1、頂板類型

    煤層頂板由偽頂、直接頂和老頂構(gòu)成。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(hù)困難的頂板。

    2、頂板常見支護(hù)方式

    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)。

    單體支柱支護(hù)主要是指采用木支架，摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱支護(hù)。

    液壓支架是在摩擦式金屬支柱和單體液壓支柱等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的采煤工作面機械化支護(hù)設(shè)備。

    錨桿支護(hù)主要是指用木錨桿、竹錨桿、金屬錨桿、樹脂錨桿、快硬水泥錨桿結(jié)合錨網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)的一種支護(hù)方式。

    一、 常見冒頂事故的預(yù)兆

    （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?/p>

    （5）淋頭水分離頂板劈理，常由于支護(hù)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。

    煤壁頂板有裂痕，冒頂之前茬口新；插上木楔觀動向，不斷監(jiān)控要留神

    （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。

    3、支架的預(yù)兆

    使用木支架時，支架大量折斷、壓劈并發(fā)生聲音。

    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。

    三、頂板事故的防治措施

    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(hù)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(hù)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?/p>

    （1）先用合適的支柱，使工作面支護(hù)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?/p>

    ①支護(hù)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(hù)方式。

    ②采煤后要及時支護(hù)。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(hù)，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(hù)。

    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(hù)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?/p>

    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(hù)，超前支護(hù)的支架型式。

    ③明確規(guī)定支護(hù)操作人員必須首先安置探板、掛梁，不得在無支護(hù)區(qū)工作，其它人員，如攉煤工等均不得在無支護(hù)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?/p>

    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?/p>

    ①從支護(hù)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(hù)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(jìn)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?/p>

    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(hù)。

    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(jìn)工作面冒頂?shù)姆乐?/p>

    （1）掘進(jìn)頭冒頂事故的防治措施：

    ①堅持敲幫問頂。上班進(jìn)入掘進(jìn)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(jìn)迎頭的空頂面積。當(dāng)迎頭掘進(jìn)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(hù)裸露的頂板。背頂封幫要嚴(yán)實，切忌虛設(shè)。

    ④加強對巷道迎頭附近圍巖穩(wěn)定狀況的觀察。如果頂板松軟，或巷道接近斷層時，應(yīng)采用前探梁支護(hù)頂板，并縮小棚距。

    ⑤掘進(jìn)工作面放炮崩倒的棚子應(yīng)由外向里逐架扶正背牢。

    ⑥厚煤層中下分層順槽掘進(jìn)時，事先要探明頂板冒落矸石的壓實情況，掘進(jìn)中要及時對前方老巷、構(gòu)造等情況及時觀察，并及時制定有效控制措施。

    ⑦在大傾角煤層中掘進(jìn)順槽時，如果是破頂掘進(jìn)，則要隨時隨刻注意支架封頂情況，出現(xiàn)空頂要及時打木垛封頂。如果發(fā)現(xiàn)上幫破頂處支架受力、變形較大，應(yīng)及時加大斜撐或抬棚，提高支架的側(cè)向承載能力。

    （2）掘進(jìn)巷道冒頂事故防治措施：

    ①可能的情況下巷道應(yīng)布置在穩(wěn)定的巖體中，并盡量避免采動的影響。

    ②巷道支架應(yīng)有足夠的支護(hù)強度以抗衡圍巖的壓力。

    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，盡可能采用有初撐力的支架；特別注意頂與幫的背嚴(yán)背實問題，杜絕支架與圍巖間的空頂與空幫現(xiàn)象。

    ⑤凡因支護(hù)失效而空頂?shù)牡攸c，重新支護(hù)時應(yīng)先護(hù)頂，再施工。

    ⑥巷道替換支架時，必須先支新支架，再拆老支架。

    ⑦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，可以在巷道的支架之間用拉撐件連接固定，增加架棚的穩(wěn)定性，以防推倒。傾斜巷道中支架被推倒的可能性更大，其支架間拉撐件的強度、密度要適當(dāng)加大。

    （3）掘進(jìn)巷道交叉點處冒頂事故防治措施：

    ①開岔口應(yīng)避開原來巷道冒頂?shù)姆秶?/p>

    ②必須在開口抬棚支設(shè)穩(wěn)定后再拆除原巷道棚腿，不得過早拆除，切忌先拆棚后支架棚。

    ③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度。

    ④當(dāng)開口處圍巖尖角被壓壞時，就及時采取加強抬棚穩(wěn)定性的措施。

    （4）掘進(jìn)巷道過斷層等構(gòu)造變化帶時的安全措施。

    ①加強巷道掘進(jìn)地段的地質(zhì)調(diào)查工作，特殊地段，應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的針對性措施，否則不能開工。

    ②巷道在破碎帶中掘進(jìn)，應(yīng)做到一次成巷，盡可能縮短圍巖暴露時間。

    ③施工中嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程、交接班和安全檢查制度。

    ④掘進(jìn)工作面臨近斷層或穿斷層帶時，巷道支護(hù)應(yīng)盡量采用砌璇或U型鋼可縮性支架支護(hù)，棚距要縮小。

    ⑤減少放炮裝藥量，除低因放炮對斷層附近破碎頂板的震動。

    ⑥減少空頂距離，及時支設(shè)臨時支架，永久支架要跟上，滯后距離不得大于2-4m。

    ⑦巷道支架背板要嚴(yán)實，一方面提高支架對圍巖的支護(hù)能力，另一方面要防止掘進(jìn)中漏頂或漏幫。

    ⑧當(dāng)斷層帶處頂板特別松軟、破碎時，要采用超前探梁支護(hù)的辦法管理端面不穩(wěn)定頂板，即用長5m左右的釬桿沿支架頂梁的周邊把斷層破碎帶處頂板裂隙圈起來。

    ⑨在掘進(jìn)迎頭挖柱窩時，要先架好探板式撞楔，然后人在撞楔下工作。

    ⑩在頂板巖性突變地段，要及時打點柱支護(hù)突變帶頂板。對傘檐狀危害巖要及明敲掉，敲不下時，要在傘檐下打上撐柱，并在其下加密柱棚，可加打抬板棚。

    ⑩巷道臨近斷層等構(gòu)造帶時，放炮前還必須檢查掘進(jìn)頭瓦斯等有害氣體的積存情況，工作面附近20m內(nèi)瓦斯等有害氣體濃度不得超過1%。如果斷層與某含水層有水力聯(lián)系，事先還必須做好斷層水的疏排工作。

    （5）掘進(jìn)巷道在開幫或貫通時的安全措施

    ①選好開幫和貫通的地點，要選在頂板和地質(zhì)條件比較好、遠(yuǎn)離交岔點與停采線、煤柱等各種受集中承力影響的地方。

    ②要在貫通前進(jìn)行超前探測，在兩巷貫通前15m打好超前鉆，探鉆眼深不得小于3m，并保持1.5m以上的超前探眼，以觀察異常。貫通掘進(jìn)時放小炮，貫通后再刷大，防止冒頂。

    ③開幫貫通與被開幫貫通的巷道之間要保持一定的夾角。夾角在45°-90°之間為好。

    ④開幫貫通點附近的支架要加固好，要將受施工影響的棚子進(jìn)行加強，其方法有挑棚、打點柱、設(shè)木垛等。

    ⑤開幫貫通巷道的交接處要及時扶上抬棚，抬棚承載能力應(yīng)視圍巖性質(zhì)而定，一般選擇大于正常支護(hù)材料承載能力的2-3倍。

    ⑥要處理好被透點的積水及瓦斯等有害氣體。

    5、巷道維修冒頂事故的防治

    （1）維修井巷支護(hù)時，必須有安全措施。嚴(yán)防頂板冒落傷人、堵人和支架歪倒。

    （2）擴大和維修井巷連續(xù)撤換支換時，必須保證有在發(fā)生冒頂堵塞井巷人員能撤退的出口。在獨頭巷道維修支架時，必須由外向里逐架進(jìn)行，并嚴(yán)禁人員進(jìn)入維修地點以里。

    （3）撤掉支架前，應(yīng)先加固工作地點的支架。架設(shè)和拆除支架時，在一架未完工之前，不得中止工作。撤換支架的工作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行；不連續(xù)施工時，每次工作結(jié)束前，必須接頂封幫，確保工作地點安全。

    （4）維修傾斜井巷時，應(yīng)停止行車；需要通車作業(yè)時，必須制定行車安全措施。嚴(yán)禁上、下段同時作業(yè)。

    四、采煤工作面冒頂時的避災(zāi)自救措施

    （1）迅速撤退到安全地點。當(dāng)發(fā)現(xiàn)工作地點有即將發(fā)生冒頂?shù)恼髡?，而?dāng)時又難以采取措施防止采煤工作面頂板冒落時，最好的避災(zāi)措施是迅速離開危險區(qū)，撤退到安全地點。

    （2）遇險時要靠煤幫貼身站立或木垛處避災(zāi)。從采煤工作面發(fā)生冒頂?shù)膶嶋H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時，遇險者應(yīng)靠煤幫貼身站立避災(zāi)，但要注意煤壁片幫傷人。另外，冒頂時可能將支柱壓斷或推倒，但在一般情況下是不可能壓垮或推倒質(zhì)量合格的木垛。因此，如遇險者所在位置靠近木垛時，可撤至木垛處避災(zāi)。

    （3）遇險后立即發(fā)出呼救信號，冒頂對人員的傷害主要是砸傷、掩埋或隔堵。冒落基本穩(wěn)定后，遇險者應(yīng)立即采用呼叫、敲打，如敲打物料、巖塊（可能贊成新的冒落時，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，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。

    遇險人員要積極配合外部的營救工作。冒頂后被煤矸、物料等埋壓的人員，不要驚慌失措，在條件不允許時切忌采用猛烈掙扎的辦法脫險，以免造成事故擴大。被冒頂隔堵的人員，應(yīng)在遇險地點有組織地維護(hù)好自身安全，構(gòu)筑脫險通道，配合外部的營救工作，為提前脫險創(chuàng)造良好的條件。

    五、獨頭巷道迎頭冒頂被堵人員應(yīng)急措施

    （1）遇險人員要正視已發(fā)生的災(zāi)害，切忌驚惶失措，堅信礦領(lǐng)導(dǎo)和同志們一定會積極進(jìn)行搶救。應(yīng)迅速組織起來，主動聽從災(zāi)區(qū)中班組長和有經(jīng)驗的老工人的指揮。團(tuán)結(jié)協(xié)作，盡量減少體力的隔堵區(qū)的氧氣消耗，有計劃地使用飲水、食物和礦燈等，做好較長時間避災(zāi)的準(zhǔn)備。

    （2）如人員被困地點有電話，應(yīng)立即用電話匯報災(zāi)情、遇險人數(shù)和計劃采取的避災(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，并每隔一定時間敲擊一次。不間斷地發(fā)出信號，以便營救人員了解災(zāi)情，組織力量進(jìn)行搶救。

    （3）維護(hù)加固冒落地點和人員躲避處的支架，并派人檢查，以防止冒頂進(jìn)一步擴大，保障被堵人員避災(zāi)時的安全。

    （4）如人員被困地點有壓風(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>