煤礦頂板管理及事故的預(yù)兆、預(yù)防和處理安全技術(shù)措施

劉士平

簡要描述頂板事故的分類，產(chǎn)生的原因、預(yù)兆、預(yù)防及處理方法。

礦井在開采過程中采掘工作面或已掘的巷道內(nèi)所發(fā)生的冒頂、片幫、掉矸等造成的人身傷亡和生產(chǎn)事故統(tǒng)稱為頂板事故。

頂板事故是煤礦五大災(zāi)害之一，掌握冒頂事故的預(yù)兆及其預(yù)防措施是煤礦安全生產(chǎn)的重要保證。頂板事故對礦井安全生產(chǎn)危害性極大，據(jù)統(tǒng)計冒頂事故所占的比例占其他事故的60%以上，傷亡人數(shù)40%左右。因此我們必須掌握煤礦安全冒頂事故的原因、預(yù)兆，研究有效預(yù)防措施，以降低煤礦頂板事故的發(fā)生，保證煤礦的安全生產(chǎn)。

第一節(jié) 頂板事故分類

一、頂板的分類

1、偽頂：直接位于煤層之上較薄的軟巖層。通常是泥質(zhì)頁巖、泥巖，富含植物化石，在采煤時隨落煤面垮落，不易支護(hù)，容易影響煤質(zhì)。

2、直接頂：位于偽頂或煤層(無偽頂時)之上的泥巖、頁巖、粉砂巖或細(xì)砂巖，具有一定的穩(wěn)定性，它隨回柱面垮落。

3、老頂(基本頂)：位于直接頂(無直接頂時)之上較堅硬的巖層，多為砂巖、礫巖、石灰?guī)r，它能在采空區(qū)較長時間內(nèi)維持很大面積不垮落。

二、頂板事故的分類

1、按造成冒頂?shù)牧υ醇笆┝Ψ较蚍?/p>

①壓垮型冒頂

因支護(hù)強(qiáng)度不足，頂板來壓時壓垮支架而造成的冒頂事故。

②漏垮型冒頂

由于頂板破碎，支護(hù)不嚴(yán)而引起的頂板巖石冒落的冒頂事故。

③推垮型冒頂

因復(fù)合型頂板條件下或大塊游離頂板作用使大量支架傾斜而造成的冒頂。

2、按冒頂?shù)姆秶?/p>

①局部冒頂

指頂板冒落范圍不大，傷亡人數(shù)不多(1-2人)的冒頂。實(shí)際生產(chǎn)中局部冒頂?shù)拇螖?shù)遠(yuǎn)大于大型冒頂，約占采面頂板事故的70%，危害也比較大。

②大型冒頂

指冒頂范圍較大，傷亡人數(shù)多，而且來勢兇猛，處理起來難度較大的冒頂。

第二節(jié) 工作面冒頂事故的基本規(guī)律

一、事故頻率

頂板破碎或不穩(wěn)定頂板事故多，約占全部工作面頂板事故的70%-80%。中等穩(wěn)定和部分穩(wěn)定頂板事故少，約占全部工作面頂板事故的20%-30%，堅硬頂板事故冒落面積大，往往造成重大惡性事故。

二、冒頂?shù)攸c(diǎn)

大多發(fā)生在煤壁線、切頂線和工作面端頭附近地點(diǎn)。

三、支護(hù)形式和機(jī)械化程度

安全狀況：綜合機(jī)械化采煤>普通機(jī)械化采煤>高檔炮采>炮采

四、頂板來壓

冒頂事故多發(fā)生在頂板來壓期間，約占頂板事故的60%-70%，尤其在直接頂和老頂來壓期間事故更多。

五、煤層條件

煤層傾角越大，煤層厚度越厚，其事故發(fā)生頻率越高，復(fù)合煤層頂板的事故率超過簡單構(gòu)造煤層事故率。

六、回采工序

回柱放頂事故率約占30%-50%，且炮采和普采采煤最后回柱的瞬間發(fā)生事故的概率較高。

七、地質(zhì)構(gòu)造

頂?shù)装迤鸱黄交虼蟛筛吆苋菀自斐善瑤秃屯频怪Ъ?，斷層破碎帶容易發(fā)生冒頂。

第三節(jié) 冒頂?shù)念A(yù)兆、原因、防治措施

一、冒頂?shù)念A(yù)兆

在頂板事故發(fā)生前一般都有預(yù)兆，這些預(yù)兆可分為以下幾個方面：

1、聲音方面的預(yù)兆：老頂斷裂時會發(fā)出鳴炮聲、悶雷聲，在老頂?shù)膲毫ο轮苯禹斊扑?、發(fā)出破裂聲，支護(hù)設(shè)備有劈裂聲。

2、直接頂上的預(yù)兆：在壓力作用下直接頂下沉速度加快，下沉量增大，直接頂裂隙條數(shù)增多并加寬，出現(xiàn)掉渣、“下矸石雨”現(xiàn)象，頂板彎曲下沉。

3、支護(hù)設(shè)備上的預(yù)兆：在壓力作用下，采掘空間的支柱受力增大出現(xiàn)鉆底。活柱下縮速度加快，下縮量加大現(xiàn)象，有時支柱被壓裂、壓斷或有支柱整體向一側(cè)傾斜。

4、煤壁上的預(yù)兆：煤壁在壓力作用下被壓酥，出現(xiàn)片幫速度加快，片幫量加大現(xiàn)象。

5、壓力顯現(xiàn)預(yù)兆：地板鼓起、瓦斯增大、淋水增大。

二、冒頂?shù)脑?/p>

1、因作用在支架上的載荷過大引起的冒頂。

①由于巖石容重過大;②由于煤層厚度增大;③由于采空區(qū)矸石墊形成緩慢;④由于采空區(qū)充填不滿;⑤由于覆蓋巖層的巖石自承能力降低;⑥由于采空區(qū)冒落矸石碎漲系數(shù)小。

2、因臨近巖石的滑動而引起的頂板冒落

①由于巖石容重增大;②由于頂板或地板地質(zhì)構(gòu)造的變化;③由于巖石傾角的意外變化;④由于裂隙的摩擦系數(shù)減少。

3、因支護(hù)不及時引起的頂板冒落

①在時間上(如：支架性能不合適，地板突然破壞);②在空間上(如：傾斜工作面因矸石下滑面推到支架，煤壁附近頂板支護(hù)不好，偏心載荷作用在支架上，頂梁與頂板接觸不好)。

4、因煤壁片幫引起的頂板冒落

①由于重力(如：工作面片幫、煤壁向傾斜方向下滑);②由于煤層開采釋放的各種力(如煤巖突出);③由于煤層內(nèi)瓦斯壓力所作用的力(如：煤和瓦斯突出)。

三、防治冒頂?shù)拇胧?/p>

1、支護(hù)方式要與頂板的巖性相適應(yīng)，不同巖性的頂板要采取不同的支護(hù)方式。

2、采煤以后要及時支護(hù)，特別是對于破碎松軟頂板，一定要及時支護(hù)，縮短頂板的懸露時間。普采工作面要及時掛梁，綜采工作面要跟緊采煤機(jī)后移架，掘進(jìn)工作面要采用前探梁支護(hù)。

3、普通機(jī)械化采煤，在整體推移運(yùn)輸機(jī)時要采取有效措施，采用邊移運(yùn)輸機(jī)邊去掉臨時柱，并緊跟著打基本支柱的方法。

4、工作面上下出口處要設(shè)有特殊支護(hù)。因為在上下出口處空頂面積大，頂板外露時間長，在超前壓力作用下頂板下沉量大，另外在移機(jī)頭機(jī)尾時，反復(fù)支撤支柱，對頂板破壞很大更易冒頂。所以在上下出口處一般都加設(shè)抬棚和大梁。

5、炮采工作面防止放炮崩到棚子。一是炮眼布置必須合理，裝藥量要適當(dāng);二是支護(hù)質(zhì)量必須合格，要牢固有勁，不搭在浮煤上(如放炮崩到棚子，必須及時架設(shè)，不許空頂)。

6、堅持工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)，有效縮短工作面頂板懸露的時間，從而減小頂板下沉量，實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)，工作面支護(hù)整齊有力，不易折斷，使頂板有效得到控制。

7、堅持“敲幫問頂”制度，人員進(jìn)入工作面后首先進(jìn)行“敲幫問頂”工作，檢查頂板，對已經(jīng)離層的頂板要處理下來，處理不下來時要打點(diǎn)柱支撐，防止冒頂傷人。

8、采取正確的回柱方法，嚴(yán)格執(zhí)行放頂程序，特別是對每茬的交接處的最后一兩棵柱子要特別小心，嚴(yán)禁違章回柱。

第四節(jié) 處理冒頂?shù)脑瓌t及方法

一、處理頂板事故的一般原則

處理頂板事故的主要任務(wù)是搶救遇險人員，恢復(fù)通風(fēng)和盡快恢復(fù)生產(chǎn)等。

盡快搶救遇險人員是處理冒頂事故的第一要務(wù)，整個搶救遇險人員的工作應(yīng)遵循下列原則：

1、發(fā)生事故后，必須按照《煤礦安全規(guī)程》《礦井災(zāi)害預(yù)防處理計劃》的要求積極、及時地進(jìn)行處理事故工作。嚴(yán)禁盲目蠻干和驚慌失措。

2、充分利用現(xiàn)有的人力、設(shè)備和材料，全力以赴地進(jìn)行搶救工作，行動中必須堅持統(tǒng)一指揮和嚴(yán)密的組織，嚴(yán)禁各行其事和單獨(dú)行動。

3、要根據(jù)事故的情況和客觀條件，采取合理有效的措施，將事故控制在最小程度，防止事故擴(kuò)大。

4、搶救過程中必須切實(shí)注意安全，要有防止事故區(qū)條件惡化、保證搶救人員人身安全的措施，特別要避免頂幫二次垮落等再生事故的發(fā)生。

5、搶救遇險人員時，搶救人員首先要檢查冒頂?shù)攸c(diǎn)附近支架情況，對折損、歪扭、變形的支架，要立即處理好，以保證在搶救埋壓人員時的退路安全。其次要根據(jù)頂板情況，在保證搶救人員和搶救工作方便的情況下，因地制宜的進(jìn)行支護(hù)，阻止冒頂進(jìn)一步擴(kuò)大。在檢查架設(shè)的支架牢固可靠后，先指派專人觀山，然后才能清理埋壓人員附近冒落的矸石、浮煤，直把遇險人員搶救出來。在搶救過程中可用長木棍向遇險人員送飲料和食物，利用壓風(fēng)管向遇險人員送入新鮮空氣。利用喊話，振奮遇難者的精神，穩(wěn)定情緒。在清理矸石時，要小心使用工具，以免傷害遇險人員。如果有遇險人員被大塊巖石壓住，應(yīng)采用液壓千斤頂?shù)裙ぞ甙汛髩K巖石頂起，將人員迅速救出。在遇險者肢體被埋壓環(huán)境條件特別惡劣，對遇險人員及搶救人員生命有較大威脅時，可采取被壓者截肢的辦法立即將遇難者救出。

.二、冒頂?shù)奶幚矸椒?/p>

1、采煤工作面發(fā)生小范圍冒頂，頂板沒有冒實(shí)，頂板矸石已暫時停止下落，一般采用陶梁窩、探大梁、單體柱、單腿棚或懸掛鉸接頂梁進(jìn)行處理。

2、當(dāng)冒頂范圍大且冒頂區(qū)穩(wěn)定一般采取從冒頂兩端向中間進(jìn)行探梁架棚處理。若冒頂矸石不停往下流，冒頂區(qū)不穩(wěn)定要采取撞楔法處理。

3、當(dāng)冒頂范圍大，人員堵在中間，處理難度大時可沿煤壁開小洞，架設(shè)梯形棚子接近被埋壓人員。

4、當(dāng)冒頂范圍大處理困難但無埋壓人員時，可將運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾縮短到冒頂區(qū)下方向前推進(jìn)3-5m時，再向上掘進(jìn)甩掉冒頂區(qū)。

5、在處理冒頂前首先對冒頂區(qū)兩端進(jìn)行加固，防止冒頂擴(kuò)大，大坡度采煤工作面必須堅持自上而下進(jìn)行處理。

思考題

一、什么叫直接頂?

答：位于偽頂或煤層(無偽頂時)之上的泥巖、頁巖、粉砂巖或細(xì)砂巖，具有一定的穩(wěn)定性，它隨回柱面垮落。

二、冒頂分幾種類型?

答：1、按造成冒頂?shù)牧υ醇笆┝Ψ较蚍?/p>

①壓垮型冒頂

②漏垮型冒頂

③推垮型冒頂

2、按冒頂?shù)姆秶?/p>

①局部冒頂

②大型冒頂

三、冒頂?shù)念A(yù)兆是什么?

答：頂板有鳴炮聲、悶雷聲、支架有破裂聲，頂板裂隙、掉渣、彎曲下沉，煤壁片幫量增大、底板鼓起、瓦斯增大、淋水增大。