)
(3)移架速度快 (4)對(duì)頂板適應(yīng)性強(qiáng)
圖5-3 液壓支架
(三)錨桿支護(hù)
錨桿支護(hù)如圖5-4所示 。
錨桿支護(hù)目前是我國(guó)國(guó)有煤礦采用最多的支護(hù)形式。具有支護(hù)成本低廉、效果良好等優(yōu)點(diǎn)。目前，在我國(guó)煤礦井下使用的錨桿支護(hù)有木錨桿、竹錨桿、鋼絲繩錨桿、金屬管縫式錨桿、鋼筋錨桿和玻璃鋼錨桿。各種錨桿的錨固方式不同，但支護(hù)原理及效果基本一致。錨桿支護(hù)的配套形式有錨噴支護(hù)、錨網(wǎng)支護(hù)、錨網(wǎng)噴支護(hù)、錨桿鋼帶支護(hù)等，這些支護(hù)形式擴(kuò)寬了錨桿支護(hù)的使用范圍。
圖5-4 錨桿支護(hù)
第二節(jié) 頂板事故的預(yù)防
頂板事故是指：在井下建設(shè)和生產(chǎn)過程中，因?yàn)轫敯逡馔饷奥湓斐傻娜藛T傷亡、設(shè)備損壞和生產(chǎn)中止等事故。任何一個(gè)井下作業(yè)人員每時(shí)每刻都在和頂板打交道，疏忽了就要挨砸。
頂板事故是煤礦五大自然災(zāi)害之一。它的特點(diǎn)是：占全國(guó)煤礦事故總起數(shù)的比例和總死亡人數(shù)的比例最高;在特大事故中所占比例較小和一次死亡人數(shù)較少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年全國(guó)煤礦頂板事故起數(shù)占全國(guó)煤礦事故總起數(shù)的52.92%;頂板事故死亡人數(shù)占死亡總?cè)藬?shù)的33.33%。但是，在一次死亡10人以上特大事故中，頂板事故僅占0.85%;頂板事故一次死亡平均人數(shù)為1.13人。
一、冒頂原因
井下采掘工作面發(fā)生冒頂?shù)脑蚝芏啵埠軓?fù)雜。但總的來說主要有以下兩方面的原因。
1、客觀原因
(1)采煤過程中因圍巖應(yīng)力重新分布、采煤方法選擇不當(dāng)和巷道布置位置不合理，所需支承壓力大于支護(hù)的支撐力，從而造成頂板垮落冒頂事故。
(2)工作面遇到突然出現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造，在按章作業(yè)情況下，因設(shè)計(jì)時(shí)資料不全，也會(huì)發(fā)生冒頂現(xiàn)象。如采煤工作面出現(xiàn)小斷層，工作中沒注意分析與觀察，采取通常的支護(hù)方法往往發(fā)生冒頂事故。
2、主觀原因
(1)采掘工作規(guī)格質(zhì)量低劣。作業(yè)時(shí)不堅(jiān)持敲幫問頂，發(fā)現(xiàn)隱患不及時(shí)排除;控頂距離掌握不當(dāng);空頂作業(yè);違章放炮;冒險(xiǎn)回柱作業(yè)。
(2)管理不善。煤礦生產(chǎn)管理不同于其他行業(yè)，井下生產(chǎn)條件隨時(shí)有所變化，生產(chǎn)管理者不深入現(xiàn)場(chǎng)，不帶班作業(yè)，不嚴(yán)格按三大規(guī)程辦事，盲目開采、違章指揮、紀(jì)律松弛等，常常會(huì)造成事故。
二、礦井頂板事故的分類及危害
1、礦井頂板事故的分類
隨著液壓支架的使用及頂板事故的研究和預(yù)防技術(shù)的逐步完善，頂板事故有所下降，但仍然是煤礦生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一。
按冒頂范圍，可將頂板事故分為局部冒頂和大型冒頂兩類;按發(fā)生冒頂事故的力學(xué)原因，可將頂板事故分為壓垮型冒頂、推垮型冒頂和漏垮型冒頂三類。
(1)局部冒頂是指范圍不大，傷亡人數(shù)不多(1-2人)的冒頂。實(shí)際煤礦生產(chǎn)中，局部冒頂事故的次數(shù)遠(yuǎn)多于大型冒頂事故，約占采場(chǎng)冒頂事故的70%，總的危害比較大。
(2)大型冒頂事故是指范圍較大，傷亡人數(shù)較多(每次死亡3人以上)的冒頂。采煤工作面大型冒頂包括基本頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂、厚層難冒頂板大面積冒頂、直接頂導(dǎo)致的壓垮型冒頂、大面積漏垮型冒頂、復(fù)合頂板推垮型冒頂、金屬網(wǎng)下推垮型冒頂、大塊游離頂板旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂、采空區(qū)冒矸沖入采場(chǎng)的推垮型冒頂及沖擊推垮型冒頂。巷道大型頂板事故多發(fā)生在局部冒頂附近及地質(zhì)破壞帶附近。
2、礦井頂板事故的危害
礦井頂板事故的危害表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：
(1)無論是局部冒頂還是大型冒頂，事故發(fā)生后，一般都會(huì)推倒支架、埋壓設(shè)備，造成停電、停風(fēng)，給安全管理帶來困難，對(duì)安全生產(chǎn)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(shí)會(huì)引起透水事故的發(fā)生。
(3)在有瓦斯涌出區(qū)附近發(fā)生冒頂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)生冒頂事故，一旦人員被堵或被埋，將造成人員傷亡。
三、冒頂事故的預(yù)兆
1、局部冒頂?shù)念A(yù)兆
(1)響聲。頂板壓力急劇增大時(shí)，支架或支柱下縮發(fā)出很大聲響，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)頂板發(fā)生斷裂的悶雷聲(即煤炮、板炮)。
(2)掉渣。頂板嚴(yán)重破裂時(shí)，出現(xiàn)頂板掉渣現(xiàn)象，掉渣越多，說明頂板壓力越大。在人工頂板下，掉下的碎矸石和煤渣更多，工人叫“煤雨”，這就是發(fā)生冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn)信號(hào)。
(3)片幫。冒頂前煤壁所受壓力增加，變得松軟，片幫煤比平時(shí)多。
(4)裂縫。頂板的裂縫，一種是地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的自然裂隙，一種是由于采空區(qū)頂板下沉引起的采動(dòng)裂隙。老工人的經(jīng)驗(yàn)是：流水的裂隙有危險(xiǎn)，因?yàn)樗?縫里有煤泥、水銹的不危險(xiǎn)，因?yàn)樗抢峡p;茬口新的有危險(xiǎn)，因?yàn)樗切律?。如果這種裂縫加深加寬，說明頂板繼續(xù)惡化。
(5)離層。頂板快要冒落的時(shí)候，往往出現(xiàn)離層現(xiàn)象。離層系指采面頂板發(fā)生層間脫離，從而失去了層間“控制”和依存關(guān)系。
(6)漏頂。破碎的偽頂或直接頂，在大面積冒頂以前，有時(shí)因?yàn)楸稠敳粐?yán)和支架不牢出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象。漏頂如不及時(shí)處理，會(huì)使棚頂托空、支架松動(dòng)，頂板巖石繼續(xù)冒落，就會(huì)造成沒有聲響的大冒頂。
(7)瓦斯涌出量突然增大。
(8)頂板的淋水明顯增加。
2、大面積冒頂?shù)念A(yù)兆
采煤工作面隨回柱放頂工作進(jìn)行，直接頂逐漸垮落，如果直接頂垮落后未能充滿采空區(qū)，則堅(jiān)硬的基本頂要發(fā)生周期來壓。來壓時(shí)煤壁受壓發(fā)生變化，造成工作面壓力集中，在這個(gè)變化過程中工作面頂板、煤幫、支架都會(huì)出現(xiàn)基本頂來壓前的各種預(yù)兆。
(1)頂板的預(yù)兆。頂板連續(xù)發(fā)出斷裂聲，這是由于直接頂和基本頂發(fā)生離層，或頂板切斷而發(fā)出的聲音。有時(shí)采空區(qū)頂板發(fā)出像悶雷的聲音，這是基本頂和上方巖層產(chǎn)生離層或斷裂的聲音。頂板巖層破碎下落，稱為掉渣。這種掉渣一般由少逐漸增多，由稀而變密。頂板的裂縫增加或裂隙張開，并產(chǎn)生大量的下沉。
(2)煤幫的預(yù)兆。由于冒頂前壓力增大，煤壁受壓后，煤質(zhì)變軟變酥而片幫增多。片幫速度比平時(shí)快，片幫程度嚴(yán)重。同時(shí)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(huì)發(fā)生冒頂。
(3)支架的預(yù)兆。采煤工作面冒頂前反應(yīng)在支架上的預(yù)兆有活柱下縮速度加快，下縮量增大，支柱被壓折壓彎或支柱整體向一側(cè)傾斜。掘進(jìn)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，冒頂事故會(huì)立刻發(fā)生。
(4)瓦斯和水的預(yù)兆。含瓦斯煤層，瓦斯涌出量突然增加;有淋水的頂板，淋水增加。
四、冒頂事故常發(fā)的地點(diǎn)及原因
(一)采煤工作面局部冒頂事故常發(fā)的地點(diǎn)及原因
采掘工作面或井下其他工作地點(diǎn)的冒頂事故大多數(shù)屬于局部冒頂事故。工作面發(fā)生局部冒頂?shù)脑蛑饕袃蓚€(gè)：一是直接頂被破壞后，由于失去有效的支護(hù)而造成局部冒頂;二是基本頂下沉壓迫直接頂破壞工作面支架造成局部冒頂。
采煤工作面頂板事故常發(fā)生在靠近兩線(煤壁線、放頂線)、兩口(采場(chǎng)兩端)及地質(zhì)破壞帶附近。
1、靠煤壁附近的局部冒頂。
如圖5-5 所示。
煤層的直接頂中，存在多組相交裂隙時(shí)，這些相交的裂隙容易將直接頂分割成游離巖塊，極易發(fā)生脫落。在采煤后，如果支護(hù)不及時(shí)，這類游離巖塊可能突然冒落砸人，造成局部冒頂事故。
圖5-5 煤壁附近局部冒頂
2、放頂線附近的局部冒頂。
如圖5-6所示。
放頂線附近的局部冒頂主要發(fā)生在使用單體支柱的工作面。放頂線上支柱受力是不均勻的，當(dāng)人工回拆“吃勁”的柱子時(shí)，往往柱子一倒下頂板就冒落，如果回柱工來不及退到安全地點(diǎn)，就可能被砸中而造成頂板事故。當(dāng)頂板中存在被斷層、裂隙、層理等切割而形成的大塊游離巖塊時(shí)，回柱后游離巖塊就會(huì)旋轉(zhuǎn)，可能推倒采場(chǎng)支架導(dǎo)致發(fā)生局部冒頂。在金屬網(wǎng)假頂下回柱放頂時(shí)，由于網(wǎng)上有大塊游離巖塊，也可能會(huì)發(fā)生上述的因游離巖塊旋轉(zhuǎn)而推倒支架的局部冒頂。
圖5-6 放頂線局部冒頂
3、采場(chǎng)兩端的局部冒頂。
對(duì)于單體支柱工作面，采場(chǎng)兩端包括工作面兩端的機(jī)頭、機(jī)尾附近以及與工作面相連的巷道。在工作面兩端機(jī)頭、機(jī)尾處，暴露的空間大，支承壓力集中，巷道提前掘進(jìn)，引發(fā)了巷道周邊的變形與破壞，因此要經(jīng)常進(jìn)行機(jī)頭、機(jī)尾的移置工作。拆除老支柱支設(shè)新支柱時(shí)，碎頂可能進(jìn)一步松動(dòng)冒落。隨著采煤工作面的推進(jìn)，要拆掉原巷道支架的一個(gè)棚腿，換用抬棚支承棚梁，在這一拆一支之間，碎頂也可能冒落。
4、地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂。
地質(zhì)破壞帶及附近的頂板裂隙發(fā)育、破碎，斷層面間多充以粉狀或泥狀物，斷層面都比較尖滑，使上、下盤之間的巖石無黏結(jié)力，尤其是斷層面成為導(dǎo)水裂隙時(shí)，更是彼此分離。單體支柱工作面如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的斷層時(shí)，在頂板活動(dòng)過程中，斷層附近破斷巖塊可能順斷層面下滑，從而推倒工作面支架，造成局部冒頂。
(二)采煤工作面大面積冒頂事故常發(fā)的地點(diǎn)及原因
1、大面積冒頂事故常發(fā)的地點(diǎn)
(1)開切眼附近。在這個(gè)區(qū)域，頂板上部硬巖基本頂兩邊都受煤柱支承，不容易下沉，這就給下部軟巖層直接頂?shù)南鲁岭x層創(chuàng)造了有利條件。
(2)地質(zhì)破壞帶(斷層、褶曲)附近。在這些地點(diǎn)頂板下部直接頂巖層破斷后易形成大塊巖體并下滑。
(3)老巷附近。由于老巷頂板破壞，直接頂易破斷。
(4)傾角大的地段。這些地段由于重力作用，而使巖石傾斜下滑力加大。
(5)頂板巖層含水地段。這些地段摩擦系數(shù)降低，阻力大為減少。
(6)局部冒頂區(qū)附近也有可能導(dǎo)致大冒頂。
近幾年來，在采煤工作面大面積冒頂事故中，復(fù)合頂板下推垮型事故比較多，傷亡也較大。所謂“復(fù)合頂板”，其總的概念是：煤層頂板由下軟上硬不同巖性的巖層所組成，軟硬巖層間夾有煤線或薄層軟弱巖層，下部軟巖層的厚度一般大于0.5m，而且不大于煤層采高。
2、基本頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂發(fā)生的條件與原因
(1)發(fā)生壓垮型冒頂事故的一般條件如下：
?、僦苯禹敱容^薄，其厚度小于煤層采高的2-3倍，冒落后不能充填滿采空區(qū)。
?、谥苯禹斏厦婊卷敺謱雍穸刃∮?-6m，初次來壓步距為20-30m，或更大一些。
③采煤工作面中，當(dāng)支柱的初撐力較低時(shí)，基本頂斷裂在煤壁之內(nèi)。當(dāng)工作面推進(jìn)到基本頂斷裂線附近時(shí)，頂板出現(xiàn)臺(tái)階下沉，這時(shí)基本頂巖塊的重量全部由采場(chǎng)支架承擔(dān)。
(2)基本頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂事故的原因如下：
?、倏迓鋷Щ卷攷r塊壓壞采煤工作面支架，導(dǎo)致冒頂。
?、诳迓鋷Щ卷攷r塊沖擊壓壞采煤工作面支架導(dǎo)致冒頂。由于采煤工作面支架初撐力不足，在基本頂巖塊未明顯運(yùn)動(dòng)之前，直接頂與基本頂已發(fā)生離層。當(dāng)基本頂巖塊向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，采煤工作面支架要受沖擊載荷，支架容易被破壞，從而導(dǎo)致冒頂。
綜采工作面如遇基本頂沖擊來壓，可能將支架壓死、壓壞(立柱液壓缸炸裂、平衡千斤頂拉壞等)或壓入底板，發(fā)生頂板事故。
3、厚層難冒頂板大面積冒頂發(fā)生的條件與原因
如圖5-7所示。
當(dāng)煤層頂板是整體厚層硬巖層頂板(如砂巖、砂礫巖、礫巖等)，分層厚度大于5-6m時(shí)，它們要懸露幾千平方米、幾萬平方米甚至十幾萬平方米才冒落。這樣大面積的頂板在極短時(shí)間內(nèi)冒落下來，不僅由于重力的作用會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊破壞力，而且更嚴(yán)重的是會(huì)把已采空間的空氣瞬時(shí)擠出，形成巨大的暴風(fēng)，破壞力極強(qiáng)。
關(guān)于厚層難垮頂板大面積切冒的機(jī)理，有兩種解釋：一是頂板大面積懸露后，因彎曲應(yīng)力超過其強(qiáng)度，導(dǎo)致頂板巖層斷裂，并大面積垮落;二是頂板大面積懸露后，采空區(qū)近邊煤柱上方巖層的剪應(yīng)力超過其極限強(qiáng)度，導(dǎo)致頂板巖層大面積冒落。
圖5-7 老頂斷裂運(yùn)動(dòng)沖砸冒頂
4、大面積漏垮型冒頂發(fā)生原因
由于煤層傾角較大，直接頂又異常破碎，采場(chǎng)支護(hù)系統(tǒng)中如果某個(gè)地點(diǎn)失效發(fā)生局部漏冒，破碎頂板就有可能從這個(gè)地點(diǎn)開始沿工作面往上全部漏空，造成支架失穩(wěn)，導(dǎo)致工作面漏垮型冒頂。
5、復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)奶卣髋c機(jī)理
推垮型冒頂是指因水平推力作用使工作面支架大量?jī)A斜而造成的冒頂事故。復(fù)合頂板由下軟上硬巖層構(gòu)成，下部軟巖層可能是一個(gè)整層，也可能是由幾個(gè)分層組成的分層組。這里的軟巖層與硬巖層只是個(gè)形象的說法，實(shí)際上是指：采動(dòng)后下部巖層或因巖石強(qiáng)度降低，或因分層薄，其撓度比上部巖層大，向下彎曲得多，而上、下部巖層間又沒有多大的黏結(jié)力，因此，下部巖層與上部巖層形成離層，從外表看，似乎是下部巖層較軟，上部巖層較硬。
(1)復(fù)合頂板的特征如下：
?、倜簩禹敯逵上萝浬嫌膊煌瑤r性的巖層組成。
②軟、硬巖層間有煤線或薄層軟弱巖層。
?、巯虏寇泿r層的厚度大于0.5m，小于3.0m。
(2)復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)臋C(jī)理如下：
?、僦е某鯎瘟π?，軟硬巖層下沉不同步，軟快而硬慢，從而導(dǎo)致軟巖層與其上部硬巖層離層。
②下位軟巖斷裂出六面體的原因：一是地質(zhì)構(gòu)造，即下位軟巖層中存在原生的斷層、裂隙;二是巷道布置原因，即在工作面開采范圍內(nèi)存在沿走向或沿傾向的舊巷、下沉、斷裂;三是由于支柱初撐力低，導(dǎo)致下位軟巖層斷裂。
6、金屬網(wǎng)下推垮型冒頂發(fā)生的原因
回采下分層時(shí)，金屬網(wǎng)假頂處于下列兩種情況時(shí)，可能發(fā)生推垮型冒頂：
(1)當(dāng)上、下分層開切眼垂直布置時(shí)，在開切眼附近，金屬網(wǎng)上的碎矸石與上部斷裂了的硬巖大塊之間存在一個(gè)空隙。
(2)當(dāng)下分層開切眼內(nèi)錯(cuò)布置時(shí)，雖然金屬網(wǎng)上的碎矸與上部斷裂了的硬巖大塊之間不存在空隙，但是一般也難以膠結(jié)在一起。
金屬網(wǎng)下推垮型冒頂?shù)娜^程，分為以下兩個(gè)階段：
(1)形成網(wǎng)兜階段。這是由工作面內(nèi)某位置支護(hù)失效導(dǎo)致的。如果周圍支架的穩(wěn)定性很好，一般不會(huì)發(fā)展到第二階段，即不至于發(fā)生冒頂事故。
(2)推垮工作面階段。在開切眼附近，金屬網(wǎng)碎矸之上有空隙，或者由于支架初撐力小，而使網(wǎng)上碎矸石與上位斷裂的硬巖大塊離層，這就造成網(wǎng)下單體支柱不穩(wěn)定。在網(wǎng)兜沿傾斜推力的作用下，網(wǎng)兜下方的支柱由迎山變成反山，最終造成推垮型冒頂。
這兩個(gè)階段很有可能間隔很短時(shí)間。
(三)巷道頂部事故常發(fā)的地點(diǎn)及原因
巷道頂部事故多發(fā)生在掘進(jìn)工作面及巷道交叉點(diǎn)，巷道頂板死亡事故80%以上是發(fā)生在這些地點(diǎn)。可見，預(yù)防巷道頂板事故，關(guān)注事故多發(fā)地點(diǎn)是十分必要的。
當(dāng)巷道圍巖應(yīng)力比較大、圍巖本身又比較軟弱或破碎、支架的支撐力和可縮量又不夠時(shí)，在較大應(yīng)力作用下，可能損壞支架，形成巷道冒頂，導(dǎo)致頂板事故。
巷道頂板事故形式多種多樣，發(fā)生的條件也各不相同，但它們?cè)谀承┓矫娲嬖谥餐c(diǎn)。根據(jù)這些事故發(fā)生的原因與條件，可以制定出防范頂板事故發(fā)生的相應(yīng)措施。
1、掘進(jìn)工作面冒頂事故的原因
掘進(jìn)工作面冒頂?shù)脑蛴幸韵聝深悾?/p>
(1)掘進(jìn)破巖后，頂部存在將與巖體失去聯(lián)系的巖塊，如果支護(hù)不及時(shí)，該巖塊可能與巖體失去聯(lián)系而冒落。
(2)掘進(jìn)工作面附近已支護(hù)部分的頂部存在與巖體完全失去聯(lián)系的巖塊，一旦支護(hù)失效，就會(huì)冒落造成事故。
在斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造破碎帶掘進(jìn)巷道時(shí)頂部浮石的冒落，在層理裂隙發(fā)育的巖層中掘進(jìn)巷道時(shí)頂板冒落等，都屬于第一類型的冒頂。因爆破不慎崩倒附近支架而導(dǎo)致的冒頂，因接頂不嚴(yán)實(shí)而導(dǎo)致巖塊砸壞支架的冒頂，則屬于第二類型的冒頂。
這兩種類型的冒頂有可能同時(shí)發(fā)生。例如，掘進(jìn)工作面無支護(hù)部分片幫冒頂推倒附近支架，導(dǎo)致更大范圍的冒頂。
2、巷道交叉處冒頂?shù)脑?/p>
巷道交叉處冒頂事故往往發(fā)生的巷道開岔的時(shí)候，因?yàn)殚_岔口需要架設(shè)扣棚替換原巷道棚子的棚腿，如果開岔處巷道頂部存在與巖體失去聯(lián)系的巖塊，并且圍巖正向巷道擠壓，而新支設(shè)抬棚的強(qiáng)度不夠或穩(wěn)定性不夠，就可能造成冒頂事故。
3、壓垮型冒頂?shù)脑?/p>
壓垮型冒頂是巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過大，損壞了支架，導(dǎo)致巷道頂部的巖塊冒落，從而形成事故。
巷道支架所受力的大小，與圍巖受力后所處的力學(xué)狀態(tài)關(guān)系極大。若圍巖受力后仍處于彈性狀態(tài)，本身承載能力大而變形小，巷道支架感受不到多大的壓力，當(dāng)然也不會(huì)被損壞。如果圍巖受力后處于塑性狀態(tài)，本身有一定的承載能力但也會(huì)向巷道空間伸展，巷道支架就會(huì)感受較大的壓力，若巷道支架的支撐力或可縮性不足，就可能被壓壞。當(dāng)圍巖受力后呈破碎狀態(tài)，本身無承載能力，并且大量向巷道空間伸展，這時(shí)巷道支架就會(huì)受到強(qiáng)大的壓力，很難不被損壞。
巷道圍巖受力后所處的力學(xué)狀態(tài)，由兩方面因素決定：一是巖體本身的強(qiáng)度以及受到層理裂隙等構(gòu)造破壞的情況;二是所受力的大小。巷道圍巖受力的大小，也有兩方面因素：一是由巷道所處位置決定的自重應(yīng)力和構(gòu)造力;二是由采掘引起的支撐壓力。
4、漏垮型冒頂?shù)脑?/p>
如圖5-8所示
漏垮型冒頂是因無支護(hù)巷道或支護(hù)失效巷道頂部存在游離巖塊，這些巖塊在重力作用下冒落，形成事故。
5、推垮型冒頂?shù)脑?/p>
推垮型冒頂是因?yàn)橄锏理敯迤扑楹?，在其運(yùn)動(dòng)過程中存在平行巷道軸線的分力，如果這部分巷道支架的穩(wěn)定性不夠，可能被推倒而冒頂，從而形成事故。
預(yù)防推垮型冒頂?shù)闹饕?a href=http://myworldofnumbers.com/jscs/ target=_blank class=infotextkey>措施是提高支架的穩(wěn)定性，可以在巷道的支架之間用撐木或拉桿連接固定，增加支架的穩(wěn)定性，以防推倒。在傾斜巷道中架設(shè)支架，應(yīng)有一定的迎山角，以抵抗重力在巷道軸線方向的分力。
圖5-8 漏垮型冒頂
五、預(yù)防冒頂?shù)奶綔y(cè)方法
試探有沒有冒頂危險(xiǎn)的方法主要有：
1、觀察預(yù)兆法。頂板來壓預(yù)兆主要有聲響、掉渣、片幫、出現(xiàn)裂縫、漏頂、離層等現(xiàn)象。由有經(jīng)驗(yàn)的老工人，認(rèn)真觀察工作面圍巖及支護(hù)的變異情況，直觀判斷有無冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn)。
2、木楔探測(cè)法。在工作面頂板(圍巖)的裂縫中打入小木楔，過一段時(shí)間進(jìn)行一次檢查，如發(fā)現(xiàn)木楔松動(dòng)或者脫落，說明圍巖(頂板)裂縫受礦壓影響在逐漸增大，預(yù)示有冒頂險(xiǎn)情。
3、敲幫問頂法。這是最常用的方法，生產(chǎn)中的一項(xiàng)基本制度即敲幫問頂制。其中又分錘擊判斷聲法和振動(dòng)探測(cè)法兩種。前者是用鎬或鐵棍輕輕敲擊頂板和幫壁，若發(fā)出的是“當(dāng)當(dāng)”的清脆聲，則表明圍巖完好，暫無冒落危險(xiǎn);若發(fā)出“噗噗”的沉悶聲，表明頂板已發(fā)生剝離或斷裂，是冒頂或片幫的危險(xiǎn)征兆。后者是對(duì)斷裂巖塊體積較大或松軟巖石(或煤層)，用判聲法難以判別時(shí)進(jìn)行探測(cè)的方法。具體做法是：用一手手指扶在頂板下面，另一手用鎬、大錘或鐵棍敲打頂板，如果手指感覺到頂板發(fā)生輕微震動(dòng)，則表明此處頂板已經(jīng)離層或斷裂。采用這種操作方式，人應(yīng)站在支護(hù)完好的安全地點(diǎn)進(jìn)行。
4、儀器探測(cè)法。大面積冒頂可以用微振儀、地音儀和超聲波地層應(yīng)力儀等進(jìn)行探測(cè)。厚層堅(jiān)硬巖層的破壞過程，長(zhǎng)的在冒頂前幾十天就出現(xiàn)聲響和其他異?，F(xiàn)象，短的在冒頂前幾天，甚至幾小時(shí)也會(huì)出現(xiàn)預(yù)兆。因此，根據(jù)儀器測(cè)量的結(jié)果，再結(jié)合歷次冒頂預(yù)兆的特征，可以對(duì)大面積冒頂進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，避免造成災(zāi)害。
六、冒頂?shù)念A(yù)防措施
(一)采煤工作面局部冒頂?shù)念A(yù)防措施
1、預(yù)防單體支柱工作面靠近煤壁附近局部冒頂措施
如圖 5-9所示
(1)采用能及時(shí)支護(hù)懸露頂板的支架，如正懸臂交錯(cuò)頂梁支架、倒懸臂錯(cuò)梁直線柱支架等;提高支柱的初撐力，在金屬網(wǎng)下，可以采用長(zhǎng)鋼梁對(duì)棚邁步支架。
(2)盡量使工作面與煤層的主要節(jié)理方向垂直或斜交，避免煤層片幫。煤層一旦片幫，應(yīng)掏梁窩超前支護(hù)，防止冒頂。
圖5-9 正懸臂交錯(cuò)頂梁支架、錯(cuò)梁直線柱支架布置
2、預(yù)防綜采工作面的局部冒頂措施
主要是發(fā)生在靠近煤壁附近的漏冒型冒頂。其預(yù)防措施如下：
(1)支架設(shè)計(jì)上，采用長(zhǎng)側(cè)護(hù)板、整體頂梁及內(nèi)伸縮式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撐力。
(2)工藝操作上，采煤機(jī)過后，及時(shí)伸出伸縮梁，及時(shí)擦頂帶壓移架，頂梁的俯視角不超過7°。
(3)當(dāng)碎頂范圍較大時(shí)(比如過斷層破碎帶等)，則應(yīng)對(duì)破碎直接頂注入樹脂類黏結(jié)劑使其固化，以防止冒頂。
3、預(yù)防放頂線附近局部冒頂措施
其預(yù)防措施如下：
(1)加強(qiáng)地質(zhì)及觀察工作，記載大巖塊的位置及尺寸。
(2)在大巖塊范圍內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)。
(3)當(dāng)大巖塊沿工作面推進(jìn)方向的長(zhǎng)度超過一次放頂步距時(shí)，在大巖塊的范圍內(nèi)要延長(zhǎng)控頂距。
4、預(yù)防采場(chǎng)兩端局部冒頂措施
其預(yù)防措施如下：
(1)為預(yù)防采場(chǎng)兩端發(fā)生漏冒，可在機(jī)頭機(jī)尾處各應(yīng)用四對(duì)一梁三柱的鋼梁抬棚支護(hù)(即四對(duì)八梁支護(hù))，每對(duì)抬棚隨機(jī)頭機(jī)尾的推移邁步前移。在工作面巷道相連處，宜用一對(duì)抬棚邁步前移，托住原巷道支架的棚梁。
(2)在超前工作面10m以內(nèi)，巷道支架應(yīng)加雙中心柱;超前工作面10-20m，巷道支架應(yīng)加單中心柱，以預(yù)防冒頂。
(3)綜采時(shí)，如果工作面兩端沒有應(yīng)用端頭支架，則在工作面與巷道相連處，需用一對(duì)邁步抬棚。此外，超前工作面20m內(nèi)的巷道支架也應(yīng)用中心柱加強(qiáng)。
5、預(yù)防地質(zhì)破壞帶附近局部冒頂措施
其預(yù)防措施如下：
(1)為預(yù)防這類頂板事故，應(yīng)在斷層兩側(cè)加強(qiáng)支護(hù)，并迎著巖塊可能滑下的方向支設(shè)戧棚或戧柱。
(2)對(duì)于有些綜采、高檔普采和普采工作面，采煤過程中，煤壁的前方頂板和煤層特別破碎，為保證正常割煤，不漏矸石，可采用全楔式木錨桿。
(3)當(dāng)斷層處的頂板特別破碎，用錨桿錨固的效果不佳時(shí)，可采用注入法，將較多的樹脂注入大量的煤巖裂隙中，進(jìn)行預(yù)加固。
(二)采煤工作面大面積冒頂?shù)念A(yù)防措施
1、采煤工作面大面積冒頂?shù)囊话泐A(yù)防措施
(1)提高單體支柱的初撐力和剛度。由于使用的單體液壓支柱初撐力小、剛度差，易導(dǎo)致煤層復(fù)合頂板離層，使采煤工作面支架不穩(wěn)定。
(2)提高支架的穩(wěn)定性。煤層傾角大或在工作面仰斜推進(jìn)時(shí)，為防止頂板沿傾斜方向滑動(dòng)推到支架，應(yīng)采用斜撐、抬棚、等特種支架來增加支架的穩(wěn)定性。
(3)嚴(yán)格控制采高。開采厚煤層第一分層要控制采高，使直接頂冒落后破碎膨脹能充滿采空區(qū)。這種措施的目的在于堵住冒落大塊巖石的滑動(dòng)。
(4)采煤工作面初采時(shí)不要反向開采。有的礦為了提高采出率，在初采時(shí)向相反方向采幾排煤柱，如果是復(fù)合頂板，開切眼處頂板暴露日久，已離層斷裂，當(dāng)在反向推進(jìn)范圍內(nèi)初次放頂時(shí)，很容易在原開切眼處誘發(fā)推垮型冒頂事故。
(5)掘進(jìn)回風(fēng)、運(yùn)輸巷時(shí)不得破壞復(fù)合頂板。挑頂掘進(jìn)回風(fēng)、運(yùn)輸巷，就破壞了復(fù)合頂板的完整性，易造成推垮型冒頂事故。
(6)高壓注水和強(qiáng)制放頂。對(duì)于堅(jiān)硬難冒頂板可以用微振儀、地音儀和超聲波地層應(yīng)力儀等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，做好來壓預(yù)報(bào)，避免造成災(zāi)害。具體可以采用頂板高壓注水和強(qiáng)制放頂?shù)却胧﹣砀淖儙r體的物理力學(xué)性質(zhì)，以減小頂板懸露及冒落面積。
(7)加強(qiáng)礦井生產(chǎn)地質(zhì)工作，加強(qiáng)礦壓的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
此外，還可以改變工作面推進(jìn)方向，如采用偽俯斜開采，防止推垮型大冒頂。
2、預(yù)防基本頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂事故措施
(1)采場(chǎng)支架的初撐力，應(yīng)能保證直接頂與基本頂之間不離層。
(2)采場(chǎng)支架的可縮量，應(yīng)能滿足裂隙帶基本頂下沉的要求。
(3)普采工作面遇到平行工作面的斷層時(shí)，在斷層范圍內(nèi)要加強(qiáng)工作面支護(hù)，不得采用正常辦法回柱。
(4)采場(chǎng)支架的支撐力，應(yīng)能平衡垮落帶直接頂及基本頂巖層的質(zhì)量。
(5)遇到平行工作面的斷層時(shí)，如果工作面支護(hù)是單體支柱，當(dāng)斷層剛露出煤壁時(shí)，在斷層范圍內(nèi)就要及時(shí)加強(qiáng)工作面支護(hù)不得采用正?；刂?如果工作面支護(hù)是液壓自移支架，若支架的工作阻力有較大的富余，則工作面可以正常推進(jìn)，若支架的工作阻力沒有太大的富余，則應(yīng)考慮使工作面與斷層斜交或在采空區(qū)挑頂?shù)拇胧┻^斷層。
3、預(yù)防厚層難冒頂板大面積冒頂事故的措施
(1)頂板高壓注水。從工作面平巷向頂板打深孔，進(jìn)行高壓注水，注水泵最大壓力15MPa。頂板注水可起弱化頂板和擴(kuò)大巖層中的裂隙及弱面的作用。其主要機(jī)理是：注水溶解頂板巖層中的膠結(jié)物和部分礦物，削弱層間黏結(jié)力，高壓水可以形成水楔，擴(kuò)大和增加巖層中的裂隙與弱面。因此，注水巖石的強(qiáng)度將顯著降低。
(2)強(qiáng)制放頂。所謂強(qiáng)制放頂，就是用爆破的方法(主要有三種方法：平行工作面深孔強(qiáng)制放頂、鉆孔垂直工作面的強(qiáng)制放頂、超前深孔爆破預(yù)松頂板的強(qiáng)制放頂)人為的將頂板切斷，使頂板冒落一定厚度形成矸石墊層。切斷頂板可以控制冒落面積，減弱頂板冒落時(shí)產(chǎn)生的沖擊力，形成矸石墊層則可以緩和頂板冒落時(shí)產(chǎn)生的沖擊波及風(fēng)暴。為了形成墊層，挑頂?shù)母叨瓤砂葱枰纬蓧|層的厚度進(jìn)行計(jì)算。據(jù)大同礦區(qū)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采空區(qū)中矸石充滿程度達(dá)到采高和挑頂厚度之和的2/3，就可以避免過大的沖擊載荷和防止形成暴風(fēng)。
強(qiáng)制放頂方法主要有：在工作面內(nèi)向頂板放頂線處進(jìn)行鉆孔爆破放頂;對(duì)于綜采工作面，由于在工作面內(nèi)無法設(shè)置鉆頂板炮眼的設(shè)備，可分別在上下平巷內(nèi)向頂板打深孔，在工作面未采到以前進(jìn)行爆破，預(yù)先破壞頂板的完整性，對(duì)于歷史上有大面積冒頂?shù)牡貐^(qū)，目前又無法從井下采取措施時(shí)，可在采空區(qū)上方的地面打垂直鉆孔，達(dá)到已采區(qū)頂板的適當(dāng)位置，然后進(jìn)行爆破，將懸露的大面積頂板崩落。
對(duì)厚層難冒頂板來說，不論是采取高壓注水還是強(qiáng)制放頂，不論是在采空區(qū)處理還是超前工作面處理，所應(yīng)處理的頂板厚度(包括直接頂在內(nèi))均為采高的2-3倍，從而保證安全生產(chǎn)。
4、復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)念A(yù)防措施
(1)應(yīng)用偽俯斜工作面，并使用垂直工作面方向的向下傾角達(dá)4°-6°。
(2)掘進(jìn)上、下順槽時(shí)，不破壞復(fù)合頂板。
(3)工作面初采時(shí)，不要反推。
(4)控制采高，使軟巖層冒落后能超過采高。
(5)盡量避免上、下順槽與工作面斜交。
(6)靈活地應(yīng)用戧柱戧棚，使他們迎著六面體可能推移的方向支設(shè)。
(7)在開切眼附近的控頂區(qū)內(nèi)，系統(tǒng)地布置樹脂錨桿。但是在采用這個(gè)措施時(shí)，應(yīng)考慮采場(chǎng)中打錨桿鉆孔的可能性，以及頂板硬巖層折斷垮落時(shí)，由于沒有已垮落軟巖層作墊層，來壓是否會(huì)過于強(qiáng)烈。
5、金屬網(wǎng)上推垮型冒頂?shù)念A(yù)防措施
生產(chǎn)實(shí)踐表明，由于支柱初撐力低導(dǎo)致產(chǎn)生高度超過150mm的網(wǎng)兜時(shí)，有可能引發(fā)網(wǎng)下推垮型冒頂。防止這類冒頂事故的主要措施是提高支柱初撐力及增加支架的穩(wěn)定性，也可附加其他一些措施：
(1)回采下分層時(shí)，用內(nèi)錯(cuò)式布置切眼，避免金屬網(wǎng)上碎矸之上存在空隙。
(2)提高支柱初撐力，增加支架穩(wěn)定性，防止發(fā)生高度超過150mm的網(wǎng)兜。
(3)用整體支架增加支護(hù)的穩(wěn)定性。
(4)采用偽俯斜工作面，增加抵抗下推的阻力。
(5)初次放頂時(shí)，要把金屬網(wǎng)下放到底板。
(三)巷道頂板事故的預(yù)防措施
1、預(yù)防掘進(jìn)工作面冒頂事故的措施
(1)掘進(jìn)工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè)，嚴(yán)格控制空頂距。當(dāng)掘進(jìn)工作面遇到斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造破壞帶或?qū)永砹严栋l(fā)育的巖層時(shí)，棚子支護(hù)時(shí)應(yīng)緊靠掘進(jìn)工作面，并縮小棚距，在工作面附近應(yīng)采用拉條等把棚子連成一體防止棚子被推垮，必要時(shí)還要打中柱。
(2)嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，危石必須挑下，無法挑下時(shí)應(yīng)采取臨時(shí)支撐措施，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。
(3)掘進(jìn)工作面冒頂區(qū)及破碎帶必須背嚴(yán)接實(shí)，必要時(shí)掛金屬網(wǎng)防止漏空。
(4)采用“前探掩護(hù)式支架”，使工人在頂板有防護(hù)的條件下出渣、支棚腿，以防止冒頂傷人。
(5)根據(jù)頂板條件變化，采取相應(yīng)的支護(hù)形式，并應(yīng)保證支護(hù)質(zhì)量。架棚支護(hù)冒頂區(qū)及破碎帶必須背嚴(yán)接實(shí)，必要時(shí)要掛網(wǎng)，防止漏空。
2、預(yù)防巷道開岔處冒頂?shù)拇胧?/p>
(1)開岔口應(yīng)避開原來巷道冒頂?shù)姆秶?/p>
(2)交叉點(diǎn)抬棚的架設(shè)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，并與鄰近支架連接成一個(gè)整體。
(3)必須在開口抬棚支設(shè)穩(wěn)定后在拆除原巷道棚腿，不得過早拆除，切忌先拆棚腿后支護(hù)抬棚。
(4)注意選用抬棚材料的質(zhì)量與規(guī)格，保證抬棚有足夠的強(qiáng)度。
(5)當(dāng)開口處圍巖尖角被擠壓壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取加強(qiáng)抬棚穩(wěn)定性的措施。
(6)交叉點(diǎn)錨噴支護(hù)時(shí)，使用加長(zhǎng)或全錨式錨桿。
(7)全錨支護(hù)的采取巷道交叉點(diǎn)應(yīng)縮小錨桿間距，并使用小孔徑錨索補(bǔ)強(qiáng)。
3、支架支護(hù)巷道冒頂事故的一般防治措施
支架支護(hù)巷道的冒頂，可分為壓垮型、漏垮型和推垮型。
如圖5-10所示、 如圖5-11所示、 如圖5-12所示。
(1)壓垮型冒頂是因巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過大，損壞了支架，導(dǎo)致巷道頂部已破碎的巖塊冒落。
(2)漏垮型冒頂是因無支護(hù)巷道或支護(hù)失敗(非壓壞)巷道頂部存在游離巖塊，這些巖塊在重力作用下冒落。
(3)推垮型冒頂是因?yàn)橄锏理攷推扑閹r石，在其運(yùn)動(dòng)過程中存在平行巷道軸線的分力，如果這部分巷道支架的穩(wěn)定性不夠可能被推倒而冒頂。
圖5-10 替換支架時(shí)空頂空幫冒頂
圖5-11 支架穩(wěn)定性差冒頂
圖5-12 工程因素影響冒頂
根據(jù)冒頂?shù)脑颍腥缦聨醉?xiàng)預(yù)防措施：
(1)巷道應(yīng)布置在穩(wěn)定的巖體中，盡量避免采動(dòng)的不利影響。
(2)巷道支架應(yīng)有足夠的支護(hù)強(qiáng)度易抗衡圍巖壓力。
(3)巷道支架所能承受的變形量，應(yīng)與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng)。
(4)盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時(shí)，盡可能采用有初撐力的支架;支架施工時(shí)要嚴(yán)格按工序質(zhì)量要求進(jìn)行，并特別注意頂與幫的背嚴(yán)背實(shí)問題，杜絕支架與圍巖間的空頂與空幫現(xiàn)象。
(5)凡因支護(hù)失效空頂?shù)牡攸c(diǎn)，重新支護(hù)時(shí)應(yīng)先護(hù)頂，再施工。
(6)巷道替換支架時(shí)，必須先支新支架，再拆老支架。
(7)錨噴巷道成巷后要定期檢查危巖并及時(shí)處理。
(8)在易發(fā)生推垮型冒頂?shù)南锏乐幸岣呦锏乐Ъ艿姆€(wěn)定性，可以在巷道的架棚之間嚴(yán)格地用拉撐件連接固定，增加架棚的穩(wěn)定性，以防推到。傾斜巷道中架棚被推倒的可能性更大，其架棚間拉撐件的強(qiáng)度要適當(dāng)加大。
此外，掘進(jìn)工作面10m內(nèi)，斷層破碎帶附近各10m內(nèi)，巷道交叉點(diǎn)附近各10m內(nèi)，冒頂處附近各10m內(nèi)，都是容易發(fā)生頂板事故的地點(diǎn)，巷道支護(hù)必須適當(dāng)加強(qiáng)。
4、壓垮型冒頂?shù)姆乐未胧?/p>
(1)巷道應(yīng)布置在穩(wěn)定的巖體中，并盡量避免采動(dòng)的不利影響。采區(qū)回采巷道雙巷掘進(jìn)時(shí)，護(hù)巷煤柱的寬度應(yīng)視其圍巖的穩(wěn)定程度而定：圍巖穩(wěn)定時(shí)，護(hù)巷煤柱的寬度不得小于15m;中等穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)不小于20m;軟弱時(shí)，應(yīng)不小于30m。不用護(hù)巷煤柱時(shí)，最好是待相鄰區(qū)段采動(dòng)穩(wěn)定后，再沿空掘巷。
(2)巷道支架應(yīng)有足夠的支撐強(qiáng)度，以抵抗圍巖壓力。
(3)巷道支架所能承受的變形量，應(yīng)與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng)。
(4)盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時(shí)，盡可能采用具有初撐力的支架，支架施工時(shí)，要嚴(yán)格按工程質(zhì)量要求進(jìn)行，并特別注意頂與幫背嚴(yán)背實(shí)問題，杜絕支架與圍巖的空頂與空幫現(xiàn)象。
5、預(yù)防垮落型冒頂?shù)拇胧?/p>
(1)掘進(jìn)工作面爆破后，應(yīng)立即進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。
(2)凡因支護(hù)失效而空頂?shù)牡攸c(diǎn)，重新支護(hù)時(shí)，因先護(hù)頂，再施工。
(3)巷道替換支架時(shí)，必須先支新支架，再拆舊支架。
(4)錨桿支護(hù)巷道應(yīng)及時(shí)施工，施工前應(yīng)先清除危石，成巷后要定期檢查危石并及時(shí)處理。
(四)煤壁片幫的防治
采煤工作面的煤壁在礦山壓力的作用下，發(fā)生自然塌落的現(xiàn)象叫片幫，也叫滾幫或塌幫等。
1、片幫發(fā)生的條件
主要有：工作面采高越大，越發(fā)育就越容易片幫，工作面來壓越嚴(yán)重、頂板越破碎、片幫越嚴(yán)重。因此，在采高大、煤質(zhì)松軟、頂板破碎、礦山壓力大的工作面容易發(fā)生片幫，薄煤層和煤質(zhì)堅(jiān)硬的工作面一般不容易發(fā)生片幫現(xiàn)象。
2、片幫的危害
主要有：工作面煤壁片幫后，使頂板的懸露面積突然增大，頂板會(huì)隨之大量下沉，容易引起冒頂事故。同時(shí)，片幫時(shí)下落的大塊煤炭也容易砸傷工作面的作業(yè)人員，造成人身傷亡事故。
3、預(yù)防煤壁片幫的安全措施
主要有：
(1)工作面的煤壁要采直采齊，對(duì)有片幫危險(xiǎn)的煤壁，應(yīng)及時(shí)打好貼幫柱，減少頂板對(duì)煤壁的壓力。
(2)采高大于2m、煤質(zhì)松軟時(shí)，除了及時(shí)打好貼幫支柱外，還應(yīng)在煤壁與貼幫柱之間加橫撐。
(3)在片幫嚴(yán)重的地點(diǎn)，煤壁上方垮落，應(yīng)在貼幫支柱上加托梁。
(4)工作面落煤后要及時(shí)挑梁刷幫，使煤壁不留傘檐活矸。
(5)綜采工作面頂板破碎或支架梁端距較大時(shí)，可采取及時(shí)支護(hù)的方法。若及時(shí)支護(hù)后梁端距仍超過規(guī)定值，或不能超前移架而梁端距超過規(guī)定值時(shí)，可在支架頂梁上垂直煤壁打板梁，以防止煤壁片幫和冒頂。
第三節(jié) 頂板事故的應(yīng)急處置
一、頂板事故應(yīng)急處置概述
1、事故類型和危害程度分析
頂板事故主要是在從事井下掘進(jìn)、采煤等作業(yè)過程中發(fā)生的事故。發(fā)生的主要原因是因遇地質(zhì)構(gòu)造、安全技術(shù)措施有缺陷、頂板支護(hù)工程質(zhì)量差、空頂作業(yè)，違章指揮和違章作業(yè)等造成。頂板事故發(fā)生會(huì)造成埋人、堵人等重大人身傷亡事故，嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)。
2、應(yīng)急處置基本原則
1)堅(jiān)持“以人為本”的原則，堅(jiān)持“安全優(yōu)先”的原則
2)堅(jiān)持防止事故擴(kuò)大優(yōu)先的原則
3)堅(jiān)持盡快恢復(fù)生產(chǎn)的原則
4)堅(jiān)持搶救先活人后死人的原則
3、冒頂處理的一般原則
在處理冒頂時(shí)，首先必須注意防止冒頂范圍繼續(xù)擴(kuò)大，確保搶救人員自身安全，做到“五先五后”。
(1)先外后里。先檢查冒落帶以外5m范圍內(nèi)的支架的完整性，有問題先處理。如巷道一段范圍冒頂，堅(jiān)持先處理外面的，再逐漸向里處理。
(2)先支后拆。更換巷道支護(hù)時(shí)，先加打臨時(shí)支護(hù)或架設(shè)新支架，再拆除原有支架。
(3)先上后下。處理傾斜巷道冒頂事故時(shí)，應(yīng)該由上端向下端進(jìn)行，以防矸石、物料滾落和支架歪倒砸人。
(4)先近后遠(yuǎn)。一條巷道內(nèi)多處冒頂時(shí)，必須先處理離安全出口較近的一處，再向外處理離安全出口較遠(yuǎn)的一處。
(5)先頂后幫。在處理順序上，必須注意先維護(hù)、支撐好頂板，再護(hù)好兩幫，確保搶救人員的安全。
二、冒頂事故處理方法
1、工作面局部冒頂?shù)奶幚矸椒?/p>
處理采煤工作面冒頂時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作面的采煤方法、冒落高度、冒落塊度、冒頂位置及影響范圍，來決定采用何種方法。煤礦常用下列方法來處理冒頂：
(1)探板法。當(dāng)采煤工作面發(fā)生局部冒頂?shù)姆秶。敯鍥]有冒嚴(yán)，頂板巖層已暫時(shí)穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)采取掏梁窩、探大板木梁或掛金屬頂梁的措施，即用探板法來處理。具體處理步驟為：處理冒頂前，先觀察頂板狀況，在冒頂區(qū)周圍加固支架，控制冒頂范圍擴(kuò)大;然后掏梁窩、探大板梁，接著清理冒落矸石，及時(shí)打好貼幫柱，支柱打板的另一端，加固支架;同時(shí)要根據(jù)煤幫情況，采取防片幫措施。
(2)撞楔法。當(dāng)頂板冒落矸石塊度小，冒頂區(qū)頂板碎矸停止下落或一動(dòng)就下落時(shí)，要采取撞楔法處理，具體操作是：處理冒頂時(shí)先在冒頂區(qū)選擇或架設(shè)撞楔棚子，棚子方向應(yīng)與撞楔方向垂直;把撞楔放在棚架上，尖端指向頂板冒落處，末端墊一方木塊;然后用大錘擊打撞楔末端，使他逐漸深入冒頂區(qū)將碎矸石托住，使頂板碎矸不再下落;之后，立即在接楔保護(hù)下架設(shè)支架。撞楔的材料可以是木料、荊笆條、鋼軌等。
(3)小巷法。如果局部冒頂區(qū)已將工作面冒嚴(yán)堵死，但冒頂范圍不超過15m，垮落矸石塊度不大且可以搬運(yùn)時(shí)，可以從工作面冒頂區(qū)由外向里，從下而上，在保證支架可靠及后路暢通的情況下，采用人字形掩護(hù)支架沿煤壁機(jī)道整理出一條小巷道。小巷道整通后，開動(dòng)輸送機(jī)，再放矸，按原來的采高架棚。
(4)繞道法。當(dāng)冒頂范圍較大、頂板冒嚴(yán)、工作面堵死，用以上三種方法處理均有困難時(shí)，可沿煤壁重新開切眼或部分開切眼，繞過冒頂區(qū)。
2、工作面大型冒頂?shù)奶幚矸椒?/p>
對(duì)于緩傾斜薄煤層和中厚煤層工作面，處理大冒頂?shù)姆椒ɑ居袃煞N：一種是恢復(fù)冒頂區(qū)工作面的方法;另一種是另掘開切眼或局部另掘開切眼繞過冒頂區(qū)的方法。冒頂影響的范圍不大，冒落下來的矸石塊度不大，用人工或采取一定措施后能夠搬得動(dòng)時(shí)，一般采取恢復(fù)工作面的方法處理冒頂。
(1)恢復(fù)冒頂區(qū)工作面。具體方法如下：
①從冒頂?shù)攸c(diǎn)的兩端，由外向里進(jìn)行，先用雙腿套棚維護(hù)好頂板，保護(hù)退路暢通。棚梁上用小木板剎緊背嚴(yán)，防止頂板繼續(xù)錯(cuò)動(dòng)、垮落。
②邊清理冒落矸石邊架設(shè)工作面支架，把冒落的矸石清理后倒入采空區(qū)，每清理一架棚的距離，工作面架一棚。
?、矍謇磉^程中遇到大塊矸石不易破碎時(shí)，可用風(fēng)鉆打眼放小炮的方法進(jìn)行破碎。鉆眼的數(shù)量和每個(gè)炮眼的裝藥量，應(yīng)根據(jù)巖塊大小與巖石性質(zhì)來決定。
④如頂板冒落的矸石很破碎，一次整修巷道不易通過時(shí)，可先沿煤壁輸送機(jī)道整修一條小巷。
(2)另開巷道，繞過冒頂區(qū)。當(dāng)冒頂范圍大，不易采用恢復(fù)冒頂區(qū)工作面的方法處理時(shí)，可采用另開巷道繞過冒頂區(qū)的方法，也就是重新掘開切眼的方法。根據(jù)冒頂區(qū)發(fā)生在工作面的不同位置，一般分以下三種情況來處理：
①冒頂區(qū)發(fā)生在工作面機(jī)尾處。沿工作面煤壁從回風(fēng)巷重開一條巷繞過冒頂區(qū)，將輸送機(jī)機(jī)尾縮至工作面內(nèi)支架完整處，工作面繼續(xù)掘進(jìn)。新掘巷的支架多采用一梁兩柱或一梁三柱棚子。當(dāng)工作面與新掘巷成直線時(shí)，再將刮板輸送機(jī)機(jī)尾延長(zhǎng)至回風(fēng)巷，恢復(fù)正常采煤。當(dāng)冒頂區(qū)面積較大，矸石堵塞巷道，造成采空區(qū)回風(fēng)角瓦斯積存時(shí)，要先排除積聚的瓦斯。
?、诿绊攨^(qū)發(fā)生在工作面的進(jìn)風(fēng)巷附近。處理方法和回風(fēng)巷附近基本相同，同樣采用部分重開掘開切眼的方法處理。從工作面下部煤壁錯(cuò)過一段，留1-5m煤柱或緊貼工作面煤壁從進(jìn)風(fēng)巷斜掘一條開切眼與工作面相通，將新開切眼與工作面連接處刷成允許刮板輸送機(jī)彎曲的一個(gè)角度，就可以正常出煤。
?、勖绊攨^(qū)發(fā)生在工作面中部。平行工作面煤壁留1-5m煤柱重新掘開切眼，新開切眼的支架，一般采用一梁兩柱棚。新開切眼的掘進(jìn)，可以從工作面的進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷同時(shí)掘進(jìn)，以提高掘進(jìn)速度，盡快恢復(fù)生產(chǎn)。
(3)掘進(jìn)新的開切眼時(shí)，應(yīng)注意如下事項(xiàng)：
?、傩虑醒垡话闶怯擅绊攨^(qū)下部沿煤壁向上掘進(jìn)的，而不采取由上向下掘進(jìn)。因?yàn)橛缮舷蛳戮蜻M(jìn)，出煤不方便，且不安全，會(huì)使冒頂范圍擴(kuò)大。
?、诰蜻M(jìn)新開切眼時(shí)，如果壓力不大，可以采用一梁兩柱的直腿棚子，邊掘進(jìn)邊架設(shè);如果頂板壓力大，則應(yīng)采用梯形棚子。
?、坌麻_切眼靠冒頂區(qū)的一側(cè)，必須背嚴(yán)，并留適當(dāng)?shù)拿褐苑烂绊攨^(qū)的碎石落入新眼內(nèi)。
?、芨鶕?jù)實(shí)際情況，新開切眼的長(zhǎng)度要解決好通風(fēng)問題。
三、預(yù)警行動(dòng)信息匯報(bào)、報(bào)告程序
1、一旦施工地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)重特大頂板事故，工作面跟班技術(shù)員、安全員、班組長(zhǎng)必須及時(shí)把施工人員撤至安全地點(diǎn)，單位和個(gè)人在第一時(shí)間向礦調(diào)度室匯報(bào)，調(diào)度室立即向礦領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，匯報(bào)內(nèi)容包括發(fā)生預(yù)兆的單位、時(shí)間地點(diǎn)、人員及預(yù)兆簡(jiǎn)況、性質(zhì)的初步判斷和已采取的措施，還需要有關(guān)部門和協(xié)助預(yù)防及處理的有關(guān)事宜等，同時(shí)向本單位匯報(bào)，由隊(duì)長(zhǎng)、技術(shù)員執(zhí)行頂板處理措施。
2、調(diào)度室接到發(fā)生大頂板事故預(yù)警匯報(bào)后，應(yīng)立即向當(dāng)日調(diào)度領(lǐng)導(dǎo)、調(diào)度主任匯報(bào)。
3、當(dāng)日調(diào)度領(lǐng)導(dǎo)、調(diào)度主任根據(jù)預(yù)警匯報(bào)情況，立即向礦頂板管理領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)匯報(bào)。
4、頂板管理領(lǐng)導(dǎo)小組立即組織人員現(xiàn)場(chǎng)會(huì)診，采取措施。
四、冒頂事故的應(yīng)急處置
1、響應(yīng)級(jí)別
遇難3人以下啟動(dòng)礦井預(yù)案，遇難3人以上(含3人)啟動(dòng)上一級(jí)預(yù)案。
2、礦井發(fā)生頂板事故后
礦長(zhǎng)應(yīng)按照制定的應(yīng)急預(yù)案，立即組織救援。
3、響應(yīng)程序
1)調(diào)度室接到礦井重特大頂板事故匯報(bào)后，應(yīng)立即向當(dāng)日調(diào)度值領(lǐng)導(dǎo)、調(diào)度主任匯報(bào)。
2)當(dāng)日調(diào)度領(lǐng)導(dǎo)、調(diào)度主任根據(jù)事故匯報(bào)情況，立即向總指揮匯報(bào)。
3)總指揮決定啟動(dòng)礦井重特大頂板事故應(yīng)急預(yù)案后，立即向調(diào)度室下達(dá)啟動(dòng)預(yù)案命令。
4、處置措施
1)調(diào)度室接到總指揮命令后，按照《登封市嵩基煤業(yè)有限責(zé)任公司礦重特大安全事故應(yīng)急救援綜合預(yù)案》中“安全事故電話通知順序”立即通知指揮部成員到達(dá)調(diào)度室集合。
2)指揮部成員到達(dá)調(diào)度室后，按照總指揮或副總指揮的指示，立即奔赴事故現(xiàn)場(chǎng)，成立現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)救災(zāi)專業(yè)組，協(xié)助事故單位開展搶險(xiǎn)救災(zāi)工作。
3)搶救事故前，現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)救災(zāi)指揮部要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制定搶救方案及安全技術(shù)措施。
4)搶救遇險(xiǎn)人員時(shí)，首先應(yīng)通過電話、喊話或敲打管子等物體與遇險(xiǎn)人員取得聯(lián)系，探明冒頂范圍和被埋壓人數(shù)及位置。
5)處理冒頂前，必須先恢復(fù)冒頂區(qū)域的正常通風(fēng)，如暫不能恢復(fù)時(shí)，可利用水管、壓風(fēng)管等向被堵壓人員處輸送新鮮空氣，并把后路和頂板清理維護(hù)好，保證后路暢通、安全。
6)處理冒頂前，必須堅(jiān)持由外向里、逐步進(jìn)行的原則，要排查冒頂?shù)攸c(diǎn)附近的支架情況，采取措施因地制宜地進(jìn)行加固，確保在搶救中不會(huì)再次冒落;另外要對(duì)后路進(jìn)行找頂加固，保障退出時(shí)的安全。
7)處理冒頂區(qū)的方法要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定，如冒頂嚴(yán)重?zé)o法通過時(shí)，可采取打繞道的方法搶救人員。若遇險(xiǎn)者被碎煤矸所埋，清理時(shí)要小心地使用工具，不可用鎬刨的方法扒人;若遇險(xiǎn)者被煤巖塊壓住，應(yīng)用千斤頂或液壓起重器等工具把煤、巖塊抬起，絕不可用錘砸的方法破巖(煤)，使遇險(xiǎn)人員近一步受到傷害。搶救被埋壓的人員時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，如允許可用水管或壓風(fēng)管向遇險(xiǎn)人員送飲料、食物、新鮮空氣。
8)營(yíng)救人員應(yīng)沉著冷靜，根據(jù)災(zāi)情和現(xiàn)有條件進(jìn)行施工，行動(dòng)中必須保證統(tǒng)一的指揮和嚴(yán)密的組織，防止災(zāi)情擴(kuò)大，避免二次事故的發(fā)生。
9)事故單位在搶救過程有困難時(shí)，指揮部可抽調(diào)其他單位有經(jīng)驗(yàn)、有技術(shù)的骨干力量，進(jìn)行緊急增援。
10)醫(yī)療救護(hù)組要安排到達(dá)井下事故現(xiàn)場(chǎng)附近，對(duì)搶救出的受傷人員進(jìn)行緊急醫(yī)療救治或護(hù)送重傷人員上井救治。
11)搶救出傷員后，必須判斷傷性的輕重，人員較多時(shí)先搶救重傷人員，后搶救輕傷人員，并按照 “三先三后”的原則，即(1)對(duì)窒息或心跳呼吸停止不久的傷員必須先復(fù)蘇后搬運(yùn)。(2)對(duì)出血傷員必須先止血后搬運(yùn)。(3)對(duì)骨傷的傷員必須先固定后搬運(yùn)。
12)擴(kuò)大應(yīng)急
如事故不能達(dá)到及時(shí)控制或有擴(kuò)大趨勢(shì)時(shí)，由總指揮部決定請(qǐng)求外援。
13)應(yīng)急恢復(fù)
在全部被埋人員救出后，要清點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)人數(shù)，搶救人員撤離事故現(xiàn)場(chǎng)。
14)應(yīng)急結(jié)束
15)總指揮下達(dá)應(yīng)急結(jié)束命令，事故搶救人員返回原單位。
16)專業(yè)分管領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)科室協(xié)助對(duì)事故進(jìn)行調(diào)查處理，并按規(guī)定及時(shí)向上級(jí)匯報(bào)。
六、應(yīng)急物資與裝備保障
要求全礦各采掘單位按照《礦井災(zāi)害預(yù)防和處理計(jì)劃》的要求在井下指定地點(diǎn)存放一定數(shù)量應(yīng)急救災(zāi)工具和材料。如圓木、頂梁、扒手、手鎬、千斤頂、撬棍、鐵锨等，要專人管理、定期檢查，確保隨用隨取。
第四節(jié) 頂板事故的自救互救
一、采煤工作面冒頂時(shí)的避災(zāi)自救措施
1、迅速撤退到安全地點(diǎn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)工作地點(diǎn)有即將發(fā)生冒頂?shù)恼髡?，而?dāng)時(shí)又難以采取措施防止采煤工作面頂板冒落時(shí)，最好的避災(zāi)措施是迅速離開危險(xiǎn)區(qū)，撤退到安全地點(diǎn)。
2、遇險(xiǎn)時(shí)要靠煤幫貼身站立避災(zāi)。從采煤工作面發(fā)生冒頂?shù)膶?shí)際情況來看，頂板沿煤壁冒落是很少見的，因此，當(dāng)發(fā)生冒頂來不及撤退到安全地點(diǎn)時(shí)，遇險(xiǎn)者應(yīng)靠煤幫貼身站立避災(zāi)，但要注意煤壁片幫傷人。
3、遇險(xiǎn)后立即發(fā)出呼救信號(hào)，冒頂對(duì)人員的傷害主要是砸傷、掩埋或隔堵。冒落基本穩(wěn)定后，遇險(xiǎn)者應(yīng)立即采用呼叫、敲打，如敲打物料、巖塊(可能造成新的冒落時(shí)，則不能敲打，只能呼叫)等方法，發(fā)出有規(guī)律、不間斷的呼救信號(hào)，以便救護(hù)人員和撤出人員了解災(zāi)情，組織力量進(jìn)行搶救。
4、遇險(xiǎn)人員要積極配合外部的營(yíng)救工作。冒頂后被煤矸、物料等埋壓的人員，不要驚慌失措，在條件不允許時(shí)切忌采用猛烈掙扎的辦法脫險(xiǎn)，以免造成事故擴(kuò)大。被冒頂隔堵的人員，應(yīng)在遇險(xiǎn)地點(diǎn)有組織地維護(hù)好自身安全，構(gòu)筑脫險(xiǎn)通道，配合外部的營(yíng)救工作，為提前脫險(xiǎn)創(chuàng)造良好的條件。
二、獨(dú)頭巷道迎頭冒頂被堵人員應(yīng)急措施
1、遇險(xiǎn)人員要正視已發(fā)生的災(zāi)害，切忌驚惶失措，堅(jiān)信礦領(lǐng)導(dǎo)和同志們一定會(huì)積極進(jìn)行搶救。應(yīng)迅速組織起來，主動(dòng)聽從災(zāi)區(qū)中跟班礦長(zhǎng)、區(qū)隊(duì)長(zhǎng)、班組長(zhǎng)和有經(jīng)驗(yàn)的老工人的指揮。團(tuán)結(jié)協(xié)作，盡量減少體力的隔堵區(qū)的氧氣消耗，有計(jì)劃地使用飲水、食物和礦燈等，做好較長(zhǎng)時(shí)間避災(zāi)的準(zhǔn)備。
2、如人員被困地點(diǎn)有電話，應(yīng)立即用電話匯報(bào)災(zāi)情、遇險(xiǎn)人數(shù)和計(jì)劃采取的避災(zāi)自救措施;否則，應(yīng)采用敲擊鋼軌、管道和巖石等方法，發(fā)生有規(guī)律的呼救信號(hào)，并每隔一定時(shí)間敲擊一次。不間斷地發(fā)出信號(hào)，以便營(yíng)救人員了解災(zāi)情，組織力量進(jìn)行搶救。
3、維護(hù)加固冒落地點(diǎn)和人員躲避處的支架，并派人檢查，以防止冒頂進(jìn)一步擴(kuò)大，保障被堵人員避災(zāi)時(shí)的安全。
4、如人員被困地點(diǎn)有壓風(fēng)管，應(yīng)打開壓風(fēng)管給被困人員輸送新鮮空氣，并稀釋被隔堵空間的瓦斯?jié)舛?，但要注意保暖?/p>
三、自救互救一般方法
1、現(xiàn)場(chǎng)自救。工作地點(diǎn)發(fā)生事故后，現(xiàn)場(chǎng)盯班人員立即組織人員查清事故情況，立即停止生產(chǎn)，并匯報(bào)礦生產(chǎn)調(diào)度室和安監(jiān)站，并立即組織人員對(duì)事故地點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)和搶救傷亡人員。當(dāng)事故范圍較大，對(duì)營(yíng)救人員安全威脅大時(shí)，應(yīng)組織人員暫時(shí)撤離危險(xiǎn)區(qū)域，等事故穩(wěn)定后，邊維護(hù)邊進(jìn)行搶救工作。有關(guān)單位負(fù)責(zé)人及礦領(lǐng)導(dǎo)接到通知后，應(yīng)立即趕到現(xiàn)場(chǎng)指揮搶救工作。
2、區(qū)域自救。工作地點(diǎn)發(fā)生事故后，事故區(qū)域范圍內(nèi)人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況立即采取各種措施進(jìn)行自救。當(dāng)事故區(qū)域內(nèi)通風(fēng)被阻斷時(shí)，應(yīng)盡快恢復(fù)通風(fēng)。受傷人員應(yīng)盡量發(fā)出各種求救信號(hào)，便于營(yíng)救人員確定被救人員位置。營(yíng)救人員應(yīng)盡快摸清受傷人員的位置，以利于采取措施進(jìn)行搶救。當(dāng)事故較大，礦井自救有困難時(shí)，應(yīng)立即請(qǐng)求對(duì)口救護(hù)隊(duì)參與搶救。
3、發(fā)生事故現(xiàn)場(chǎng)不具備事故搶救的條件、可能危及人員的生命安全時(shí)，應(yīng)由在場(chǎng)負(fù)責(zé)人或有經(jīng)驗(yàn)的老工人帶領(lǐng)，根據(jù)礦井災(zāi)害預(yù)防和處理計(jì)劃中規(guī)定的撤退路線和當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，盡量選擇安全條件最好、距離最短的路線，迅速撤離危險(xiǎn)區(qū)域。同時(shí)立即通知調(diào)度室請(qǐng)求專業(yè)救護(hù)隊(duì)參與救災(zāi)。
4、處理冒頂事故的主要任務(wù)，是搶救遇險(xiǎn)人員及恢復(fù)通風(fēng)等。搶救遇險(xiǎn)人員時(shí)，首先應(yīng)直接與遇險(xiǎn)人員聯(lián)絡(luò)，用呼叫、敲打、使用底音探聽器等方法來判定遇險(xiǎn)人員所在的位置和人數(shù)，與他們保持聯(lián)系，并鼓勵(lì)他配合搶救。若遇險(xiǎn)人員所在地點(diǎn)通風(fēng)不好，必須設(shè)法加強(qiáng)通風(fēng);若因冒頂遇險(xiǎn)人員被堵在里邊，應(yīng)利用壓風(fēng)管、水管及開掘巷道，打鉆孔等方法，向遇險(xiǎn)人員輔送新鮮空氣、水和食物。
5、在搶救中，必須時(shí)刻注意救護(hù)人員的安全，如果察覺到有再次冒頂危險(xiǎn)時(shí)，首先應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，有準(zhǔn)備地做好安全退路。在處理冒頂事故中，始終要派專人觀察周圍頂板變化，注意檢查瓦斯變化情況。在消除冒落矸石時(shí)，要小心使用工具，以免傷害遇險(xiǎn)人員。在處理冒頂時(shí)，要根據(jù)冒頂事故的范圍大小、地壓情況等，采取不同的搶救方法。
6、用掘小巷、繞道通過冒頂區(qū)上部空間或清理塌落區(qū)，應(yīng)架好臨時(shí)支架。一時(shí)無法接近時(shí)，應(yīng)設(shè)法利用壓風(fēng)管路供給被壓或堵塞人員輸送新鮮空氣、水和食物。
7、清理堵塞物時(shí)，使用工具要小心，防止傷害遇險(xiǎn)人員;如遇大塊矸石、木棚、金屬網(wǎng)、鐵梁柱等物壓人時(shí)，可使用千斤頂、液壓起重器、圓盤鋸、液壓剪刀等工具進(jìn)行處理。
8、對(duì)搶救出來的遇險(xiǎn)傷員，要用毯子保溫，并迅速運(yùn)送到安全地點(diǎn)進(jìn)行救護(hù)。對(duì)困在井下較長(zhǎng)時(shí)間的得救傷員，不要用強(qiáng)燈光照射他們的眼睛，不要過多給他們飲食，應(yīng)及時(shí)送到醫(yī)院救護(hù)。
9、在處理中必須堅(jiān)持由外往里，加固冒頂附近巷道支護(hù)，防止冒頂范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。
10、遇有大塊巖石威脅遇險(xiǎn)人員可使用千斤頂?shù)裙ぞ咭苿?dòng)巖石，應(yīng)盡量避免破壞冒落巖石的堆積。
11、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，積極組織人力物力對(duì)事故區(qū)進(jìn)行處理，加強(qiáng)支護(hù)并及時(shí)清理外運(yùn)冒落的矸石，以最快的速度進(jìn)行救援。
一、由于支護(hù)不合格導(dǎo)致頂板事故
案例一：1999年11月12日19點(diǎn)40分，遼寧省北票礦物局三寶煤礦-480m水平主石門10層474采煤工作面發(fā)生一起冒頂事故，死亡4人。
1、事故原因
根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和通過查閱有關(guān)生產(chǎn)技術(shù)資料及調(diào)查詢問，綜合分析調(diào)查組認(rèn)為造成此次事故的原因是：
(1)該工作面初次放頂后，發(fā)現(xiàn)工作面頂板巖石層節(jié)理發(fā)育且有小斷層隱伏，形成不穩(wěn)定狀態(tài);同時(shí)該工作面用于支護(hù)的單體液壓支柱程度不同地存在漏液、卸壓、失效現(xiàn)象，致使對(duì)工作面頂板的支撐力不均，失去平衡。在頂板來壓時(shí)，造成支護(hù)薄弱點(diǎn)局部冒落。
(2)該工作面煤層傾角較大，不利于支護(hù)，故確定采用俯偽斜式開采。目前正處于在調(diào)整開采階段，加強(qiáng)支護(hù)上考慮欠周。同時(shí)，由于資金緊張，投入不足，加之日常管理不到位，對(duì)單體液壓支柱的檢修、維修不及時(shí)，使部分支柱不合格標(biāo)準(zhǔn)。
2、事故教訓(xùn)
這起事故的原因除了頂板巖層節(jié)理發(fā)育和有小斷層而頂板不穩(wěn)定之外，主要是用于支護(hù)的單體液壓支柱有的漏液、卸壓，支撐力不夠、不均，頂板來壓造成支撐薄弱點(diǎn)頂板冒落，致人死亡，事故再次表明，在安全上舍不得投入，各種安全設(shè)備帶病運(yùn)轉(zhuǎn)，遲早都要付出沉痛的代價(jià)。
二、由于放炮崩倒棚子導(dǎo)致冒頂事故
案例二：2005年3月28日零時(shí)40分許，山西省同煤大唐塔山煤礦有限公司石炭二疊系1-5#合并煤層的1070輔助運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面發(fā)生一起頂板事故，造成11人死亡。
1、事故原因
(1)直接原因：掘進(jìn)1070輔助運(yùn)輸巷道過程中，在特殊復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層條件下，意外地遇到小窯開采應(yīng)力集中區(qū)，使現(xiàn)有支護(hù)不能完全滿足特殊條件下的載荷變化的需求，造成巷道煤頂局部瞬間切落。
(2)間接原因：①同煤集團(tuán)各有關(guān)單位和部門對(duì)“安全第一、預(yù)防為主”的方針，在認(rèn)識(shí)上還不夠到位，特別是對(duì)初次開采石炭二疊系煤層思想認(rèn)識(shí)不足，對(duì)煤層賦存特別是局部賦存條件變化的復(fù)雜性和特殊性以及區(qū)域煤層歷史上個(gè)別煤礦不規(guī)范開采情況缺乏相應(yīng)的了解。②同煤大唐塔山煤礦有限公司在對(duì)包工隊(duì)伍日常安全生產(chǎn)管理過程中，沒有嚴(yán)格要求認(rèn)真施工措施和技術(shù)規(guī)范，對(duì)局部地質(zhì)煤層變化預(yù)防不夠，現(xiàn)場(chǎng)施工安全管理工作存在不到位的地方。③同煤集團(tuán)有關(guān)部門對(duì)同煤大唐塔山煤礦有限公司井巷工程施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督、檢查、管理和落實(shí)整改過程中存在不足，使得一些涉及安全的問題不能及時(shí)有效地得到處理和整改。
2、防范措施
(1)同煤集團(tuán)要認(rèn)真吸取事故教訓(xùn)，全面落實(shí)“安全第一、預(yù)防為主”的方針，認(rèn)真貫徹執(zhí)行有關(guān)煤礦生產(chǎn)的各項(xiàng)法律、法規(guī)，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)安全生產(chǎn)責(zé)任制，正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，采取有效措施，防止類似事故的再次發(fā)生。
(2)同煤集團(tuán)在原有地質(zhì)勘探資料的基礎(chǔ)上，要進(jìn)一步采取措施，加強(qiáng)對(duì)井田內(nèi)石炭二疊系煤層的補(bǔ)充地質(zhì)勘探、工程鉆探(包括小煤窯采空區(qū)探測(cè)、特殊構(gòu)造探測(cè)等)和周邊小煤窯開采狀況的詳細(xì)調(diào)查工作，消除各種安全隱患，保證生產(chǎn)安全。
(3)同煤集團(tuán)加強(qiáng)對(duì)石炭二疊系煤層頂板支護(hù)的科學(xué)研究工作，結(jié)合實(shí)際不斷進(jìn)行科技攻關(guān)，從錨網(wǎng)、錨索、噴漿和巷道規(guī)格等參數(shù)方面進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，逐步建立健全支護(hù)技術(shù)管理及施工范圍管理體系，加強(qiáng)頂板管理，加強(qiáng)頂板監(jiān)測(cè)監(jiān)控，并對(duì)已開采巷道采取有效支護(hù)措施，保證支護(hù)體系的安全可靠。
(4)同煤集團(tuán)特別是各生產(chǎn)礦井要進(jìn)一步嚴(yán)格生產(chǎn)和施工過程中的現(xiàn)場(chǎng)管理工作，嚴(yán)格做到按設(shè)計(jì)和規(guī)程要求組織施工作業(yè)，保證施工質(zhì)量;進(jìn)一步強(qiáng)化安全培訓(xùn)教育，不斷提高從業(yè)人員的整體素質(zhì)，增強(qiáng)全體從業(yè)人員的安全意識(shí)和自保、互保意識(shí)。
三、不執(zhí)行“敲幫問頂”制度導(dǎo)致的頂板事故
案例三：1991年8月20日10時(shí)50分，山西省左云縣柳樹灣煤礦17煤區(qū)發(fā)生一起片幫事故。死亡3人。
1、事故原因
(1)該礦3名打眼工有2名持有培訓(xùn)合格證，并多年從事打眼放炮工作，在進(jìn)入該工作面后，未按作業(yè)規(guī)程規(guī)定先進(jìn)行敲幫問頂?？陀^上因21日為全礦休息日，本班放炮后就能早點(diǎn)回家，故怕麻煩、圖省事，拼命趕進(jìn)度，嚴(yán)重的忽視了作業(yè)環(huán)境的隱患，致使在最后幾個(gè)炮眼裝藥的過程中，將3人壓住。
(2)該礦平時(shí)對(duì)安全工作抓得不力，對(duì)職工安全教育不夠。跟班副礦長(zhǎng)入井本應(yīng)處理不安全問題，但是入井后，只忙于生產(chǎn)出煤，未對(duì)井下各個(gè)作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行全面的巡回安全檢查。
(3)保障安全的責(zé)任心不強(qiáng)，安全素質(zhì)低下，沒有進(jìn)行認(rèn)真的交接班。雖然前后兩次進(jìn)入工作面，都沒有認(rèn)真履行自己的職責(zé)，致使隱患沒有得到發(fā)現(xiàn)和及時(shí)的處理。
(4)對(duì)作業(yè)規(guī)程執(zhí)行不嚴(yán)，工程質(zhì)量和現(xiàn)場(chǎng)管理差。作業(yè)規(guī)程規(guī)定該工作面最大寬度為10m，而實(shí)際寬度已達(dá)到11.3m,超寬1.3m。工作面的支架問題在本班開工后又沒有得到及時(shí)有效的處理，忽視了現(xiàn)場(chǎng)管理。
2、事故教訓(xùn)
這則事故應(yīng)吸取的教訓(xùn)是：認(rèn)真貫徹落實(shí)“安全第一、預(yù)防為主”的方針，正確處理安全與生產(chǎn)的關(guān)系;改變領(lǐng)導(dǎo)作風(fēng)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，做到發(fā)現(xiàn)問題在現(xiàn)場(chǎng)，解決問題在現(xiàn)場(chǎng);嚴(yán)格按各種規(guī)程作業(yè)，做到有章可循，照章作業(yè);要加強(qiáng)培訓(xùn)工作，搞好安全教育，提高干部和職工的安全素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平。
本章習(xí)題
1. 填空題
(3)位于煤層上面的巖層稱為 。
2、煤層頂板分為 、 和 。
3、頂板常見支護(hù)方式有： 、 和 。
4、頂板管理最基本制度是 。
5、按發(fā)生冒頂事故的力學(xué)原因，可將頂板事故分為： 、 和 三類。
2. 判斷題
1、當(dāng)煤礦井下發(fā)生大面積垮落、冒頂事故，現(xiàn)場(chǎng)人員被堵在獨(dú)頭巷道或工作面時(shí)，被堵人員應(yīng)趕快往外扒通出口。( )
2、處理采煤工作面冒頂時(shí)，首先應(yīng)采取措施恢復(fù)生產(chǎn)，其次是搶救遇險(xiǎn)人員。( )
3、處理冒頂事故的主要任務(wù)是恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)。( )
4、掘進(jìn)巷道的支架要緊跟迎頭，放炮前要加固支架。( )
5、在獨(dú)頭巷道內(nèi)修理支架時(shí)，巷道里面應(yīng)停止掘進(jìn)或從事其它工作。( )
6、頂板快要冒落的時(shí)候，往往會(huì)出現(xiàn)脫層現(xiàn)象。( )
7、在采掘工作面要時(shí)刻注意周圍的支護(hù)情況，并執(zhí)行敲邦問頂制度。( )
8、流水的裂縫無危險(xiǎn),縫里有煤泥、水銹的有危險(xiǎn)。( )
9、嚴(yán)禁工人在無支護(hù)空頂區(qū)操作。( )
10、修理、撤換支架時(shí),必須有里向外逐架進(jìn)行。( )
三、選擇題
1、直接接觸煤層的頂板是( )。
A、偽頂 B、直接頂 C、基本頂
2、處理冒頂事故的主要任務(wù)是搶救遇難人員及恢復(fù)( )。
A、生產(chǎn) B、通風(fēng)系統(tǒng) C、供電系統(tǒng)
3、破碎的偽頂或直接頂,在大面積冒頂以前,有時(shí)因?yàn)楸稠敳粐?yán)和支架不牢出現(xiàn)( )現(xiàn)象。
A、掉渣 B、離層 C、漏頂
4、掉渣越多,說明頂板壓力( )。
A、 越大 B、越小 C、不變
5、局部冒頂是指范圍不大，傷亡人數(shù)不多( )的冒頂。
A、 1-2人 B、1-9 人 C、10人以
四、簡(jiǎn)答題
1、試說明局部冒頂?shù)念A(yù)兆。
2、試說明大面積冒頂?shù)念A(yù)兆。
3、冒頂處理“五先五后”原則是什么?
五、論述題
1、試說明采煤工作面冒頂時(shí)的避災(zāi)自救措施?
2、試說明獨(dú)頭巷道迎頭冒頂被堵人員應(yīng)急措施?
頂板事故的預(yù)防、處置和自救互救
一、填空題
1、頂板。2、偽頂、直接頂、老頂。 3、單體支柱支護(hù)、液壓支架支護(hù)、錨桿支護(hù)。4、敲幫問頂制。5、壓垮型冒頂、推垮型冒頂、漏垮型冒頂
二、判斷題
1-5：×××√√ 6-10：√√×√×
三、選擇題
1、A 2、B 3、C 4、A 5、A
四、簡(jiǎn)答題
1、答：(1)響聲。(2)掉渣。(3)片幫。(4)裂縫。(5)離層。(6)漏頂。(7)瓦斯涌出量突然增多。(8)頂板的淋水明顯增加。
2、答：(1)頂板的預(yù)兆。(2)煤幫的預(yù)兆。(3)支架的預(yù)兆。(4)瓦斯和水的預(yù)兆。
3、答：(1)先外后里。(2)先支后拆。(3)先上后下。(4)先近后遠(yuǎn)。(5)先頂后幫。
五、論述題
1、答：(1)迅速撤退到安全地點(diǎn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)工作地點(diǎn)有即將發(fā)生冒頂?shù)恼髡?，而?dāng)時(shí)又難以采取措施防止采煤工作面頂板冒落時(shí)，最好的避災(zāi)措施是迅速離開危險(xiǎn)區(qū)，撤退到安全地點(diǎn)。
(2)遇險(xiǎn)時(shí)要靠煤幫貼身站立避災(zāi)。從采煤工作面發(fā)生冒頂?shù)膶?shí)際情況來看，頂板沿煤壁冒落是很少見的，因此，當(dāng)發(fā)生冒頂來不及撤退到安全地點(diǎn)時(shí)，遇險(xiǎn)者應(yīng)靠煤幫貼身站立避災(zāi)，但要注意煤壁片幫傷人。
(3)遇險(xiǎn)后立即發(fā)出呼救信號(hào)，冒頂對(duì)人員的傷害主要是砸傷、掩埋或隔堵。冒落基本穩(wěn)定后，遇險(xiǎn)者應(yīng)立即采用呼叫、敲打，如敲打物料、巖塊(可能造成新的冒落時(shí)，則不能敲打，只能呼叫)等方法，發(fā)出有規(guī)律、不間斷的呼救信號(hào)，以便救護(hù)人員和撤出人員了解災(zāi)情，組織力量進(jìn)行搶救。
(4)遇險(xiǎn)人員要積極配合外部的營(yíng)救工作。冒頂后被煤矸、物料等埋壓的人員，不要驚慌失措，在條件不允許時(shí)切忌采用猛烈掙扎的辦法脫險(xiǎn)，以免造成事故擴(kuò)大。被冒頂隔堵的人員，應(yīng)在遇險(xiǎn)地點(diǎn)有組織地維護(hù)好自身安全，構(gòu)筑脫險(xiǎn)通道，配合外部的營(yíng)救工作，為提前脫險(xiǎn)創(chuàng)造良好的條件。
2、答：(1)遇險(xiǎn)人員要正視已發(fā)生的災(zāi)害，切忌驚惶失措，堅(jiān)信礦領(lǐng)導(dǎo)和同志們一定會(huì)積極進(jìn)行搶救。應(yīng)迅速組織起來，主動(dòng)聽從災(zāi)區(qū)中跟班礦長(zhǎng)、區(qū)隊(duì)長(zhǎng)、班組長(zhǎng)和有經(jīng)驗(yàn)的老工人的指揮。團(tuán)結(jié)協(xié)作，盡量減少體力的隔堵區(qū)的氧氣消耗，有計(jì)劃地使用飲水、食物和礦燈等，做好較長(zhǎng)時(shí)間避災(zāi)的準(zhǔn)備。
(2)如人員被困地點(diǎn)有電話，應(yīng)立即用電話匯報(bào)災(zāi)情、遇險(xiǎn)人數(shù)和計(jì)劃采取的避災(zāi)自救措施;否則，應(yīng)采用敲擊鋼軌、管道和巖石等方法，發(fā)生有規(guī)律的呼救信號(hào)，并每隔一定時(shí)間敲擊一次。不間斷地發(fā)出信號(hào)，以便營(yíng)救人員了解災(zāi)情，組織力量進(jìn)行搶救。
(3)維護(hù)加固冒落地點(diǎn)和人員躲避處的支架，并派人檢查，以防止冒頂進(jìn)一步擴(kuò)大，保障被堵人員避災(zāi)時(shí)的安全。
(4)如人員被困地點(diǎn)有壓風(fēng)管，應(yīng)打開壓風(fēng)管給被困人員輸送新鮮空氣，并稀釋被隔堵空間的瓦斯?jié)舛?，但要注意保暖?/p>
