頂板支護(hù)安全管理一、

發(fā)生頂板事故的原因：發(fā)生頂板事故的原因從地質(zhì)條件來(lái)看是因?yàn)榈V井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，除此之外還有許多是管理落后和工程質(zhì)量低劣的問(wèn)題，頂板事故無(wú)論在發(fā)生的次數(shù)和傷亡的人數(shù)上，均排在五大災(zāi)害之首，據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)生在采煤工作面的占77.5%，發(fā)生在掘進(jìn)工作面的占14.84%。

二、

頂板的分類：煤層上面的巖層叫做頂板，煤層下面的巖層叫做底板，根據(jù)頂板是不是容易垮落和距離煤層的遠(yuǎn)近分為：偽頂、直接頂和老頂。直接位于煤層下面的巖層叫做直接底，直接底下叫老底。

三、

偽頂：偽頂直接貼在煤層之上，厚度在0.5m以下，隨著放炮或采煤機(jī)采煤容易脫落。通常是由粘土、炭質(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)頁(yè)巖等強(qiáng)度較低的巖層所組成。有的煤層上面沒(méi)有偽頂。同一個(gè)煤層或同一個(gè)工作面?zhèn)雾數(shù)暮癖∫渤３０l(fā)生變化。

四、

直接頂：偽頂?shù)纳厦媸侵苯禹敚械闹苯禹斨苯痈采w在煤層上面。直接頂具有一定穩(wěn)定性。通常是由泥巖、頁(yè)巖和粉砂巖等比較容易垮落的巖層組成。一般隨支架前移或回柱而自行垮落，有時(shí)則需人工放頂。

五、

老頂：（也稱基本頂）在直接頂之上，一般比較厚，大都有堅(jiān)硬的砂巖、礫巖或石灰?guī)r組成。采空后懸露到一定面積才垮落。少數(shù)煤層上面沒(méi)有直接頂，老頂直接壓著煤層。

六、

直接底和老底：直接底直接位于煤層之下，通常是有泥巖、頁(yè)巖、粘土巖等強(qiáng)度較低的巖層組成。有的遇水后容易發(fā)生滑動(dòng)，膨脹隆起等現(xiàn)象，老底位于直接底之下，通常是由砂巖、石灰?guī)r等比較堅(jiān)固的巖層組成。

七、

頂板壓力:由于進(jìn)行采掘活動(dòng)而在巷道及回采工作面周圍巖體中，以及在支架上所引起的力叫做“礦片壓力”，人們習(xí)慣稱為“頂板壓力”，在煤層中掘進(jìn)巷道，如果不支護(hù)，頂板就要冒落，最后形成自然平衡拱；支架能承受的壓力，主要是拱內(nèi)破碎巖石的重量。

八、

初次來(lái)壓和周期來(lái)壓：一個(gè)新工作面從開(kāi)切眼開(kāi)始向前推進(jìn)，老頂?shù)谝淮未竺娣e垮落叫做初次垮落，初次垮落造成的工作面壓力突然增大，就是初次來(lái)壓，工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，達(dá)到一定距離時(shí)，老頂來(lái)壓又重復(fù)出現(xiàn)，就是工作面的周期來(lái)壓。周期來(lái)壓時(shí)，頂板壓力比平時(shí)要大30~40%。

九、

頂板處理方法：

垮落法：把靠近采空區(qū)的支架撤出，讓直接頂自行垮落或強(qiáng)制垮落。也就是常說(shuō)的回柱放頂。

充填法：將沙子、碎矸石充填到采空區(qū)。全部充填法多用于開(kāi)采厚煤層或“三下采煤”（鐵路下、水下、建筑物下）。局部充填法一般是壘砌矸石帶，適用于開(kāi)采頂板堅(jiān)硬的薄煤層。

煤柱支撐法：指工作面推進(jìn)一定距離后，在采空區(qū)內(nèi)留下適當(dāng)寬度的煤柱來(lái)支撐頂板。這種方法適用于頂板巖石特別堅(jiān)硬，人工強(qiáng)制放頂也很難垮落的頂板條件。這種方法很少使用，因?yàn)橐皇敲禾炕厥章实停墙o下部煤層的工作面頂板處理造成極大困難。

緩慢下現(xiàn)法：指頂板巖層韌性較大，回柱后頂板巖層不垮落，而能彎曲下沉，直到與底板自然合攏。這種方法適用于薄煤層工作面。

十、

支護(hù)形式：巷道里的支架不但受頂?shù)装宓淖饔茫€受兩幫巖石的作用。因此掘進(jìn)巷道時(shí)就要根據(jù)不同的情況選擇合理的支架。

木支架：巷道木支架形式有梯形棚子、矩形棚子、完全棚子、加強(qiáng)棚子。采煤工作面木支架的形式有：頂板堅(jiān)硬完整時(shí)用點(diǎn)柱，為了增加托頂面積有時(shí)戴上柱帽，頂板壓力較大，或有平行工作面的裂縫時(shí)用橫板棚子，頂板壓力較小，或有垂直于工作面的裂縫時(shí)用順板棚子，在壓力特別大的地方，一般用木垛或叢柱；在放頂線為了切頂和擋住垮落的矸石時(shí)，用密集支柱。

木支架的優(yōu)點(diǎn)：可就地取材，便于運(yùn)輸、便于加工。頂壓大時(shí)會(huì)折斷并發(fā)出霹靂聲，可作為信號(hào)柱。廣泛適用于小型煤礦，在重點(diǎn)煤礦的采煤工作面處理冒頂、維修上下順槽、頂板來(lái)壓時(shí)打木垛、作信號(hào)柱子等特殊情況時(shí)仍在使用。

木支架的缺點(diǎn)：木支架是一種剛性支柱，可縮量?jī)H為0.5~1.0%，頂板下沉后往往因?yàn)樗目煽s性不夠而壓劈壓斷，失去了支撐頂板的作用，初支撐力小，容易使頂板早期脫層破壞容易造成冒頂。據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用木支架比可縮性金屬支架事故高10倍多。

十一、

單體金屬支架：包括摩擦式支柱和鉸接頂梁。金屬支柱有兩種，急增阻式支柱，適用于頂板穩(wěn)定，下沉量較小的薄煤層工作面；微增阻式支柱，可用在頂板下沉量較大的工作面。鉸接頂梁對(duì)起伏不平頂板和金屬網(wǎng)假頂?shù)倪m應(yīng)性較差。急增阻式支柱可縮量為50~120㎜，最大工作阻力為250~350千牛頓。微增阻式支柱可縮量最大為400mm，最大工作面阻力為350千牛頓。

十二、

金屬支架的幾種形式：戴帽點(diǎn)柱對(duì)支護(hù)不平整頂板的適應(yīng)性強(qiáng)但不能在比較破碎的頂板下使用。摩擦支柱與鉸接頂梁配合使用。形成支架適用于頂板比較破碎或有局部小地質(zhì)構(gòu)造的工作面。摩擦支柱與鉸接頂梁可組成懸臂支架，可以減少頂板初期下沉，對(duì)破碎頂板的管理非常有利。

十三、

單體液壓支柱：利用液體壓力產(chǎn)生工作阻力的單根可縮性支柱，具有由液壓挖制升降，支、回柱速度快，支柱承載力均勻等特點(diǎn)。

十四、

單體液壓支柱的適用范圍：適用于緩傾斜煤層頂板中等穩(wěn)定，采高3m以下的普、炮采工作面的頂板支護(hù)，工作面兩巷的超前支護(hù)以及綜采工作面的端頭支護(hù)。

十五、

使用單體液壓支柱注意事項(xiàng)：嚴(yán)禁碰撞、重?fù)糁е娣艜r(shí)要保持站立狀態(tài)，架設(shè)支柱要在底板挖好柱窩，支柱頂蓋要與頂梁接觸嚴(yán)密。嚴(yán)禁在挖頂區(qū)域內(nèi)提前摘柱。若有自動(dòng)卸載降柱，活柱卸載后不升降失效柱，柱體有明顯變形的損壞柱，活柱下縮到底的死柱，必須立即恢復(fù)或更換。

十六、

液壓切頂支柱：適用于緩傾斜煤層，頂板中等穩(wěn)定，頂?shù)装遢^平穩(wěn)，采高2.5m以下的回采工作面。液壓切頂支柱是由大工作阻力的液壓支柱與推移千斤頂組成。它的工作阻力是單體液壓支柱的3倍，它的底座大，對(duì)底板的比壓小。它推移輸送機(jī)力量大，工人可以不進(jìn)入機(jī)道清浮煤。

十七、

自移式液壓支架：把支柱和頂梁練成整體，加上底座，以高壓液體為動(dòng)力來(lái)升降和推移，就形成了自移式液壓支架。它能完成支撐、放頂、移架、推移輸送機(jī)等一整套工序。

十八、

錨桿支護(hù)：向巷道圍巖打眼，眼內(nèi)錨入錨桿。錨桿巷道掛上金屬網(wǎng)，噴上混凝土，即是錨噴支護(hù)。利用圍巖自身的強(qiáng)度加固頂板。

十九、

頂板事故的常見(jiàn)原因：

地質(zhì)構(gòu)造的原因：松軟破碎的頂板常有小的局部冒頂，堅(jiān)硬難冒的頂板會(huì)發(fā)生大冒頂。少數(shù)礦井還有沖擊地壓。如果采掘過(guò)程中遇到斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造，更容易發(fā)生冒頂。

頂板壓力的變化影響初次來(lái)壓和周期來(lái)壓時(shí)，頂板下沉量和下沉速度都急劇增加，支架受力猛增，頂板破碎，還會(huì)出現(xiàn)平行煤壁的裂縫，甚至頂板出現(xiàn)各階狀下沉，這時(shí)冒頂?shù)目赡苄宰畲蟆?/p>

回采工序的影響，采煤機(jī)切割煤壁或工作面放炮時(shí)，改柱、回柱和放頂時(shí)，對(duì)頂板的震動(dòng)破壞較大，比進(jìn)行其他工序時(shí)容易冒頂。

工作面部位的影響，輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾處，不按規(guī)格要求支護(hù)的地方，工作面與回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷連接的上、下出口，工作面煤壁線、放頂線與頂板交接處，都是容易冒頂?shù)牡胤健?/p>

人的因素影響，違章指揮、違章作業(yè)是造成頂板事故最根本、最直接的原因。

頂板管理方式的影響：托偽頂、留煤頂開(kāi)采時(shí)，厚煤層用竹笆、塑料網(wǎng)、金屬網(wǎng)作假頂開(kāi)采，工序復(fù)雜，管理不好就要冒頂。

二十、冒頂?shù)念A(yù)兆：

響聲：巖層下沉斷裂，頂板壓力急劇加大時(shí)，木支架就會(huì)發(fā)生霹靂聲，緊接著出現(xiàn)折梁斷柱現(xiàn)象；金屬支架的活柱急速下縮，也發(fā)出很大響聲。有時(shí)也能聽(tīng)到采空區(qū)內(nèi)頂板發(fā)生斷裂的悶雷聲。

掉渣：頂板嚴(yán)重破碎時(shí)，折梁斷柱增加，隨著出現(xiàn)頂板掉渣現(xiàn)象。掉渣越多，說(shuō)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)。

片幫：冒頂前煤壁所受的壓力增加，煤變的松軟，片幫煤比平時(shí)增多。大面積片幫說(shuō)明冒頂?shù)目赡苄愿蟆?/p>

裂縫：頂梁的裂縫一種是地質(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。如果裂縫加深加寬，說(shuō)明頂板繼續(xù)惡化。人們常常在裂縫中插上木楔子，觀察它是不是松動(dòng)或掉下來(lái)。判斷裂縫擴(kuò)大了沒(méi)有，作出預(yù)報(bào)。

脫層：頂板快要冒落的時(shí)候，往往出現(xiàn)脫層現(xiàn)象。檢查脫層要用問(wèn)頂?shù)姆椒ǎ绻曇羟宕啵砻黜敯逋旰茫豁敯灏l(fā)出“空空”的響聲，說(shuō)明上、下巖層之間已經(jīng)脫離。

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)或支架不牢出現(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(méi)聲響的大冒頂。

二十一、端頭支護(hù)：工作面上、下端頭是指沿工作面方向，上巷下幫向工作面方向10m，下巷上幫向工作面方向10m的范圍內(nèi)。應(yīng)使用單體液壓支柱支護(hù)。運(yùn)輸機(jī)頭機(jī)尾部分要使用4對(duì)8根11號(hào)工字鋼長(zhǎng)梁支護(hù)，保持一梁三柱交替邁步前移。

二十二、防止煤壁片幫：在采高較大，煤質(zhì)松軟、頂板破碎的回采工作面，冒頂事故多由煤壁片幫引起。新暴漏的頂板要及時(shí)支護(hù)，炮眼距頂板不要太近。采高大于2米，煤質(zhì)松軟，有片幫現(xiàn)象時(shí)，要打橫撐。加托梁或超前掛金屬鉸接頂梁，煤壁要刷直，最好使煤壁向工作面前進(jìn)方向仰斜一點(diǎn)。

二十三、對(duì)回柱放頂?shù)囊螅簩?duì)回柱的要求是安全、快速，支架回收干凈，使頂板充分垮落，支架回收復(fù)用率高。木柱一般用回柱絞車回撤。回收金屬支柱時(shí)，如頂板比較穩(wěn)定，支柱受力不大，可以人工回撤。如頂板比較破碎，支柱插入底板或被垮落的巖塊埋住應(yīng)當(dāng)用絞車回柱。單體液壓支柱不允許用機(jī)械設(shè)備強(qiáng)行回撤。

二十四、回柱放頂前的準(zhǔn)備工作：檢查頂板壓力是否穩(wěn)定，工作面支柱有無(wú)短缺，折斷和歪扭，檢查回柱絞車是否完好，戧柱是否打牢，回柱絞車鋼絲繩的斷絲、斷股是否超過(guò)規(guī)定，回柱鉤頭是否牢固，絞車操作聯(lián)系信號(hào)是否靈敏等，做好準(zhǔn)備工作再進(jìn)行回柱。

二十五、初次放頂：第一次放頂以放兩排柱比較合適，即放夠開(kāi)切眼寬度，沿工作面傾斜方向自下而上順序回柱，也可以分幾段同時(shí)回柱。初次放頂時(shí)，要密切觀察頂板活動(dòng)和冒落情況，必須有初次放頂安全管理小組人員親自在場(chǎng)指揮。一般從開(kāi)切眼向前推進(jìn)10m左右即可初次放頂，放頂前加固工作面支護(hù)，適當(dāng)增加密度，沿工作面每6-10m增加一個(gè)木垛，支上向采空區(qū)傾斜的戧柱。

二十六、初次來(lái)壓時(shí)的安全措施：初次來(lái)壓時(shí)，單體支護(hù)工作面一般采取下列措施：加強(qiáng)支護(hù)提高支架的穩(wěn)定性。

沿放頂線增設(shè)1-2排密集支柱。

沿放頂線每隔5-8m增設(shè)一個(gè)木垛。

設(shè)置一梁三柱的戧棚。

可適當(dāng)加大工作面控頂距；采取小進(jìn)度多循環(huán)作業(yè)方式，落煤后及時(shí)支架，并增大支護(hù)密度；指派專人嚴(yán)密觀察頂壓變化，同時(shí)在工作面和采空區(qū)內(nèi)設(shè)信號(hào)點(diǎn)柱，如果劈斷折斷，便是報(bào)警信號(hào)。

二十七：周期來(lái)壓時(shí)的安全措施：老頂周期垮落同樣會(huì)給工作面的安全生產(chǎn)帶來(lái)不利影響，可以采取同初次來(lái)壓時(shí)一樣的安全技術(shù)措施。不同的是周期來(lái)壓時(shí)要盡量縮小工作面的控頂距，以減輕老頂對(duì)工作面的影響。此外，采空區(qū)里的支柱一定要回收干凈，使直接頂充分垮落，以緩沖老頂垮落時(shí)對(duì)工作面支架沖擊。

二十八、回收單體支柱的方法：運(yùn)送、安裝和拆除液壓支架時(shí)，必須有安全措施，明確規(guī)定運(yùn)送方式、安裝質(zhì)量、拆裝工藝和控制頂板的措施。（收尾時(shí)，工作面每推進(jìn)一排就新打一排木樁，把替換下來(lái)的單體支柱和頂梁由下順槽外運(yùn)，拆除機(jī)電設(shè)備外運(yùn)，用回柱絞車回收木柱）。

二十九、回收單體液壓支柱的安全措施：回采到停采線時(shí)要留出支護(hù)良好的最小挖頂距空間，作為行人和運(yùn)料用；用大梁套棚和木垛維護(hù)好上出口，保證后路暢通；回柱的次序是由采空區(qū)向煤壁，由下向上；對(duì)拉工作面及有中巷的工作面，如傾角不大可由兩頭向中間回收。回柱工作必須由熟悉頂板性質(zhì)責(zé)任心強(qiáng)的工人擔(dān)任，回柱時(shí)還必須有專人觀察頂板，采空區(qū)內(nèi)的支柱要回收干凈，下部頂板垮落賭塞時(shí)，如果工作面溫度升高，有害氣體積聚，回風(fēng)巷要安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)加強(qiáng)通風(fēng)。

三十、金屬網(wǎng)假頂?shù)闹ёo(hù)：用傾斜分層垮落法開(kāi)采緩傾斜及傾斜厚煤層，第一分層工作面要鋪設(shè)人工頂板。用金屬網(wǎng)作假頂材料，在開(kāi)采分層數(shù)目較多的厚煤層時(shí)最為適宜。（把金屬網(wǎng)托至緊貼頂板，鉸接頂梁和金屬網(wǎng)之間加板皮使支架牢固，出現(xiàn)“網(wǎng)兜”要在煤壁掏梁窩超前掛梁。放頂線要支戧柱）。

三十一、綜采工作面防止頂板事故：

架型與圍巖條件不適應(yīng)：在破碎頂梁下沒(méi)有采用掩護(hù)式支架而使用了垛式支架，引起冒頂和漏矸事故。

支架工作阻力確定不合理：有的工作面頂板壓力大，而支架阻力造的偏低，結(jié)果活柱下縮量過(guò)大，引起冒頂，甚至把支架壓死，處理非常困難。解決上面的兩個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是要對(duì)頂板進(jìn)行合理的分類，根據(jù)頂板壓力及巖性特點(diǎn)正確選擇液壓支架的架型和工作阻力。

液壓支架必須接頂。頂板破碎時(shí)必須超前支護(hù)。在處理液壓支架上方冒頂時(shí)，必須制定安全措施。

超高采煤：采煤機(jī)割煤高度必須保持在支架最大支撐高度的范圍內(nèi)，如果超過(guò)支架最大高度，支架失去了支護(hù)的作用，致使頂板大量下沉，引起冒頂。端面距大：支架頂梁前端到煤壁這一段頂板沒(méi)有支護(hù)，是引起冒頂?shù)闹匾颉６嗣婢嘁话銘?yīng)不大于300mm。

三十二、加固老巷：老巷就是在工作面推進(jìn)中遇到的過(guò)去掘的廢舊巷道，有的老巷和工作面在同一煤層內(nèi)，有的在工作面的上方或下方。老巷里的支架由于時(shí)間長(zhǎng)和受工作面超前壓力的影響，拆梁斷柱較多，頂板破碎，容易冒頂。因此，工作面過(guò)老巷時(shí)需要采取預(yù)防措施。（工作面快到老巷位置時(shí)，要在老巷內(nèi)維修加固，在原有支架下打上一梁二柱和一梁三柱。如果老巷支架上有局部冒落，要用木垛接頂，分層開(kāi)采時(shí)，還要預(yù)先鋪好金屬或塑料頂網(wǎng)。）

三十三、回采工作面應(yīng)斜過(guò)老巷：老巷頂板破碎，壓力很大時(shí)，工作面不能與老巷平行推進(jìn)，應(yīng)在接近老巷時(shí)逐步調(diào)整工作面推進(jìn)方向，是工作面與老巷斜交。工作面與老巷斜交處要增加支護(hù)密度，加打木垛。

三十四、回采工作面在老巷的上、下方時(shí)過(guò)老巷：如果老巷在工作面上方，要用大于老巷寬度的長(zhǎng)木梁托頂。木梁一頭伸入煤壁深窩，打上貼幫柱，長(zhǎng)木梁上用木料剎緊背嚴(yán)，再沿傾斜方向打上抬棚。移設(shè)運(yùn)輸機(jī)以后，靠采空區(qū)一側(cè)打上木垛。老巷在工作面下方時(shí)，工作面過(guò)老巷前應(yīng)先用矸石和煤填實(shí)。工作面推進(jìn)到老巷時(shí)，底板要下長(zhǎng)底梁，支柱支在底梁上，防止支柱下沉。在老巷處要加打木垛托頂。

三十五、回采工作面過(guò)斷層：斷層破壞了煤層的完整性，造成裂隙和破碎帶。回采工作面過(guò)斷層時(shí)，先把工作面與斷層走向的交角弄清。斷層交角越小，工作面出現(xiàn)的破碎帶寬度越大，冒頂?shù)目赡苄栽酱蟆鄬勇洳钚∮?/p>